Kooperation – Zur Zusammenarbeit von Ingenieur und Architekt

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Wie vielfältig und komplex, wie aufreibend und gleichzeitig inspirierend die Kooperation zwischen Architekt und Ingenieur sein kann, und welche Projekte nur durch ihre Kooperation zustande kommen, davon vermittelt dieses Buch einen umfassenden Eindruck.Es bietet einen Einblick in die vielschichtige Beziehung der beiden Professionen: Von der historischen Analyse und theoretischen Annäherung über die Untersuchung von Teilaspekten, wie etwa der Beziehung von Tragwerk und Raum, oder den anschaulichen Reflexionen einzelner Akteure zum Prozess des Entwerfens und Bauens. So gibt es Architekten und Studenten das Rüstzeug für zukünftige Kooperationen an die Hand. 

Transcript of Kooperation – Zur Zusammenarbeit von Ingenieur und Architekt

  • 205 Andrea Wiegelmann Zum Buch07 Elisabeth Boesch Vorwort 09 Aita Flury Neugieriges Grenzgngertum

    A Theorie19 Marco Pogacnik

    Technik als Ausdrucksmittel im 19. JahrhundertArchitekten und Ingenieure im Dialog

    33 Christoph Wieser Wegbereiter und Projektionsflche Vereinnahmung des Ingenieurs im Neuen Bauen

    41 Christian Penzel Die Kultur der Konstruktion Einige Beispiele der letzten 50 Jahre zu einer bemerkenswerten Entwicklung

    57 Christoph Baumberger Tragwerkskonzeption und Raumgestaltung Zum Verhltnis zwischen Architekt und Ingenieur

    BRecherche75 Jrg Conzett

    Das Zusammenspiel technischer und architekto-nischer Aspekte am Beispiel des Palazzo della Regione in Trento (I) des Architekten Adalberto Libera und des Ingenieurs Sergio Musmeci

    91 Yves WeinandNeue Wege fr Holztragwerke Das Forschungslabor IBOIS an der EPF Lausanne

    103 Aita Flury und Jrg ConzettTetto gigantesco andersgroes DachHintergrnde einer Recherche

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  • 3 C Praxis133 Markus Peter Deviationen

    139 Andreas Hagmann Struktur und Raum

    147 Mike Schlaich Jeder das Seine

    153 Roger Boltshauser, Aita Flury und Jrg Conzett Ein Annherungsprozess

    161 Stefan Polnyi ber das Entwerfen von Tragwerken

    169 Renato SalviArchitektonische Akupunkturen an der Autobahn A16 Transjurane

    175 Elisabeth und Martin Boesch, Carlo Galmarini, Urs B. Roth und Judit Solt Spielrume Spielregeln

    185 Adolf Krischanitz und Aita FluryWechselseitige Offenlegung und Selbstvergewisserung

    193 Heinrich Schnetzer, Aurelio Muttoni, Joseph Schwartz und Aita Flury

    Starke Strukturen

    D Lehre243 Joseph Schwartz Tragwerkswissenschaft und Tragwerkslehre

    249 Christoph Wieser Kunst und Wissenschaft

    257 Mario Monotti Konstruieren als Wissenschaft

    263 Paul Kahlfeldt Die Konstruktion formt Material zu Raum

    269 Roger Boltshauser, Aita Flury und Jrg Conzett Programm und Tragstruktur

    274 Autoren und Interviewpartner277 Literaturliste279 Bildnachweis283 Dank284 Impressum

    114 Modellfotos 208 Metadialog

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  • 9Et sur la sphre de larchitecte apparat un reflet dingnieurie: le reflet de la connaissance des lois

    physiques. Et sur la sphre de lingnieur apparat, de lautre ct, un reflet darchitecture: le reflet

    des problmes humains.

    Le Corbusier

    Das Widerstreben ist die Form der Kraft.

    Nietzsche

    In der 500 Seiten starken Forschungsarbeit Architect and Engineer. A Study In Sibling Rivalry1 formt der Autor Andrew Saint die Schlussfolgerung seiner ausfhr-lichen, architekturhistorischen Forschung zum Verhltnis von Architekt und Ingeni-eur um drei Fragen herum: Die Frage nach der einstigen Ununterscheidbarkeit der beiden Disziplinen bejaht er fr den Zeitraum zwischen 1400 und 1750. In dieser Epoche hing die Bezeichnung Architekt oder Ingenieur vor allem mit den jeweiligen Projekttypen und ihren zugehrigen Hierarchien bzw. Institutionen (Knig, Militr, Kirche etc.) zusammen. Die Unterscheidung bezog sich aber weder auf verschiede-ne Bautechniken, -konstruktionen noch auf unterschiedliche Entwurfsfhigkeiten. Die Frage nach dem Wann und dem Warum der darauffolgenden Separierung der Berufsstnde legt Saint, wie gngig, in die Periode zwischen 1750 und 1900. Die kontinuierliche Nachfrage des 19. Jh. nach neuen Bau- und Konstruktionstypen, das Aufkommen neuer Materialien und ihre nun wissenschaftliche Berechnung fhrten zwangslufig zu unterschiedlichen Fhigkeiten und damit zu einer Speziali-sierung. Diese ist gem Autor aber eher zu einem spteren als frheren Zeitpunkt anzusiedeln. Als Antwort auf die Frage nach der Relation der beiden Disziplinen im 20. Jh. diagnostiziert er eine Wiedervereinigung: Diese grnde auf dem Bedrfnis, der Tendenz der professionellen Fragmentierung und dem damit einhergehenden Mangel an Einheit und Ganzheit wofr das 19. Jh. gerne kritisiert wird ent-gegenzuwirken. Im 20. Jh. arbeiten Ingenieur und Architekt, die nun mit jeweils unterschiedlichen Fhigkeiten ausgestattet sind, an den gleichen Projekten. Als gngigstes Modell entwickelt sich dabei eine Form der Zusammenarbeit, in wel-cher der beratende Ingenieur dem fragenden Architekten zu einem von Letzterem gewhlten Zeitpunkt antwortet. Dieses durchaus dialektische Verhltnis steht nach Saint heute, am Eingang des 21. Jh., auf der Kippe: Der Ingenieur verschwindet in einer Masse von gleichwertigen Beratern, Fachplanern und Subunternehmern

    Neugieriges Grenzgngertum Aita Flury

    1 Andrew Saint, Architect and Engineer. A Study in Sibling Rivalry, Yale University Press, New Haven and London 2007

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    und/oder lsst sich in einer auf Kunstobjekte und mediale Symbolik ausgerichteten Welt aus dem Vernunftstempel zerren und vom Architekten fr die vorgegebene Form instrumentalisieren.Die Konklusion einer anderen Publikation an den Anfang des vorliegenden Bu-ches zu stellen, mag ungewhnlich erscheinen, doch bietet das knappe Rsum die ideale Verortung fr die vorliegende Materialsammlung zur gegenwrtigen Zusammenarbeit zwischen Ingenieur und Architekt. In den letzten zweihundert Jahren Baugeschichte ist das Verhltnis zwischen den beiden Disziplinen und ihre gegenseitige Einflussnahme stets kontrovers diskutiert worden. Heute scheinen wir in der Tat an einem Punkt angekommen zu sein, wo der Grund der Form wenig konstruktiv ist, wo Raum unbekmmert von der Wirklichkeit der Konstruk-tion gebildet wird. Als Folge davon sieht der Architekten-Knstler den Ingenieur oft wirklich als reinen Dienstleister, der die kalkulatorischen Instrumente liefert, als Mittel zum Zweck, der eine sthetische Absicht umsetzen, baubar machen kann. Entgegen dieser weit verbreiteten Ansicht zielte die 2006 im Architekturforum Z-rich lancierte Ausstellung Dialog der Konstrukteure darauf ab, zu zeigen, dass das Rollenverstndnis zwischen Architekt und Ingenieur durchaus inspirierter sein kann. Den Nhrboden fr diese Hypothese bildeten einige Bauwerke, die in den vorangegangen 15 Jahren in der Schweiz entstanden oder gerade im Entstehen waren und die ihre Kraft gerade aus der Affirmation einer Entwicklungsnhe zwi-schen Architekt und Ingenieur zu beziehen schienen. Das Kuratorium dieser Ausstellung bedeutete fr mich einen Sprung ins Dunkle. Mein Zugang zum Thema war intuitiv und autobiografisch geprgt und basierte vorerst weniger auf theoretischen Studien als vielmehr auf den eigenen Erfahrun-gen bezglich Grenzen und Potenzial der Zusammenarbeit aus meiner praktischen Arbeit als Architektin. Geprgt von Lehrjahren bei und von der Kooperation mit einigen an der Ausstellung Beteiligten, war meine Perspektive auf das Thema zweifellos gerichtet. Die Ausstellung erschien mir als Mglichkeit, anhand einiger mehr oder weniger bekannten Bauwerke zu zeigen, dass die Anstrengungen einer produktiven Zusammenarbeit zwischen Architekt und Ingenieur oft im Verborge-nen bleiben und das intellektuelle Erkennen ihres Mehrwerts einer Art zweiten Sehens bedarf. Es handelte sich um Projekte, bei denen die Architekten- und Ingenieurautoren Technik entwerferisch anders besprechen wollten, als diese in Offensichtlichkeit zur Schau zu stellen. Ihre Strategien grndeten auf konstruktiver Subtilitt und verzichteten auf schnelle Lesbarkeit gerade dadurch wirkten sie nachhaltig auf unsere sinnliche Intelligenz ein. In den Projekten schimmerte eine Balance auf zwischen den Mglichkeiten des konstruktiven Entdeckens und der gleichzeitigen rumlichen Sicherheit der Entwerfer. Die Resultate waren offensicht-lich Abbilder von dialogischen Verhltnissen zwischen den zwei Disziplinen und einer neuen Kultur des Konstruierens, die auf einer eindrcklichen Hartnckigkeit und Geschicklichkeit im gemeinsamen Entwickeln grndete. Als wichtige Basis da-fr entpuppte sich die Interpretation der Bauaufgabe als eine von Ingenieur und Architekt zusammen konzipierte Problemstellung, sozusagen ein freiwilliger Zwang

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    zu gemeinsamen Schnittstellen. Am evidentesten trat dies bei Platten-Scheiben-Konstruktionen in Erscheinung, denn strker als jedes andere Tragwerk sind diese in sich raumbildend, d.h., Primr-Konstruktion und Raum sind unweigerlich mitei-nander verschrnkt. Der deutsche Architekt Fred Angerer hatte solchen Flchen-tragwerken bereits in den Sechzigerjahren die bemerkenswerte Publikation Bauen mit tragenden Flchen gewidmet: Angerer war von den groen gestalterischen Mglichkeiten solcher Flchensysteme berzeugt und untersuchte Aspekte zur konsequenten Gestaltung solcher Bauten, indem er die konstruktiven Gegeben-heiten der Systeme analysierte. An lapidaren und elementaren Grundstellungen von Scheiben zeigte er auf, wie diese im Zusammenhang und nur im Zusammen-wirken statisch funktionieren, und beschftigte sich dann mit den daraus folgen-den Gestaltungsproblemen: Die fehlenden Raumseiten bringen architektonisch schwerwiegende Konsequenzen. An die Stelle des allseits umschlossenen Raums tritt die Raumandeutung, statt einer strengen Begrenzung einzelner Rume flieen diese ineinander. Das Raumgefhl wandelt sich.2 Diese Art von Tragwerk fhrt also zu einer neuen rumlichen Verteilung von offen und zu, von schwer und leicht. Rumlich und statisch interessant werden diese Systeme in ihrer Entwicklung ber mehrere Geschosse: Indem sie als brckenhnliche Konstruktionen entwickelt wer-den knnen (die Obergeschosse berspannen z.B. das Erdgeschoss sttzenfrei), eignen sie sich dazu, Rume mit groen Spannweiten mit darberliegenden, klei-nerteiligen Raumstrukturen zu kombinieren. Das Tragverhalten der verschiedenen Elemente bleibt optisch interpretierbar und ist nicht auf den ersten Blick klar, so-dass den Systemen etwas mehrfach Lesbares und Uneindeutiges aneignet. Ihr am-biguer Ausdruck oszilliert zwischen dem Ingenisen und dem Architektonischen, was den fr beide Seiten reichlichen Findungsstoff gleichsam schn illustriert.

    2 Fred Angerer, Bauen mit tragenden Flchen. Kon- struktion und Gestaltung, Georg D.W. Callwey, Mn-chen 1960, S. 61

    Titelblatt und S. 57 Fred Angerer, Bauen mit tragen-den Flchen. Konstruktion und Gestaltung, Georg D.W. Callwey, Mnchen 1960

    Neugieriges Grenzgngertum

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    Da dieses Grenzgebiet zwischen Architektur und Bauingenieurwissenschaft die parittische, intime Kollaboration par excellence zeigte, wurde es zu einem wichtigen Ausgangspunkt und Eckpfeiler fr die Ausstellung. Die Spurensuche nach den Bedingungen, Mglichkeiten und den Grenzen dieses Dialoges fhrte natrlich aber auch zu aufgelsteren, hybrideren Strukturen und zu hierarchische-ren Verhltnissen der Zusammenarbeit: Modelle, in denen der Ingenieur auf die architektonische Idee einwirkt, indem er den prioritren Einfall des Architekten umdeutet, umwandelt oder die Konstruktion in ein architektonisches Bild einar-beitet. Die Ausstellung war insgesamt als dialogische Plattform konzipiert, die in der Beschreibung unterschiedlicher Stile des Dialogs die Mglichkeit einschloss, diese weiterzufhren. Dietmar Steiner, Direktor des Architekturzentrums Wien, hat-te dem Format anlsslich seiner Ausstellungserffnungsrede eine unzeitgeme Hartnckigkeit attestiert. Dies hat sich insofern bewahrheitet, als dass die Tafeln und Modelle ihren Weg durch die gesamte Schweizer Hochschullandschaft fanden und in diesen Kontexten zahlreiche Rahmenveranstaltungen mit Vortrgen und Dis-kussionen zwischen Praktikern aus beiden Disziplinen stattfanden. Die Textbeitrge der Ausstellung wurden in der Publikation Dialog der Konstrukteure3 dem inte-ressierten deutschsprachigen Publikum zugnglich gemacht, eine Veranstaltungs-folge mit nach vorn offener Bewegung war in Gang gesetzt worden. Schlielich war es der Bund Schweizer Architekten (BSA), der die Pflege dieses ffentlichen Diskurses zwischen den Disziplinen nachhaltig frdern und ihm einen neuen Impuls geben wollte: Durch das persnliche Engagement der Vizeprsiden-tin Elisabeth Boesch fand die erweiterte Ausstellung Dialog der Konstrukteure

    als Schlussveranstaltung der Plattform Baukunst im Dialog im Frhling 2010 den Weg ins Deutsche Architekturzentrum (DAZ) in Berlin. Anlsslich der beiden in diesem Rahmen veranstalteten Symposien mit internatio-naler Besetzung entstanden weitere, neue Textbeitrge und Interviews, die dann als aktuelle Positions- und Basispapiere vorerst in einem Katalog im Eigenverlag zusammengestellt wurden. Diese Essays und Gesprchsformen umkreisten die Themenkomplexe der praktischen Zusammenarbeit aufs Neue, sei es in Wettbe-werben oder in der konkreten Praxis. Das Spektrum wurde durch Beitrge ber Ausbildungskonzepte an diversen Hochschulen und Forschungsthemen erweitert. Die hier vorliegende Publikation basiert grundstzlich auf diesen Berliner Beitr-gen, wurde nun aber nochmals um einige Essays mit geschichtlicher/theoretischer Perspektive ergnzt: die Aufstze, die das Verhltnis zwischen den Disziplinen in-nerhalb bestimmter, vergangener Epochen beleuchten, schaffen die Verbindung der Reflexion der zeitgenssischen Praxis mit dem historisch Situierten. Alle Bei-trge stammen (mit Ausnahme des Beitrags des Philosophen Christoph Baumber-ger) von Praktikern (Architekten und Ingenieuren) oder Lehrenden in den beiden Disziplinen. Die Materialsammlung grndet immer noch auf der anfnglichen Idee, die Rede zum Thema vor allem den Bauenden mit ihren verschiedenen Erfahrun-gen zu berlassen und so eine fruchtbare Mischung verschiedener Sichtweisen abzubilden. Neue persnliche Begegnungen, vor allem auch die sich engagie-

    3 Aita Flury, Dialog der Konstrukteure, Niggli Verlag,

    Sulgen 2010

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    renden Verbnde und Institutionen haben den Kreis der Involvierten aufgeweitet: Als vereinigendes Prinzip ist der Anspruch geblieben, dass jeder Text eigens im Zusammenhang mit dem Dialog der Konstrukteure verfasst wurde und Aussa-gen zur Kooperation zwischen den Disziplinen herausgeschlt werden sollten. Die Sammlung ist keine Aufarbeitung der Konstruktionsgeschichte, sondern vielmehr ein Lesebuch, das mittels der darin versammelten Beispiele Inspiration fr eine ertragsreiche Kooperation sein will und so ber ein reines Abbilden der momenta-nen Situation hinauswirken kann.Bereits die Ausstellung hatte gezeigt, dass niemand ernsthaft die Separierung der zwei Disziplinen in Frage stellt. Die Prmissen einer produktiven Zusammenarbeit beinhalten dementsprechend keine Kompetenzverschiebungen innerhalb der zwei Berufsfelder, sondern beruhen vielmehr auf der Vorstellung des engen Neben-einanders. Eine ertragreiche, nachbarschaftliche Zusammenarbeit wird aber nur unter der Voraussetzung einer gemeinsamen Sprache mglich, diese wiederum setzt ein gegenseitiges Interesse (dem Wissen folgt) und eine Empathie fr das Problem des anderen voraus. Wirkliche Neugier, wie die Dinge gemacht sind, fehlt heute vielen Architekten. Vielleicht ist das Nherrcken an das Machen auch nicht immer nur frderlich; schlielich war auch ein Genie wie Le Corbusier, der zwar lautstark und medial wirksam die bernahme der Architektur durch die In-genieure proklamierte, schlussendlich mehr an der Ingenieursbaukunst als Idee denn an der Realitt der Konstruktion selber interessiert: Den Technikpfad zu weit hinunterzugehen, kann im Extremfall den Verlust an architektonischer Freiheit mit sich bringen. Fr den am Grenzgngertum interessierten Architekten aber kann der Diskurs mit dem sowohl statisch als rumlich sensiblen Ingenieur die Band-breite der Themen neu erffnen und die eigene Logik des Denkens und Entwer-

    Neugieriges Grenzgngertum

    Le Corbusiers Skizze Les Constructeurs, die er wie folgt erklrt: Im Schema ist die Domne des Ingeni- eurs als gestreifte Flche an- gelegt, whrenddem die Domne des Architekten ge- punktet dargestellt wird. Unterhalb dieses symboli-schen Zeichens von Synthese verzahnen sich die 10 Finger zweier Hnde miteinander, horizontal auf gleicher Hhe, geschwisterlich, beide soli-darisch damit beschftigt, das Equipment der Technik-gesellschaft zu realisieren. Das ist das Zeichen der Kon- strukteure. In: Science et Vie, 1960

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    4 Bruno Reichlin, Technisches Denken, Denktechniken,

    in: Alexander von Vegesack (Hg.), Jean Prouv. Die Poe-tik des technischen Objekts, Vitra Design Stiftung GmbH,

    Weil am Rhein 2006, S. 32

    Dachstuhl der reformierten Kirche Wdenswil (17641767)

    der Brder Grubenmann. Der Dachstuhl berspannt als

    khnes Brckenbauwerk ei-nen Raum von 38 m 20 m.

    Kirchenraum der reformierten Kirche Wdenswil. Die in-

    genisen Anstrengungen fr diese Raumwirkung sind

    komplett weggespiegelt.

    fens erweitern. Dabei wird das gegenseitige Verstndnis fr die jeweils andere Interessenslage wachsen als Beispiel seien die idiosynkratischen Elixiere der Berauschung angefhrt: Whrend der Architekt vor allem am Ausdruck, am direkt Sicht- und Erfahrbaren des fertigen Werks interessiert ist, schlgt das Herz des Ingenieurs genauso fr das Verborgene, nicht direkt Wahrnehmbare. Der Ingeni-eur freut sich provokativ formuliert am vollendeten Objekt nicht mehr als am intelligenten Prozess des Herstellens, des Aufbaus, an den akrobatischen Arbeits-bedingungen der Baustelle selber. Ihn beflgelt die Konzeption des Bauablaufes, die Darstellung der Phasen eines Gebudes oder einer Kunstbaute oder, poetisch formuliert: die technisch-konstruktive Narration des Bauvorgangs 4. Deshalb ist

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    es auch im vollendeten Bauwerk schlussendlich von sekundrer Bedeutung, ob die statischen Anstrengungen, die konstruktiven Schnheiten verborgen blei-ben, wie sich am Beispiel der reformierten Kirche Wdenswil (17641767) der Baumeister Grubenmann schn illustrieren lsst: Im Inneren eines uerlich un- scheinbaren und einfachen Gebudes erffnet sich ein eindrcklicher, auf rum- liche Wirkung angelegter Kirchenraum. Ein sttzenfreier Raum von 38 m 20 m wird von einem flachen, weien Kirchenhimmel mit Stuckapplikationen berspannt. Der Himmel ist abstrakt und atektonisch. Er gibt keinerlei Hinweise auf die verbor-genen, ingenisen Anstrengungen, die dafr notwendig waren und sich ber meh-rere darberliegende Stockwerke entwickeln. Der Wahrnehmung des Kirchgngers ist die Khnheit des Tragwerks, das auf der strukturellen Logik von Brckenbauten grndet, komplett entzogen das Himmelreich des Ingenieurs aber steckt im ver-borgenen, nicht erfahrbaren Dachraum. Die Zersplitterung der Erfahrung, das Aufsprengen des Wissens in viele autonome Disziplinen mit ihren jeweils eigenen Sprachen, konkret die Auftrennung von ent-werferischer und technisch-konstruktiver Planung sind heute Tatsachen, die den Sinn fr das Ganze bei den Beteiligten mehr und mehr verloren gehen lassen. Die Frderung einer aktiven Kooperation, einer Arbeit im Team und die Kultivierung eines Zusammenklangs der verschiedenen Kompetenzen sind deshalb von grter Wichtigkeit. Die Voraussetzung dafr ist ein achtsames, neugieriges beinahe faus-tisches Grenzgngertum: Der Architekt findet den Schlssel zu einem fruchtbaren Dialog, wenn er selber wieder mehr zum Konstrukteur, zum Bauenden mit einem ausgeprgten konstruktiven Verstndnis wird. Der Ingenieur auf der anderen Sei-te wird die Auseinandersetzung neu aufladen, wenn er seine sensibilit statica (Nervi) mit einer rumlichen Empfindsamkeit kombinieren kann: Dann wird er dem subjektiven Entwerfen des Architekten in einer ingenis-selbstbewussten Hal-tung entgegentreten, Ideen hinterfragen, steigern oder neu formulieren. Er wird gleichsam wie der Architekt zum Autor, was die konomie der Aufmerksamkeit verschieben und das Verhltnis der Zusammenarbeit neu bestimmen wird.

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    Das IBOIS Die in den letzten zwei Jahrhunderten bestehende Vorherrschaft von zunchst Stahl, spter dann Stahlbeton, in der Forschung und der Praxis der Bauingenieurwissenschaft und Werkstoffkunde hat dazu gefhrt, dass eine groe Forschungslcke in Bezug auf Holz als Konstruktionsmaterial entstanden ist. Das intuitive Wissen von Zimmerleuten und unseren beruflichen Vorgngern ist verlo-ren gegangen, seit sich im 18. Jahrhundert der Beruf des Ingnieur des Ponts et Chausses (Bauingenieur) entwickelt hat, der Holz nicht als Baumaterial nutzt, weil er ihm a priori einen geringeren Stellenwert zuweist als Stahl und Beton. Mein duales Profil als Architekt und Bauingenieur ermglicht es mir, den Fokus auf die interdisziplinren Aspekte des Bauentwurfs zu richten, und so Synergien zu entwickeln. Da ich wegweisende Forschungsarbeit sowohl in der Baustatik als auch in der Konstruktion durchgefhrt habe, unterscheidet sich meine Sichtwei-se einiger Phnomene deutlich von der Perspektive der meisten Theoretiker oder Praktiker, die nur auf eines dieser beiden Gebiete spezialisiert sind. Durch meine singulre Position als jemand, der aktiv in der Praxis und in der Forschung ttig ist und beides auch lehrt, hat meine breite Erfahrung mir ein Gleichgewicht ermg-licht, in welchem von den Architekten beanspruchte Werte wie Subjektivitt und sthetik einem umfassenden baustatischen und technischem Wissen gleichwertig gegenber stehen, wodurch diese Werte eher verstrkt als abgeschwcht werden. Meine Forschungsarbeit konzentriert sich auf technische, konstruktive, werkstoff-bezogene und baustatische Aspekte die, mit einigen Ausnahmen seit Leonardo da Vincis Zeit, von Architekten auf der Suche nach Verwirklichung ihrer stheti-schen Ansprche allzu sehr vernachlssigt oder delegiert worden sind. Sie berck-sichtigt unzhlige grundlegende Verknpfungen zwischen Kunst und Wissenschaft ebenso wie die spezifischen Zwnge der beobachteten Phnomene und deren

    Neue Wege fr Holztragwerke Das Forschungslabor IBOIS an der EPF LausanneYves Weinand

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    konkreter Umsetzung. Auswirkungen des Mastabs werden im Bereich der struktu-rellen Analyse fr die Baukonstruktion hufig einfach ignoriert. Mein Ansatz nimmt die mechanischen Anforderungen von Form/Struktur als Attribute wahr, die nur im Rahmen des geometrisch skalierten Phnomens, von dem sie abhngig sind, volle Bedeutung und Sinn erlangen knnen. Ich betrachte die Entstehung der digitalen Darstellung von Architektur als unschtzbares Werkzeug, das jedoch nur eingesetzt werden kann, um die Integration von Struktur, Form und Material innerhalb unseres Entwurfsbegriffs zu strken, wenn die physische Realitt jedes beobachteten Ph-nomens als Gesichtspunkt von grter Bedeutung behandelt wird, sodass Form, Raum und Struktur miteinander verknpft werden.

    Forschung in Architektur und Bauingenieurwissenschaft Die architektoni-schen Forschungs-, Kompositions-, Produktions- und sogar Konstruktionsprozes-se bleiben eng verknpft mit den persnlichen Entwurfsprozessen des einzelnen Architekten, und die Ausdrucksfreiheit des Architekten als Knstler wird per de-finitionem als inhrenter Bestandteil des kreativen Prozesses respektiert. Dieser epistemologische Rahmen macht die architektonische Forschung andersartig und schwer akzeptierbar fr Disziplinen, die primr in der Kultur der Technik oder der Gesellschaftswissenschaften verwurzelt sind. Im Allgemeinen zielt die Forschung in der Architektur nicht primr darauf ab, der angewandten Technik Geltung zu ver-schaffen. Wahrhaft interdisziplinre Forschungsanstze, die die Architektur mit der Bauingenieurwissenschaft verknpfen, sind nach wie vor wenig verbreitet. Techni-sche Gesichtspunkte werden sehr hufig als quasi neutrales Wissen betrachtet, das den ursprnglichen kreativen Entwurfsprozess eines einzelnen Architekten nicht in einer festgelegten Weise beeinflusst oder beeinflussen sollte. Technische Verfah-ren, Bauausfhrungsverfahren und schlielich Gesichtspunkte der Baustatik und der Bautechnik gelten in manchen Fllen fast als unwillkommene Faktoren. Hufig werden diese angeblich neutralen technischen Aspekte erst in einem spteren Sta-dium des Entwurfsprozesses bercksichtigt, wodurch die wirklich interdisziplinre und fundamentale Qualitt aufs Spiel gesetzt wird, die solche Forschungsanstze verfolgen knnten. Selbst einige gefeierte, ikonenhafte Bauwerke, wie z. B. das Guggenheim-Museum in Bilbao von Frank O. Gehry oder das Olympiastadion in Peking von Herzog & de Meuron, zeigen, wie der Formalismus das bautechnische Konzept zu einer zweitrangigen Frage degradiert.Tragwerke und die elementaren Bestandteile grerer integraler Einheiten wie Balken, Sttzpfeiler und Bauelemente mssen in erster Linie robust sein, um ihre tragende Qualitt zu erlangen. Unsere heutige Gesellschaft assoziiert groe In-genieurbauten nicht mit Begriffen wie Textil oder Holz. Fr die meisten Men-schen verbindet sich mit dem Begriff Textil die Vorstellung der Weichheit, was mit dem allgemeinen Kontext von Bauwerken unvereinbar erscheint. Der Begriff Textil umfasst zwar eine Vielzahl verschiedener Anwendungen und Interpreta-tionen, es hat jedoch bislang keine Versuche gegeben, seine Eigenschaften und Herstellungstechniken auf den Bereich der Holzkonstruktion zu bertragen. Doch

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    mit der Strategie, textilhnliche (gewobene oder geflochtene) Holzstrukturen zu verwenden, lsst sich die faserige, von Natur aus flexible Beschaffenheit des Hol-zes, die in den vergangenen zwei Jahrhunderten als Einschrnkung wahrgenom-men wurde, nutzen und in einen konstruktiven Vorteil umkehren. Die Entwicklung von Holzkonstruktionen, welche auf textile Strukturen aufbauen, artikuliert sowohl eine Vision der Zukunft als auch ein Verstndnis der Vergangenheit. Sie ist von der Vision des Bauens als einem integrierten Entwurfsprozess inspiriert, in dem Aspek-te des Handwerks, der Technik, der sthetik und der Baustatik zusammenkommen, wie dies vor der Zeit der Aufklrung der Fall war nur dass dieses Mal technische Verfahren und Werkzeuge der heutigen Zeit zur Anwendung kommen.Das zur Diskussion stehende Rohmaterial besitzt von Natur aus Eigenschaften (wie z. B. Gltte), die auch die von Architekten gesuchten sthetischen und konzepti-onellen Qualitten bieten knnen. Die neu entstehenden digitalen Entwurfswerk-zeuge fr Architektur und die Art und Weise, in der digitale Zeichenprogramme nun als Instrumente fr das Begreifen von Architektur gesehen werden, haben den Weg fr breitere Anwendungen der digitalen Technik erffnet, einschlielich technischer Anwendungen: Technische Aspekte knnen ins Entwurfswerkzeug eingebettet werden. Technische Fortschritte, die heute in Reichweite liegen, er-mglichen die Integration textiler Grundprinzipien, textiler Technologien und Fer-tigungssysteme auf eine Weise, die noch vor einigen Jahren undenkbar war.Die Umweltargumente, die fr eine strkere Nutzung des (erneuerbaren) Rohstoffs Holz sprechen, sind unbestreitbar. Das wachsende gesellschaftliche Bewusstsein fr die dringende Notwendigkeit, nachhaltige Baumaterialien zu verwenden, ist in den letzten Jahren zu einem wichtigen Faktor fr die zurckkehrende wirtschaftli-che Bedeutung der Holzbauweise geworden. Umweltaspekte tragen dazu bei, die legitime Nutzung von Holz in den Bauwerken unserer Stdte wieder einzufhren oder zu festigen, und zwar in einem Ausma, das ber viele Jahrhunderte nicht vorhanden war. Wir entdecken erst jetzt, dass viele Techniken, vom Reibschweien bis zum Stricken, Weben und sogar Origami, auch auf Holzkonstruktionen anwend-bar sind. Die Arbeit meiner eigenen Gruppe zeigt gegenwrtig bereits, dass die Anwendung solcher Verfahren den Umfang der technischen und sthetischen At-tribute von Holz radikal erweitern kann. Diese Verfahren ermglichen uns, Holz-erzeugnisse zu entwickeln, die fr neuartige Zwecke geeignet sind, weil unsere Gesellschaft kulturell und konomisch an einem Punkt angelangt ist, an dem sie Holz als Baumaterial uneingeschrnkt zu akzeptieren bereit ist. Wir sehen signifi-kante Vorteile in der Anwendung solcher Techniken voraus, weil durch sie der Bau groer, frei geformter Konstruktionen aus kleinen, sich wiederholenden Einheiten erleichtert werden drfte und dadurch ffnet sich der Weg zu einer strkeren Nutzung von Schnittholz wie auch von recycelten Holzerzeugnissen als hochwerti-gen Baumaterialien.Die allmhliche Ablsung von Holz durch Stahl und Beton, die sich in den letzten zweihundert Jahren vollzogen hat, hat nicht dazu beigetragen, neue und zeitge-me Anwendungen von Holzkonstruktionen unter architektonischer und bautech-

    Neue Wege fr Holztragwerke B

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    nischer Perspektive zu frdern. Erst wenn man sich mit Holz intensiver befasst, als dies blicherweise bei seiner alltglichen Verwendung im Hochbau der Fall ist, zeigt es seine berraschend enge Verbindung mit Textilmaterialien und sein enor-mes Potenzial fr die Anwendung textiler Techniken. Holz kann als weiches wie auch als viskoses Material mit glatten Eigenschaften klassifiziert werden. Es hat einen Fluss, fast wie ein flssiges Material. Holz besteht grundstzlich aus unzh-ligen Zellulosefasern. Diese glatten Fasern sind biegsam und ermglichen Kurven-formen. Diese Eigenschaften bewirken, dass gromastblich verwobene flexible Holztragwerke in Bezug auf ihre Stabilitt gegenber seismischen Erschtterungen, extremen Windverhltnissen oder Schneelasten auergewhnlich leistungsfhig sein drften. Das Potenzial, das Holzkonstruktionen mit Webstruktur im Hochbau besitzen, um das Einsturzrisiko von Tragwerken bei solchen Herausforderun- gen erheblich zu senken, ist bisher noch nicht systematisch untersucht worden.Auf einer breiteren Ebene werden die vom Labor IBOIS durchgefhrten Untersu-chungen dazu beitragen, ein tieferes Verstndnis rumlicher Strukturen im Allge-meinen entstehen zu lassen und neue Przedenzflle fr die kooperative Interak-tion zwischen Architekten und Bauingenieuren bei der Analyse dieser Strukturen zu schaffen.

    Fallstudie 1: Textilmodul-Anwendungen Die hier gezeigten empirischen Mo-delle sind von Markus Hudert am IBOIS entwickelt worden. Anfangs verwendet er Zeichnungen, um Flechtmuster zu generieren. In diesem Fall haben die ers-ten Zeichnungen ein sehr interessantes Konstruktionsmodul hervorgebracht. Auch wenn dieser erste Ansatz geometrische Formen steuert, enthllt er doch neben seinen formalen Qualitten erstaunliche strukturelle Aspekte.Diese Konstruktion gewinnt an statischer Hhe, wenn sie belastet wird. Sie ist also eine selbst reagierende Konstruktion, und die zentrale Frage lautet daher: Nach-dem wir beobachtet haben, dass diese spezifische Konstruktion an statischer Hhe gewinnt, wenn sie sich unter experimentellen Bedingungen mit zunehmender

    Eine Forschungsrichtung des IBOIS ist die Entwicklung

    von geflochtenen Strukturen. Ausgehend von bestehen-

    den Prinzipien des Flechtens wird ein Mastabsprung

    vorgenommen, um dieselben Prinzipien im Mastab von

    Gebuden oder Tragwerken zur Anwendung zu bringen.

    Hier ist die Beschreibung von globalen Geometriemus-

    tern notwendig. Markus Hudert beschreibt anhand von

    Zeichnungen solche mgli-chen Geometrien.

    Der hier dargestellte Fgungsprozess des Textil-

    moduls lsst eine me- chanisch komplexe Situation

    entstehen. Das Modul be- sitzt Eigenspannungen, die

    durch die Fgung entste- hen und teilweise sich selbst

    abbauen (Relaxation). Das Tragsystem reagiert durch

    Formvernderung auf das An- greifen uerer Lasten und wirkt somit als interaktives

    System indem es die Eigen- steifigkeit in reeller Zeit

    anpasst. Der Werkstoff Holz scheint auf Grund seiner

    Verformbarkeit (wir arbeiten im Bereiche groer Ver-

    formungen) besonders ge-eignet.

    DDK002_RZ02_D_INHALT.indd 94 12.10.11 10:09

  • 95

    Das Textilmodul wurde in dieser Form ebenfalls von Markus Hudert entwickelt und stellt eine doppelte Frage. Welche mechanischen Eigen-schaften besitzt dieses Mo-dul? Welche plastischen und raumbildenden Qualitten sind ihm abzugewinnen? In der Verbindung entsteht hier ein vielschichtiger und vielversprechender Ansatz von grundstzlicher Neuheit, der sowohl aus bauingeni- eurmiger Sicht als auch aus architektonischer Sicht un-tersucht werden kann.

    Neue Wege fr Holztragwerke B

    Die Wiederholung des Basis- moduls lsst Bogen- oder Gewlbetragwerke neuer Na- tur entstehen. Aus mecha-nischer Sicht entstehen hier hybride Konstruktionen, die teilweise von Eigenspan- nungen beansprucht bleiben. Die Untersuchung dieser Konstruktionen im Bereich grosser Verformungen und nicht linearer Systeme ist derzeit ein am IBOIS verfolg-tes Unterfangen.

    DDK002_RZ02_D_INHALT.indd 95 12.10.11 10:09

  • 96

    Die Proportionen der Platten spielen eine wesentliche

    Rolle bei der Ausbildung des Textilmoduls. Eine filigrane

    Ausrichtung wird hier in der Versuchshalle der EPFL ge-

    testet. Numerische Ergebnisse und Testergebnisse werden

    verglichen.

    Kontaktpunkte und Rand- bedingungen der Konstruktion

    sind geometrisch und me- chanisch zu erfassen. Zu den

    einzelnen Prototypen wer- den unterschiedliche Auflager-

    und Verbindungsbedingun- gen entworfen und gebaut. Die

    Art der Ausbildung be- stimmt direkt den Eigenspan-

    nungszustand, aber eben-falls die Art und Weise, wie das

    Flechtwerk weitergefloch-ten werden kann.

    Die beiden Hauptweb- richtungen werden aus Holz-

    platten unterschiedlicher Lngen angefertigt. Die Kon-

    tinuitt dieser Platten kann in zusammengesetzten Syste-

    men gewhrleistet werden. Unser besonderes Interesse

    gilt der geometrischen Si- tuation an den berlagerungs-

    punkten. An diesen Kreu- zungspunkten besteht eben-

    falls die Mglichkeit, eine dritte Konstruktionsachse ein-

    zurichten, die hilft, die Plat-ten miteinander zu verbinden

    sowie eine Steifigkeit im Raum zu erreichen.

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  • 97

    Belastung verformt, knnen wir dann davon ausgehen, dass sie im Falle extre-mer Belastung, wie z.B. einem Sturm oder Erdbeben, ihre Disposition und ihre Festigkeit ausreichend anpasst, um solchen extremen Belastungen standzuhalten? Insbesondere ist Forschungsarbeit bezglich der Anfangsspannung groer Verfor-mungen und des nicht linearen Verhaltens notwendig.

    Fallstudie 2: Experimentelles Gewlbe mit berlappung Auf der Basis die-ser geometrischen Formen wurde eine aus planen Elementen bestehende Ge-wlbekonstruktion in digitaler Form definiert. Dieses Gewlbe, das anfangs aus einer ganzen Reihe von Elementen unterschiedlicher Gre bestand, wurde an-schlieend so umgearbeitet, dass es nun nur noch zwei verschiedene, sich ber-lappende Grundelemente verwendet.Diese Arbeit erscheint vielversprechend, weil sie den Weg zur Beantwortung fol-gender Detailfragen aufzeigt: Wie sollten die berlappenden Verbindungen in groem Mastab gebaut werden? Hinter dieser Frage verbirgt sich noch eine tie-fer gehende Frage bezglich dieser Webstruktur: Da das globale Modell direkt vom lokalen Verhalten und mechanischen Modell dieser Verbindung abhngt, wie sollte diese Konstruktion dimensioniert werden? Letzten Endes fhrt die Interakti-on zwischen dem Globalen und dem Lokalen zu Fragen der Machbarkeit solcher gromastblicher Konstruktionen und deren potenzieller Anwendung (oder auch nicht). Ebenso ist klar geworden, dass die Beziehung zwischen dem Globalen und dem Lokalen nur ber die Planung der Verbindungsdetails erfolgreich gesteuert werden kann. Somit kommt der hier errterten Zusammenarbeit zwischen Archi-tekten und Ingenieuren ebenfalls entscheidende Bedeutung zu, weil diese bei der Definition der Verbindungsdetails interagieren mssen.

    Das Prinzip des Flechtens wurde auf eine Bogenbrcke von 85 m Spannweite an-gewendet. Vier flachliegende rechteckige Bogenquer-schnitte aus Brettschichtholz berschneiden sich und untersttzen sich somit gegen- seitig. Die Knicklnge je- des einzelnen Bogens wird hiermit stark verringert. Durch diese besondere geo- metrische Disposition entsteht ein Raum auf der Brcke.

    Neue Wege fr Holztragwerke B

    DDK002_RZ02_D_INHALT.indd 97 12.10.11 10:09

  • 98

    Fallstudie 3: Aussichtsturm Steve Cherpillod hat einen Turm entwickelt, der nur aus einem einzigen, hchst spezifischen Holzmodul besteht. Seine Steuerung der allgemeinen Geometrie und der globalen Form dieses Turms ermglichte ihm, diese Komplexitt zu reduzieren und jenes Grundmodul zu definieren. Wieder ist sein erster Ansatz ein geometrisches Verstndnis der Interaktion zwischen Treppe und Turm, welches ein sehr altes, verfhrerisches Thema ist. Nachdem er die rum-lichen und funktionalen Anforderungen einer Treppe verstanden und sie erfolg-reich in Beziehung zu den Konstruktionsanforderungen eines Turms gesetzt hatte, gelang ihm die Synthese dieser beiden Hauptaspekte des hier gezeigten Entwurfs, indem er das Grundmodul steuerte. Weitere Konstruktionsanalysen haben gezeigt, dass dieses Modul Gegenstand ausfhrlicher Diskussionen ber seine Stabilitt und die weitere Entwicklung des Turmes insgesamt sein wird.

    Schlussfolgerung Diese Forschung unterliegt nicht den Zwngen der unmit-telbaren praktischen Anwendung. Das Labor IBOIS verwendet Zeit und Energie darauf, unbekannte Wege zu erkunden, die nicht direkt den Anforderungen der Umsetzbarkeit oder Effizienz ausgesetzt sind, wie sie in den Ingenieurwissenschaf-ten bestehen. Wir fhren unsere Forschungsarbeit frei von den realen Zwngen oder Anforderungen durch, denen ein Bauwerk entsprechen msste. Die hier be-schriebene Forschung kann als potenziell anwendbar auf die Architektur und die Bauingenieurwissenschaft aufgefasst werden.

    Masoud Sistaninia moda- lisiert die Geometrie

    unter Bercksichtigung der erforderlichen hohen Ver-

    formungen und mithilfe des Finiten-Elemente-Pro-

    gramms Abaqus. Da sich der verformte Zustand geo-

    metrisch sehr vom unver- formten Zustand unterschei-

    det, ist eine grundstzliche Bedingung der Baustatik nicht

    mehr respektiert.

    DDK002_RZ02_D_INHALT.indd 98 12.10.11 10:09

  • 99

    Modellansicht einer parame- trisierten Bogenkonstruk- tion, welche aus einer Vielzahl von Facetten besteht. Der Einschiebwinkel einer Facette zur nchsten kann beliebig eingestellt werden. Dieser Winkel beeinflusst die globale Geometrie, aber ebenfalls die lokale Knotenausbildung. Bastien Thorel entwickelte diese Struktur im Rahmen ei- ner bung des Atelier Wei- nand.

    Bei der Entwicklung der Geometrien sind beide Hilfsmittel Plne wie An-sichten, Schnitte und Axonometrien und auch digitale und physische Modelle von Wichtigkeit.

    Eine weitere Variante, als Kartonmodell ausgebildet. Der Entwurfsprozess wird iterativ gesteuert.

    Neue Wege fr Holztragwerke B

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  • le projetlvationcoupe

    a tower for palo festival

    00.00

    06.00

    36.00

    00.00

    06.00

    36.00

    le projetlvationcoupe

    a tower for palo festival

    00.00

    06.00

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    00.00

    06.00

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    le projet

    plan plateforme

    a tower for palo festival

    plan tage t` peplan rea

    le projet

    plan plateforme

    a tower for palo festival

    plan tage t` peplan rea

    le projet

    plan plateforme

    a tower for palo festival

    plan tage t` peplan rea

    100

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  • dveloppement du projet

    chelle du module

    variation du module

    position de la marche

    a tower for palo festival

    83.4

    200.

    0

    700.0

    350.0

    350.

    0

    180.

    0200.

    0

    60.0

    200.0

    80.0

    120.0

    60.0

    83.4

    200.0

    10.020.0

    10.0

    80.0

    700.0

    350.0

    350.0

    200.0

    180.0 20

    0.0

    60.0

    83.4

    200.0

    120.0

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    350.0

    200.0

    180.0 20

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    120.0 160.0

    83.4

    200.0

    10.020.0

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    350.0

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    le projeta tower for palo festival

    schma assemblage

    dimension du module

    6.00 m

    1.40 m

    2.00 m

    schma assemblage0.36 m

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    Alle Abbildungen auf dieser Doppelseite:Ein 35 m hoher Turm wurde von Steve Cherpillod im Rah-men des Ateliers Weinand entworfen. Das Tragwerk des Turmes und die eingebette-te Treppenkonstruktion bilden ein Ganzes. Das Basis-element wurde rund 300 Mal eingesetzt. Die ingenieur- mssige Betrachtung des Turmes hat ergeben, dass die Treppenstufe eine wichtige Verbindung und Aussteifung dieses Basiselement dar- stellt. In der weiteren Entwick- lung des Turmes muss dieses Element optimiert werden.

    Neue Wege fr Holztragwerke B

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  • 132

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  • 133

    Der Dialog zwischen Bauingenieuren und Architekten beruht nicht unwesentlich auf dem gegenseitig zugeschriebenen Verhalten und Rollenverstndnis. Doch nicht so sehr die Dichotomie von sthetik und Ingenieurbauwerk, wie sie in den Debatten am Ende des 19. Jahrhunderts zum Ausdruck kam, oder die Ausstoung der Ingenieure aus der Architektur bei den Neotektonikern ist gegenwrtig An-lass zur Beunruhigung. Vielmehr liegt diese Beunruhigung zunehmend im Wissen darber, dass die Verfolgung eigener Interessen in den beiden Disziplinen sich nicht zwangslufig berlagern und dass eine Innovation in dem einen Medium nicht gleichzeitig im andern etwas offenzulegen hat. Der daraus sich ergebende Aufruf zum Dialog, zur gemeinsamen Ausbildung, kritisiert den hohen Grad der Spezialisierung, ja denunziert die monologische Dimension der Ingenieurwissen-schaften. Doch da nun einmal die Spezialisierung des wissenschaftlichen Denkens notwendigerweise auf einer soliden, allgemeinen szientifischen Bildung aufbaut, welche gerade die Spezialisierung bedingt, muss man sich wundern, dass die wis-senschaftliche Spezialisierung so leicht, so andauernd als Verstmmelung des Den-kens denunziert wird. Zumindest mssen derartige Urteile, seien sie nun von einem Groen dieser Erde, wie Goethe, oder von Kleinbrgern ausgesprochen, uns durch ihre Wirkungslosigkeit verblffen. Die Wissenschaft verfolgt, wie Gaston Bachelard es formuliert, unbehelligt ihren Weg. 1

    1. In den Arbeiten der Neunzigerjahre zielten unsere Entwurfsstrategien auf ein In-Beziehung-Setzen von Tragwerk und Raum. Weniger Raster, Serie und Ordnung bildeten das Ziel als die Suche nach Spannungsbertragungen vom Tragwerk auf den umhllenden und durchdringenden Raum selber. So haben wir beispielsweise in Murau (A) die Holzkonstruktion fast wie eine selbsttragende Karosserie als monolithischen Krper behandelt, dessen untere und obere Flanschaussteifung Dach und Boden der Brcke tragen. In unmittelbarer Nhe zum Tragwerksent-wurf haben wir mit Manipulationen an den statischen Elementen der Platten und Scheiben den eigentlichen Brckenraum geschaffen. Das Tragwerk liegt nicht, wie Hermann Czech es beschreibt,2 unter oder neben dem Bewegungsraum, der den Benutzer ber den Fluss fhrt, sondern in diesem Raum. Das statische Prinzip des einfeldrigen Vierendeel-Trgers, ein statisches Rahmentragwerk ohne Diagonale, erlaubte sowohl die liegende ffnung in der Mitte als auch die versetzte Anord-nung der seitlichen Scheiben. Der Trger selber ist zusammengesetzt aus zwei ver-tikalen, scheibenartigen Hohlksten die Schubscheiben aus Dreischichtplatten und einem massiven Ober- und Untergurt aus Brettschichtholz, die nur durch die

    DeviationenMarkus Peter

    1 Gaston Bachelard, Episte-mologie, Frankfurt a. M. 1993, S.162

    2 Hermann Czech, Unge-fhre Hauptrichtung, in: Marcel Meili/Markus Peter 19872008, Zrich 2008, S. 435

    C

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  • 134

    entwerferische Figur zusammengefasst sind, sodass die Brcke als ein plastisch ge-formtes, homogenes und raumschaffendes Stck Holz eingesetzt wird. Diese einfa-che architektonische Experimentalanordnung kann aber im technischen Sinne nur angemessen gedacht werden, wenn sie selber das Produkt eines Vereinfachungs-prozesses darstellt. Im Gegensatz zur cartesianischen Illusion anfnglich klarer und distinktiver Ideen ist das Einfache zwangslufig das Produkt eines Reinigungspro-zesses gegenber konstruktiven Verunklrungen. Erst die einfachen wie auch leistungsfhigen Verbindungen aus duktilen Stahl- dbeln und Gewindestangen, die zwischen Gurtungen und Schubscheiben enor-me Schubkrfte bertragen, erlaubten die gedankliche Annahme einer weitge-hend homogenen Kraftbertragung. Diese simple Verbindungstechnologie ergab durch das seitliche Anschlagen an die Gurte eine groe Auflagerflche ber den Widerlagern, was sich zur Stabilisierung des Einfeldrahmens gegen Umkippen als hilfreich erwies. Andererseits verlangte die konstruktive Entscheidung fr einen einzigen Zentraltrger torsionssteife Gurtungen, die dementsprechend volumi-ns ausfallen mussten. Die bullige Dimension der Gurte ergab sich also aus der Form des Brckenquerschnitts; sie war aber nun auch ohne Weiteres in der Lage, betrchtliche Biegebeanspruchungen in der Lngsrichtung aufzunehmen, und er-laubte die zentrale ffnung des gigantischen Fensters. Seitlich halten die versetzt angeordneten Schubscheiben durch ihre diagonale Stellung mit den horizontalen Flchen des Bodens und der Decke den Raum und erinnern an minimalistische Raumexperimente der frhen Moderne. Die Experimente dieser Zeit, die vornehm-lich in neuen Anwendungsgebieten oder vernderten Materialtechnologien ange-siedelt waren, wichen dem stabfrmigen, in keiner Weise raumdeterminierenden Stahl weitgehend aus. In diesem Sinne sind die Perrondcher am Hauptbahnhof Zrich ausgefhrt, bei denen die feine Stahlfachwerkkonstruktion der Dachtrger durch ein Holzrost von unten geschlossen wurde. Allein die Architektur und die Technik selber sind befhigt, ihre eigenen Grenzen zu ziehen. Fr das ingenieurwissenschaftliche Feld heit allerdings eine Grenze zu ziehen bereits, sie zu berschreiten. Die wissenschaftliche Grenze ist nicht so sehr eine Barriere als ein Bereich besonders aktiver Gedanken, eine Zone der Assimi-lierung.

    Mursteg Murau, 19931995Architekt Meili Peter

    Architekten, ZrichIngenieur Branger & Conzett

    Ingenieure, Chur

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  • 135

    2. Unser Interesse an der Wucht groer Formen und die Tatsache der Rabiatheit der Programme vernderten unsere Entwrfe und verschoben die Experimente in Bereiche mit heterogenen und teilweise auch hybriden Tragwerksformen. Der Fakt, dass die Geometrie von Fuballstadien weitgehend bestimmt ist durch die Logik der Tribnengeometrie und des Tragwerkes der Dachkonstruktion, vern-dert die Ordnungen der multifunktionalen Konglomerate, wie sie fast allen neuen Stadionprojekten in der Schweiz eigen sind. Die Dimension der groen Form, entstanden aus der urbanen Topografie, folgt nicht mehr radial seriellen Prinzipien normaler Stadionentwrfe. Die beabsichtigte Nacktheit des Tribnenkrpers erin-nert zwar an groe Stadien, bei denen sich die formale Geste als direktes Zeichen ihres Inhalts exponiert, weist aber eine ganz andere Entstehung der Form auf. Die Form mit ihren riesigen Auskragungen nhert sich einem idealen Pentagon an. Die brckenartigen Kragtrger dieser Tribne sind neben und in eine konventionelle Platten-Sttzen-Konstruktion gestellt. Sie berhren sich zwar, durchdringen sich sogar und geben auch Krfte aufeinander ab, bleiben in ihrer Struktur und mathe-matischen Modellierung aber autonom. Die eigentliche Konstruktion des Kranzes des Stadions Zrich besteht aus einzel-nen, im Grundriss geradlinigen Trgersttzen, die wie Waagebalken auf den Kranz-pfeilern stehen, wegen ihrer unterschiedlich langen Auskragungen jedoch nicht fr sich alleine ausbalanciert werden knnen. Das Umkippen der Trgerstcke wird durch die Last der angrenzenden Trgerstcke verhindert, welche die kurzen He-belarme nach unten drcken und damit ein Gleichgewicht schaffen. Der Kranz ruht zustzlich auf den Schrgsttzen, die Teile der Tribnentrger sind. Wegen deren schrger Lage werden zwar die Biegemomente der vertikalen Ebene stark redu-ziert, dafr entsteht jedoch Biegung in der horizontalen Ebene des Kranzes. Die

    Stadion Zrich, Projekt 20002009Architekt Meili Peter Architekten, ZrichIngenieur Conzett Bronzini Gartmann Ingenieure, Chur / Basler & Hoffmann Ingenieure, Basel

    Deviationen C

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  • 136

    Hohlkastenkonstruktion, welche die Inkorporation einer Reihe von Funktionen wie Logen und Skyboxen erlaubt, kann diese Biegung erheblich einfacher aufnehmen als eine ausschlielich vertikale Biegung, die bei einem Verzicht auf die Schrgstt-zen entstanden wre. Die enorme Torsionssteifigkeit dieses begehbaren Kasten-profils erlaubt eine zustzliche Einspannung der Stahlfachwerktrger des Daches, die den Momenten entgegenwirken, die durch die schrgen Sttzen und das punktfrmige Eckauflager entstehen. Die ungeheuer aufwendigen rechnerischen Modellierungen fr die Dimensionierung dieses hybriden Bauwerks erforderten eine maximale Disziplin in Bezug auf Vernderung und somit eine Unterdrckung eigener origineller Beitrge: Wir sahen uns mit einem ingenieurwissenschaftli-chen Denken konfrontiert, das nicht so einfach die Dauerhaftigkeit und den Zusam-menhang einer Existenz gefunden hatte.3

    3. Der Entwurf fr ein Aussichtsrestaurant an einem Ort von spektakulrer Schn-heit bedingte einen noch tiefergreifenden Umbau des epistemologischen Feldes der Ingenieurwissenschaft. Eine solche mechanische Anlage ist weit ber das Tech-nische hinaus ein bedeutender Schritt im Umbau der Berge: Sie ersetzt die Idee der Berghtte, welche eine Verschmelzung mit der Landschaft sucht, durch eine Panorama-Wahrnehmungsmaschine. Uns faszinierte die groartige Casa Girasole von Alfredo Invernizzi, in der sowohl das drehende, winkelfrmige Haus den Blick in die Landschaft filmisch in Szene setzt als auch die Gestalt des Gebudes selbst in der Landschaft bewegt wird. Weil das Restaurant azentrisch aufgelagert ist, fhrt die Drehbewegung den Krper in unterschiedlich weiten Ausladungen in die Land-

    3 Gemeint ist damit einerseits der rechnerische Aufwand

    fr das hybride Tragwerk, auf welches verschiedenste

    Krfte und damit auch ver- schiedene Krfteanalyse-

    verfahren einwirkten: Dies er- forderte einen giganti-

    schen Aufwand in einer CAD- Modellierung, und die

    Konsequenzen einer noch so kleinen Vernderung, bei-

    spielsweise einer Treppen- verbreiterung in einem

    Pfeiler, waren selbst fr die Ingenieure nicht voraus-

    sehbar und bedingten wo- chenlange Rechenarbeit

    am Computer. Vom Aufwand abgesehen, ist damit auch

    die innere Stabilitt des Mo- dellierungssystems selber

    gemeint, das immer einen et- was prekren Zustand hatte,

    im Gegensatz zu einem einfa- chen oder zumindest ein-

    facheren Rechenmodell fr einen Vierendeeltrger.

    Drehrestaurant Hoher Kasten, Appenzell

    20042005Architekt Meili Peter

    Architekten, ZrichIngenieur Conzett Bronzini

    Gartmann Ingenieure, Chur

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  • 137

    schaft hinaus. In umgekehrter Richtung, von der Landschaft aus, wird das Berghaus wie eine mechanische Skulptur wahrgenommen, die ihre Form dauernd verndert. Vielleicht zeigt sich an diesem Projekt eine der Strken des vielkritisierten deduk-tiven Theorieaufbaus in der Ingenieurwissenschaft, wurden doch mit dem System der sich im 18. Jahrhundert entfaltenden theoretischen Mechanik alle diejeni-gen technischen Objekte prinzipiell beherrschbar, deren physikalisches Verhalten vornehmlich durch die Gesetze der Mechanik determiniert sind. Die eigentliche Drehmechanik sollte im Innern auf dem zylindrischen Erschlieungsturm angeord-net werden. Die Ausbildung des Tragwerks musste zwingend eine stabilisieren-de Funktion auf die einwirkenden Krfte bernehmen, um eine einheitliche An-triebsmglichkeit zu gewhren. Neben den ungleich verteilten Wind-, Nutz- und Schneelasten musste zudem noch der gegenber der Drehachse asymmetrische Grundriss des obersten Restaurantgeschosses in die Ausbalancierung mit aufge-nommen werden. Aus diesem Grund weist das drehbare Auflager einen mglichst groen Durchmesser auf und liegt mglichst weit oben. Fr den Schwerpunkt der drehenden Masse war umgekehrt eine mglichst tiefe Lage erwnscht. Erst nach lngerem Variantenstudium zeichnete sich eine Lsung ab, welche die Stabilisierung des beweglichen Teils durch die Eigenlast der Konstruktion gewhr-leistete. Dadurch erbrigten sich die aufwendigen Sicherungen der beweglichen Lager gegen abhebende Sogkrfte. Das weit auskragende Dach, an dem auch der Restaurantboden aufgehngt ist, wird von einer Schar radialer, schiefer Holzstre-ben gesttzt, die am ueren Rand durch eine Art Zugring zusammengehalten werden. Die Dachflche selber ist eine dnne, vorgespannte Betonscheibe, welche die Zugkrfte als Membran aufnimmt. Der eigentliche Drehmechanismus befindet sich auf der Decke des Betonzylinders und bentigt damit seitlich nur noch eine Fhrung mittels Rollen zur Distanzsicherung. Nach ersten Versuchen, das drehbare Gestell in der alten Tradition der Mechanik von Eisenbahnwaggons und anderen beweglichen Maschinen, wie etwa Hebewerken aus Stahl, auszubilden, erwies sich eine Lsung aus unterschiedlichen Bauteilen und insbesondere das Zusammenset-zen aus unterschiedlichen Materialien als leistungsfhiger. Dazu musste die vorge-fasste Meinung, die Konstruktion sei in einem einzigen Material und vor allem als Leichtbau zu gestalten, umgestoen werden. Hier zeigte sich, dass, wie George Canguilhelm unermdlich betont, die Probleme nicht notwendigerweise auf dem Terrain entstehen, auf dem sie ihre Lsung finden.

    Deviationen C

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  • 146

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  • 147

    Die Geschichte des Fortschritts im Bauwesen ist auch die Geschichte der Werkstof-fe. Eisen, Stahl, Stahlbeton haben jeweils Revolutionen mit ganz neuen Tragwerken ausgelst. Dazu gehrt aber auch die Geschichte der Entwicklung neuer Technolo-gien. So hat erst die Entdeckung des Prinzips der Vorspannung den Spannbeton, hochfeste Schraubverbindungen sowie komplexe Seil- und Membrantragwerke er-mglicht. Gleiches gilt fr die Entwicklung neuer Fgetechniken, die zu den heute so weit verbreiteten Verbundwerkstoffen fhrten. Vollends offensichtlich geworden ist der Einfluss neuer Technologien, seitdem die digitale Datenverarbeitung im Bauwesen Einzug gehalten hat. Manche Tragwerke sind seit diesem Wendepunkt im Bauen wir entwerfen, berechnen, konstruieren, fertigen und montieren heute in einer geschlossenen Prozesskette computeruntersttzt berhaupt erst mglich geworden.

    Verantwortung und Grenzen Der Bauingenieur ist allein zunchst fr die Bau-werke zustndig, bei denen das Tragwerk wesentlichen Anteil am Ganzen hat, ty-pischerweise Brcken und weitgespannte Dcher. Der Beruf des Bauingenieurs ist herausragend, weil er, wie wenige andere, technisch-wissenschaftliches Knnen eng mit kreativem Schaffen verbindet und weil praktisch jeder Entwurf, ganz an-ders als in anderen Ingenieurdisziplinen, Prototyp bleibt. Der Bauingenieur trgt eine groe Verantwortung, weil bereits einzelne Versumnisse katastrophale Fol-gen haben knnen.Er ist darber hinaus als civil engineer fr die gesamte gebaute Infrastruktur, die Energie- und Wasserversorgung, den Verkehr auf Straen, Gleisen und Flssen mit Tunneln, Brcken und Kanlen zustndig. Bei seinen Projekten ist der Bauinge-nieur natrlich fr den Entwurf zustndig. Wer es am besten kann, soll das Team fhren. Es ist ein grobes Missverstndnis, anzunehmen, der Architekt sei stets fr die Gestalt und der Ingenieur nur fr die Statik zustndig. Jeder ist in seinem Be-reich ganzheitlich verantwortlich, also auch fr die Gestaltung.Die Bauingenieure mssen hierzu lernen, ihre Grenzen zu erkennen, zu erweitern, niederzureien. Sie mssen sich rechtzeitig Untersttzung ins Team holen, wenn gestalterische Fragen sie berfordern. Sie mssen frhzeitig im Entwerfen und Konstruieren, und nicht nur im Berechnen und Dimensionieren, ausgebildet wer-den. Sonst werden sie das schlechte Image vom fantasielosen Statiker nicht los das auerhalb Deutschlands brigens gar nicht so schlecht ist. So ist in Spanien der ingeniero de canales y puertos angesehen wie bei uns ein Arzt oder Rechtsan-walt. Aber auch in Deutschland tut sich mittlerweile einiges. Von Stuttgart bis Dort-

    Jeder das SeineMike Schlaich

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  • 148

    mund, von Berlin bis Hamburg wird heute bei den Bauingenieuren Entwerfen und Konstruieren gelehrt. Kreative Kpfe, ernstzunehmende Partner im Planungsteam werden ausgebildet.Wir mssen uns auch darber im Klaren sein, dass im Hochbau neben den Archi-tekten die Bauphysiker und die Gebudetechniker immer wichtiger werden. Um ganzheitliche Qualitt erreichen zu knnen, mssen auch sie von Anfang an ins Planungsteam eingebunden werden.

    Kompetenzverluste Wir Bauingenieure wnschen uns Architekten, die diese Ziele teilen. Leider trifft man aber immer wieder auf Architekten, bei denen vom einst so vielseitigen Baumeister nicht viel brig ist, weil sie zu viele Kompetenzen abgegeben haben. Damit ist nicht nur fehlendes Verstndnis fr das Tragwerk und dessen Umsetzung gemeint. Auch Themen wie Schall, Wrme, Feuchtigkeit sind an die Bauphysik delegiert, die technische Ausrstung bernimmt der Haustechni-ker, den Innenausbau ein Szenograf, fr den Ablauf von Planung und Bau gibt es Projektsteuerer und fr die Ausschreibung quantity surveyors. Was brig bleibt, treibt hilflos in einer Suppe von 3-D-Blasen. Der Architekt luft Gefahr, zum Bild-chenmaler des Investors zu verkommen. Aus Wertheim wird Alexa.1

    Zum Glck ist das nicht die Regel, und gelegentlich kommen wir im Team dem Ge-samtkunstwerk nahe. Ob das Ergebnis dann Leicht- oder Massivbau ist, hngt vom Kontext ab und dieser von den rtlichen Randbedingungen und natrlich auch vom gestalterischen Wunsch des Bauherren und der Planer. Wenn Schallschutz do-miniert, ergibt Leichtbau keinen Sinn, und fr groe Spannweiten wre Massivbau der falsche Ansatz.

    Die Suche nach dem Neuen In unserem Ingenieurbro sind wir immer auf der Suche nach Neuem. Mit jedem Projekt versuchen wir, einen kleinen Schritt nach vorn zu gehen, uns weiterzuentwickeln. So bleiben die Aufgaben interessant und wir am Fortschritt im Bauwesen beteiligt. Wir bearbeiten Projekte des Hochbaus

    Sunderland Strategic Transport Corridor,

    New Wear Bridge, 2003Einhftige, selbstverankerte

    Hngebrcke mit Glasskulptur auf den Rckhalteseilen

    Architekt Gehry Partners LLP, Los Angeles

    Ingenieur Schlaich Berger-mann und Partner, Beratende

    Ingenieure im Bauwesen, Stuttgart

    1 Man vergleiche Alfred Messels Kaufhaus Wertheim in

    Berlin mit dem krzlich am Alexanderplatz gebauten

    neuen Kaufhaus.

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    und des Brckenbaus, weitgespannte Dcher und Anlagen zur Gewinnung solarer Energie. Wir versuchen den Bauingenieur als Generalisten zu leben. So kann es durchaus passieren, dass ein Ingenieur, der gerade eine Schrgseilbrcke bearbei-tet hat, als nchstes ein Glasdach zur Aufgabe bekommt. Das ist zwar anstrengend, weil man sich in ein neues Thema einarbeiten muss, aber dafr gibt es keine durch Wiederholung ausgelste Langeweile und Demotivation. Der Reibungsverlust bleibt gering, weil im Team immer wenigstens einer die jeweils ntige Erfahrung mitbringt. Unser objekt- und werkstoffbergreifendes Arbeiten setzt interessante Synergien frei. So verwenden wir beispielsweise unsere ursprnglich im Hochbau gesammelte Erfahrung mit Stahlguss heute auch regelmig im Brckenbau, ge-nauso wie wir seilgesttzte Dcher entwerfen, die wie Brcken tragen.

    Leichtbau aktiv und wandelbar Selbst wenn nun das Ergebnis des Entwurfs-prozesses nicht immer Leichtbauten sind, so kommen sie doch in unserer Arbeit recht hufig vor. Dies erstaunt nicht, weil wir Bauingenieure prinzipiell versuchen, mit einem Minimum an Material ein Maximum an Wirkung zu erzielen und Leicht-bauten aus sthetischen und kologischen Grnden berzeugend zeitgem sind: Leichtbauten zeigen den Lastabtrag auf natrliche Weise wir haben gerne, was wir verstehen. Leichtigkeit wird mit Eleganz assoziiert, und je leichter und transpa-renter ein Tragwerk ist, desto weniger versperrt es die Sicht wir fhlen uns nicht bedroht. Leichte Bauten sind arbeitsintensiv und per Definition ressourcenscho-nend. Bauen mit qualifizierten Arbeitskrften und mit geringem Materialverbrauch erlaubt Nachhaltigkeit.Leichtbau ist nichts Neues, und wir stellen uns die Frage, wie und wohin er sich weiterentwickeln wird. Eine Richtung ist sicher die der aktiven und wandelbaren Tragwerke, weil andere Industrien zeigen, dass auf diese Weise Sicherheit, Kom-fort und Energieverbrauch verbessert werden knnen. Neue (Mikrosystem-)Tech-nologien, wie sie in der Automobilindustrie schon erfolgreich eingefhrt sind, und bionische Prinzipien, wie wir sie beispielsweise von Nanooberflchen kennen, wer-

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    den sicher auch das leichte Bauen weiterbringen und dafr sorgen, dass unsere Tragwerke aktiv, wandelbar, smart, intelligent, autonom oder adaptiv werden. So wird hoffentlich auch die Forderung nach Nachhaltigkeit und Verbrauchsreduktion im Bauen an Bedrohlichkeit verlieren. Anstelle von bauphysikalisch begrndeten, dickwandigen Kisten mit schieschartengroen Fenstern kann Neues und Inte-ressantes entstehen.Wettbewerbe bieten eine gute Mglichkeit, dieses Potenzial fr Fortschritt auszu-loten und die Zusammenarbeit im Team von Architekten und Ingenieuren zu ben. Als Beispiele seien die zur Zeit (2010) laufenden Wettbewerbe der IBA Hamburg zu den Themen smart materials und smart houses genannt, bei denen die Teams konkret aufgefordert sind, sich mit diesen Fragen rund um neue Materialien und neue Technologien auseinanderzusetzen.

    Landmarke und Effizienz Als ausgesprochen stimulierend und lehrreich habe ich auch einen Brckenwettbewerb in Erinnerung, den wir 2003/2004 mit Frank O. Gehry machen durften. Fr den Entwurf einer Brcke in Sunderland, Nordengland, trafen wir uns zu einem zweitgigen workshop in Gehrys Bro in Santa Monica, USA. Das Aufeinandertreffen unterschiedlicher Welten, wir skizzierten und Gehry faltete, wir dachten an das effiziente Brckentragwerk und Gehry an die Landmar-ke, fhrte zu einem auergewhnlich fruchtbaren Dialog und einem Resultat, das sich, wenn auch nie gebaut, wirklich sehen lassen kann. Eine einhftige und selbst-verankerte Hngebrcke spannt rund 300 m weit ber den River Wear. Neuartig sind die Schlaufenseile, die im Bereich des Mastes zum berbau gefhrt werden und so zu kurzen Hngern und einem effizienten Tragwerk fhren. Die Rckhal-teseile, die landseitig den Mast stabilisieren, bilden gleichzeitig das Tragwerk fr

    Sunderland Strategic Transport Corridor,

    New Wear Bridge, 2003Blick auf die loop cables

    und die GlasskulpturArchitekt Gehry Partners LLP,

    Los AngelesIngenieur Schlaich Berger-

    mann und Partner, Beratende Ingenieure im Bauwesen,

    Stuttgart

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    eine rund 100 m hohe Glasskulptur, die die Flussquerung von weitem erkennen lsst und an die Tradition der Glasherstellung in Sunderland erinnern soll.Bei diesem Wettbewerb ist aus dem Dialog der Konstrukteure ein formal und tech-nisch anspruchsvoller Entwurf entstanden. Diese Kultur des Dialogs mssen wir pflegen. Er ist sinnvoll und erfolgversprechend, wenn er von Neugierde, Respekt und Diskussionsbereitschaft geprgt ist.

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    Das von Judit Solt gefhrte Interview mit den Architekten Elisabeth und Martin Boesch, dem Bauin-

    genieur Carlo Galmarini und dem Geometrieingenieur Urs B. Roth fand am 13.5.2011 statt.

    Judit Solt Ein Team bestehend aus Architekten, Bauingenieur und Geome-trieingenieur ist ungewhnlich schon deswegen, weil Geometrieingeni-eur kein gngiger Beruf ist, sondern eine Ttigkeit, die sich auf das Lsen mathematischer und insbesondere geometrischer Probleme konzentriert.1

    Ihr arbeitet nun schon das zweite Mal in dieser Konstellation zusammen. Wie ist es dazu gekommen?

    Architekten Carlo Galmarini haben wir beim Entwurf des Pavillons OUI! an der EXPO.02 kennen gelernt. An diesem Werk war Urs B. Roth noch nicht betei-ligt, aber die nicht alltgliche Geometrie des einen Gebudeteiles hat uns damals schon beschftigt. Es handelte sich um einen Wald von Sttzen, die ein dnnes Dach tragen. Die Unordnung der Sttzen ist nur eine scheinbare: Die Setzung und die Farbigkeit der Sttzen gehorchten einem System, das zwar keinen mathema-tischen Regeln folgte, aber sehr wohl einer eigenen Geometrie verpflichtet war. Die Sttzen waren nach rumlichen, empirisch entwickelten Parametern angeord-net. So standen die Sttzen im ersten Abschnitt sehr locker und verdichteten sich danach zu einem undurchsichtigen Wald. Es htte vermutlich eine Vielzahl von Sttzenstellungen gegeben, die unseren Kriterien hnlich gut entsprochen htten aber noch viele mehr, die sie nicht erfllt htten. Der Ingenieur hat sich vom Fehlen eines Rasters nicht beirren lassen. Er hat sich auf unseren scheinbar zuflli-gen Sttzenwald eingelassen, ihm seine Kriterien berlagert, uns seine Spielregeln mitgeteilt und uns korrigiert, wenn eine Sttze aus statischen Grnden anders plat-ziert oder dicker sein musste. Diese Zusammenarbeit zur Ermittlung des rumlich-statischen Wirkens war ergiebig. Nachtrglich wurden wir hufig gefragt, ob wir den Pavillon gemeinsam mit einem Knstler entworfen htten.

    Bauingenieur Form follows function haben wir alle tausendfach gehrt. Aber eine Aufgabe wirklich zu begreifen heit, sie von vielen Seiten anzuschauen und alle ihre Funktionen zu verstehen, unter anderem auch die Tragfunktion. Beim Ex-po-Pavillon sollten 9 Meter hohe Sttzen ein mglichst dnnes Dach tragen, wo-bei der Bau am Ufer des Neuenburger Sees zum Teil starken Winden standhalten musste. Die Tragfunktion hatte daher verschiedene Implikationen. Es bestand eine Beziehung zwischen der Strke des Daches und dem Rhythmus der Sttzen: Je

    SpielrumeSpielregelnElisabeth und Martin Boesch, Carlo Galmarini, Urs B. Roth und Judit Solt

    1 Judit Solt, Kein Mensch wartete auf mich!, in: TEC21 Zeitschrift fr Architektur, Ingenieurwesen und Umwelt 7/2010. Zrich: Verlags-AG der akademischen techni-schen Vereine 2010, S. 1213

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    grer die Lichtungen im Sttzenwald, desto dicker das Dach. Aber auch zwischen den unterschiedlichen Dicken der Baumstmme gab es eine Wechselwirkung, weil sie in der Summe der Windbeanspruchung widerstehen mussten. Die Sttzen er-fllten dabei unterschiedliche Aufgaben: Unter Windbeanspruchung hielten die dicken das Dach, die dnnen dagegen hngten sich daran. Die dicken waren wie Baumstmme, nur im Boden verwurzelt; die dnnen mussten auch oben stabilisiert werden.

    js Beim Wettbewerb fr die Erweiterung des Orientalischen Seminars und die Abteilung Indologie des Indogermanischen Seminars der Universitt Z-rich habt ihr wieder zusammengearbeitet. Auch hier galt es, eine auf den ersten Blick chaotische Form statisch und gestalterisch in den Griff zu be-kommen diesmal mit Hilfe von Urs B. Roth.

    Architekten Neben kleineren Ertchtigungen am Altbau, einer 1863 vermutlich von Leonhard Zeugheer errichteten Villa, bestand die Aufgabe darin, eine unter-irdische Bibliothek zu bauen. Entgegen den Vorgaben im Wettbewerbsprogramm haben wir diese unter der Vorfahrt auf der Bergseite angeordnet. Dies hatte den Vorteil, dass der Garten erhalten blieb und gleichzeitig die innere Wegfhrung schlssig gelst werden konnte. Es bedeutete aber auch, dass der Bau dem Hang-druck widerstehen und dem Wurzelwerk zweier alter Bume ausweichen musste. Die Reaktion auf die Gegebenheiten des Terrains bildeten sich im Grundriss ab. Schon in der Wettbewerbsphase hatten wir den Wunsch, auch der Decke ein Relief zu geben; zudem sollte sie ungerichtet sein, sttzenfrei und wie ein Himmel ber dem Raum ruhen sowie einen formalen Bezug zu Orient und Islam haben. Das Referenzbild fr unsere Vorstellung einer geometrisch-rumlichen Behandlung der Deckenflche bildete eine Zeichnung von Sol LeWitt. Weil der Raum ziemlich gro war und sich unter der Vorfahrt befand, auf der auch Lastwagen zirkulierten, musste die Decke vorgespannt sein. Den Verlauf der Vorspannkabel galt es ins Relief zu integrieren. Umgekehrt sollte dessen Form auch statisch begrndet sein. Wir woll-ten kein willkrliches Muster, sondern eine echte Geometrie, in der alle Vorgaben Ungerichtetheit, Sttzenfreiheit, topografische und formale Bezge, Statik zu

    Expo.02 Pavillon Oui, 2002

    Architekten E. & M. Boesch Architekten, Zrich

    Ingenieur Walt + Galmarini Bauingenieure, Zrich

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    Continuous Forms and Color, 1988Gouache on Paper, Sol LeWitt

    Umbau Villa Rmistrae 66 fr das Institut fr Islamwissenschaften, Universitt Zrich, Projekt 2004Architekten E. & M. Boesch Architekten, ZrichIngenieur Walt + Galmarini AG Bauingenieure, ZrichGeometrieingenieur Urs B. Roth, Zrich

    Deckenrelief der unter-irdischen Bibliothek Axonometrie der unter-

    irdischen Bibliothek Grundriss Untergeschoss

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    einem Ganzen verschmelzen. Damit sind wir an Grenzen gestoen und haben den Geometrieingenieur beigezogen.

    Geometrieingenieur Eine unglaublich schne Aufgabe: eine sttzenfreie, struk-turierte Decke, unter der historische islamische Schriften lagern! Wer sich mit Geo-metrie beschftigt, kennt die Raffinesse der orientalischen Muster. Eine Anleihe aus diesem Kulturraum fr das Relief kam fr mich nicht in Frage. Vielmehr wollte ich als Westeuroper, der sich mit Geometrie beschftigt, etwas Neues kreieren, das von der Stimmung her diesen orientalischen Himmel wiedergibt. Als die Ar-chitekten mir den Grundriss zeigten, war meine erste Frage: Muss es genau diese Form sein? Ich wusste, dass die Auenwand um die Wurzelstcke der Bume he-rum verlaufen musste; ich wollte nur etwas Spielraum, um das Muster so zu entwi-ckeln, dass es auch an den Rndern aufgeht. Die Architekten waren einverstanden unter der Bedingung, dass die Abweichung klein blieb. Meinen ersten Vorschlag nannte ich Berg und Tal. Er bestand aus versteckten flachen Pyramiden, die sich berlagert haben, dazwischen lagen tiefe Tler. Der Bauingenieur hat einen Blick darauf geworfen und sofort Nein gesagt. Die Spannkabel htten im Zickzack ver-laufen mssen, was nicht geht.

    Architekten Spannkabel sind normalerweise gerade

    Bauingenieur genauer: Sie sind meistens nur vertikal gebogen.

    Geometrieingenieur Aber ein Muster, das die geraden Linien der Spannkabel aufgenommen htte, wre auch gerichtet gewesen. Der Ingenieur hat eine L-sung vorgeschlagen, bei der die Spannkabel horizontal leicht geknickt sind, wie ein flaches S. Ein ganz wenig verwinkeln ist offenbar mglich, aber ohne scharfe Kanten, und vor allem nicht in der Mitte des Raumes, wo die Spannkabel am tiefs-ten hngen. Da habe ich begriffen, dass ich andersherum denken und von den flachen S der Spannkabel ausgehen muss, um das Muster fr das Relief zu finden. Gleichzeitig wollten die Architekten aber nicht, dass man lauter Schlangenlinien sieht, wenn man es anschaut. So bin ich auf das Polyeder-Pattern gekommen. Es enthlt zwar die Schlangenlinien, aber der Clou ist, dass man sie nicht beachtet: Das Auge ist abgelenkt, es fokussiert auf die Felder anstatt auf die Rnder. Um zu berprfen, ob die Grate dick genug waren, um die Spannkabel aufzunehmen, habe ich einen horizontalen Schnitt durch die Schalung gezeichnet. Das Bild er-innert an ein Flussbett, aus dem groe Steine ragen, zwischen den Steinen fliet das Wasser die Zwischenrume wren tatschlich gro genug gewesen, um die Spannkabel aufzunehmen.

    Bauingenieur Der Geometrieingenieur hat verstanden, dass man eine weitge-spannte Decke, die hohe Belastungen aushalten muss, vernnftigerweise auflst. Bei einem rechteckigen Grundriss htte man eine Hourdis- oder eine Unterzugsde-

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    cke gewhlt. In diesem Fall flieen die Krfte aufgrund der Form des Raumes dy-namischer. Um zu einer wirklich guten Lsung zu kommen, mussten die statischen Funktionen klar sein. Die Architekten und der Geometrie-Spezialist wollten verste-hen, was es mit der Tragfunktion auf sich hat. Letztlich ist die Form der Tragfunktion gefolgt: Es ist sinnvoll, das Gewicht zwischen den Rippen der Decke auszudnnen nur sind es nicht ganz gewhnliche Rippen

    Architekten Das Muster mit den Polyedern hat zwar eine grobe Ausrichtung, enthlt aber weder Geraden noch Unterzge. In den Graten, wo die meiste Masse ist, konnten die Spannkabel angeordnet werden. Auer den Spannkabeln musste auch die brige Armierung untergebracht werden. Die Vorstellung, dass jemand fr diese komplizierte Form einen Armierungsplan zeichnen und auf der Baustelle die Eisen platzieren sollte, schien uns schwerfllig. Machbar ist vieles, aber musste das sein? Der Vorschlag des Bauingenieurs, Stahlfaserbeton einzusetzen, fhrte schlielich zu einer Lsung, die von der Idee bis zur Realisierung uerst elegant gewesen wre.

    js Beim Bau der neuen Treppen fr die frisch sanierte Hardbrcke in Zrich bildet ihr wieder ein Team. Hier kommen gleich zwei verschiedene geomet-rische Systeme und sehr besondere statische Anforderungen zusammen

    Architekten Wir haben uns Treppenlufe aus Beton vorgestellt, die elegant be-wegt wirken, die sich sozusagen schwungvoll vom Turm her abwickeln. Es sollten keine Wendeltreppen sein, auf denen man sich im Kreis bewegt. Unten greift un-sere Treppe ausladend in den Stadtraum aus, nach oben zur Brcke hin verengt sich der Radius, sie schmiegt sich an den Liftturm. Anfangs wurde die Umsetzung dieser gestalterischen Vorgaben von den damaligen Statikern als nicht realisier-bar abgelehnt. Sttzen unter dem Treppenlauf oder Einhngetrger, welche die Bewegungen der Brcke aufgenommen htten, schienen unumgnglich. Der neu hinzugekommene Bauingenieur schlug vor, sie auskragend zu bauen. Damit war das Konstruktionsprinzip geklrt. Bleibt die Form eine Art Spirale, die sich auch in der dritten Dimension bewegt. Die Verkehrsingenieure sprachen von Klothoiden. Wir kannten das Wort gar nicht Es gab zwei Hauptschwierigkeiten. Erstens: Die Treppe steht im ffentlichen Raum, also muss sie neben hohen gestalterischen Standards auch allen Sicherheitsvorgaben gengen. Weil sie keine Podeste hat, muss sie bequem sein wie eine Prachttreppe in einem Palast; dazu unterhaltsarm, robust und dauerhaft. Nichts weniger als die perfekte Treppe! Zweitens: Wie be-schreibt man diese Klothoide, und wie baut man sie?

    Geometrieingenieur Eine Klothoide ist eine Kurve, deren Radius sich linear vergrert und verkleinert. Im Straenbau wird sie oft gebraucht, doch fr eine Treppe gibt es Besseres. Die logarithmische Spirale, die in der Natur zum Bei-spiel bei Nautilusschnecken vorkommt, hat alle ntigen Eigenschaften. Ihr Radius

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    verndert sich nicht nur kontinuierlich, sie hat zustzlich auch eine innere Logik, die eine schne Lsung des Treppenproblems ermglicht. Jede Radiale, die man vom Zentrum einer logarithmischen Spirale aus zieht, schneidet jede Wicklung im gleichen Winkel. Dieser konstante Winkel bestimmt die Form der Spirale, und die Spirale selbst wird einer geometrischen Folge entsprechend immer im gleichen Faktor grer. Ausgewhlt habe ich eine ganz besondere, die so genannte sich selbst generierende logarithmische Spirale. Es ist diejenige logarithmische Spi-rale, deren Tangente die nchste Wicklung orthogonal schneidet. Die Radialen werden zur Schalungsrichtung der Unterseite. Dieser Grundgeometrie musste eine zweite Geometrie berlagert werden. Das Treppenverhltnis verlangt unbedingt ein Gleichma, keine Progression. Daraus entstand eine antilogarithmische lineare Teilung der Kurve.

    Architekten Die Schalung der Untersicht besteht aus lauter gleichen, schmalen Brettern, die das Schichten in die Hhe veranschaulichen. Der Schalungsbauer wre zwar in der Lage gewesen, eine glatte Schalung herzustellen, doch wollten wir die versteckte Geometrie physisch zum Ausdruck bringen.

    Geometrieingenieur Die berlagerung von zwei Richtungen fr Ober- und Un-terseite der Treppe hat eine weitere Folge: Im Schnitt ergibt sich eine Verjngung nach auen. Das ist statisch sinnvoll, weil es sich um einen Kragarm handelt; die grten Drehmomente sind auf der Innenseite. Und auch in Bezug auf die sthetik ist das sinnvoll, denn die Treppe sollte mglichst leicht erscheinen. Die innere Lo-gik der gewhlten Geometrie stimmt mit jener der Treppe berein.

    Bauingenieur Aufgrund der bildlichen Vorstellung der Architekten war klar, dass die Treppe wie eine Feder tragen sollte und Torsionssteifigkeit braucht. Die Trep-penstufen liegen auf auskragenden Winkeln und sind darum bei der inneren Wan-ge am strksten. Die architektonische Idee, die statische Funktion und die mathe-matische Form kommen zur Deckung.

    js Ihr habt den Anspruch, die verschiedenen Aspekte eines Projekts so zu verzahnen, dass sie ohne einander nicht denkbar sind. Sowohl bei der Bib-liothek als auch bei der Treppe ist dieses Korrespondieren nachvollziehbar. Dennoch vermeidet ihr jede didaktische Geste. Der Betrachter kann bei-spielsweise den Krfteverlauf in der Bibliotheksdecke ablesen, wenn er das wnscht, aber die Erkenntnis drngt sich nicht auf. Und was die Nautilus-schnecke betrifft

    Architekten Plakative Darstellungen interessieren uns nicht, die Zusammenhn-ge sollten in einer subtilen Art verstndlich sein. Schlielich mssen Bauten auch ohne Erklrungen der Projektverfasser wirken, gleichsam subkutan, und sich bei genauem Hinsehen von selbst entschlsseln.

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    Treppenaufgnge Hardbrcke, Zrich 2011Grundriss mit berlagerung von Auf- und Untersicht.

    Jede Radiale vom Zentrum einer logarithmischen Spirale schneidet die Wicklungen im gleichen Winkel. Bei der sich selbst generierenden logarithmischen Spirale ist dieser Winkel orthogonal.

    Beispiel fr eine logarith-mische Spirale in der Natur: Nautilusschnecke

    Logarithmische Spirale k = 4,78936902918 10-3

    Antialgorithmische Teilung 17 / 26 / 40Gute Annherung an a = 1,53886204679

    Treppenaufgnge Hardbrcke, Zrich 2011Architekten E. & M. Boesch Architekten, ZrichIngenieur Walt+Galmarini AG Bauingenieure, ZrichGeometrieingenieur Urs B. Roth, Zrich

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    Geometrieingenieur Manches bleibt naturgem unsichtbar. Die Spannkabel in der Bibliotheksdecke sieht man im fertigen Bau nicht, man kann lediglich ablesen, wo sie vernnftigerweise verlaufen sollten. Die mathematischen Gesetzmigkei-ten des Deckenreliefs interessieren die meisten Besucher nicht, aber ein Mathema-tiker kann sie anhand der vorhandenen Indizien rekonstruieren, inklusive Proporti-onalsystem.

    js Im Nachhinein klingt das alles ganz selbstverstndlich. Dass die Biblio-thek auf den Hangdruck und die Bume im Park reagiert, dass der Aufbau der Decke statischen Gesetzen gehorcht, dass das Muster mit dem Inhalt der Bibliothek zu tun hat und die Grate mit dem Verlauf der Spannkabel bereinstimmen natrlich. Dass eine Treppe im ffentlichen Raum einla-dend, sicher und bequem ist, dass die Herstellung der Schalung und die Anordnung der Stufen dem gleichen geometrischen Prinzip gehorchen wie sollte es anders sein? Doch in dieser Einfachheit steckt viel intellektuelle Leistung. Die Projekte sind unglaublich verdichtet, jede Einzelheit ist mehr-fach mit Bedeutung und Funktion besetzt.

    Architekten Das Wort Verdichtung ist treffend. Was wir gemeinsam suchen, ist die solution lgante. Oder wie es bei Le Corbusier heit: trs difficile, mais satisfaction de lesprit. Das macht uns Freude, die Schwierigkeit muss am Ende nicht ersichtlich sein.

    Geometrieingenieur Die zwei sich berlagernden geometrischen Ordnungen der Treppen haben uns unendlich viel Arbeit gekostet. Welcher Passant nimmt sie schon wahr? Wenn das Ergebnis so selbstverstndlich daherkommt, ist das doch perfekt. Wir kennen das Geheimnis, wir mssen es nicht herausposaunen

    Bauingenieur Schne Projekte entstehen immer gleich: Man versucht, eine Auf-gabe in allen Funktionen zu begreifen, und entwickelt Regeln, die mglichst viele dieser Funktionen auf einmal wahrnehmen.

    Treppenaufgnge Hardbrcke, Zrich

    Querschnitt Treppenlauf

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    js Diese Verdichtung bedingt ein partnerschaftliches Zusammenwirken zwischen Architekten und Ingenieuren. Ihr sucht die verstndige Einmi-schung, wie ihr sie nennt, in euren jeweiligen Kompetenzbereich. Wie muss man sich eure Zusammenarbeit vorstellen? Ist sie so konfliktfrei wie das Ergebnis?

    Architekten Die Arbeit in dieser Konstellation ist anregend. Die Federfhrung liegt zwar bei uns Architekten, aber wir sind offen fr jeden klugen Input. Und wenn einer unter uns erklrt, weshalb etwas nicht geht, dann soll das Unmgliche nicht erzwungen werden. Sturheit blockiert.

    Geometrieingenieur Wichtig ist, dass jeder seinen eigenen Aufgabenbereich hat. Wir ergnzen uns gut.

    Bauingenieur Konfliktfreiheit ist wichtig. Wenn die Arbeit im Team Freude macht, funktioniert die Interaktion, jeder reagiert auf den anderen. Dann ist es auch egal, von wem welches Argument kommt meist hat ohnehin keiner von Anfang an die endgltige Idee. Manchmal entsteht eine komplizenhafte Freude am gemeinsamen Werk. Bei den Hardbrcke-Treppen zum Beispiel kragt der Steg, der von der Treppe auf die Brcke fhrt, einem Sprungbrett hnlich 7 Meter aus. Er muss elastisch genug sein, um sich den betrchtlichen Bewegungen der Brcke anzupassen. Wir finden es besonders schn, dass unser Steg, unser dnnes Krag-rmchen, einen winzigen Beitrag zur Stabilisierung der Brcke leistet: Senkt sich die Brcke, zieht der Steg sie ein ganz klein wenig hoch, hebt sie sich, drckt der Steg sie ein ganz klein wenig hinunter.

    Architekten Mit Idealisierungen sollte man vorsichtig sein aber es ist eine uerst befriedigende und effiziente Art zu arbeiten!

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