Materialprogrammierung

Elias Baumgarten
28. November 2019
Foto © ICD/ITKE Universität Stuttgart

Zur Remstal Gartenschau 2019 haben die Institute für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und für Tragkonstruktion und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart einen spektakulären Aussichtsturm gestaltet. Unterstützt wurden sie dabei von Forscher*innen der Empa und der ETH Zürich. Das 14 Meter hohe Objekt besteht aus gebogenen Holzelementen, die bei Blumer-Lehmann in der Schweiz in einem Selbstformungsprozess entstanden.

Feuchtänderungen verursachen im Holzbau Probleme: Es kann zu Rissbildung und unerwünschter Verformung kommen. Doch muss diese Reaktion des Werkstoffs nicht zwangsläufig Bauchschmerzen bereiten, sondern kann auch positiv gemünzt und zur Formung von Bauteilen genutzt werden. Zum ersten Mal überhaupt wurde dies im Gebäudemaßstab mit einem Aussichtsturm bewiesen, den Architekt*innen und Forscher*innen des ICD und des ITKE der Universität Stuttgart gemeinsam mit Kolleg*innen der Empa (Abteilung Angewandte Holzforschung) und der ETH Zürich (Professur für Holzbasierte Materialien) gestaltet und konstruiert haben. Er entstand anlässlich der Remstal Gartenschau 2019 in der bundesdeutschen Gemeinde Urbach, die bis zum 20. Oktober geöffnet war. Der Turm ist eine von 16 Stationen, die von renommierten Architekt*innen entworfen wurden.

Foto © ICD/ITKE Universität Stuttgart
Foto © ICD/ITKE Universität Stuttgart
Selbstformend

Hergestellt wurden die insgesamt 12 gekrümmten Bauteile des Turms aus Brettsperrholz bei Blumer-Lehmann im Schweizerischen Gossau. Dafür mussten zunächst computergestützte mechanische Modelle entwickelt werden, um die Materialanordnung planen und optimieren zu können. Denn schließlich mussten die Forscher*innen und Ingenieur*innen exakt vorausberechnen, wie die 5 auf 1,2 Meter großen Paneele aus einheimischem Fichtenholz beschaffen und aufgebaut sein müssen, um nach dem Trocknungsprozess die benötigten Formen aufzuweisen und die geforderten Radien genau einzuhalten. Je drei gekrümmte Teile wurden zu Baugruppen vormontiert und auf die Baustelle transportiert. Am Bauplatz wurde der Turm von nur vier Handwerkern an einem einzigen Arbeitstag zusammengesetzt.

Foto © ICD/ITKE Universität Stuttgart
Hochleistungsfähige Konstruktion

Die Tragkonstruktion des Turms weist eine Dicke von nur 90 Millimetern auf. Bei einer Höhe von 14 Metern ergibt das ein Spannweiten-Dicken-Verhältnis von rund 160:1. Das Gewicht der Konstruktion liegt bei 38 Kilogramm pro Quadratmeter Turmoberfläche. Möglich wird diese schlanke und leichte Struktur durch die gekrümmte Form: Im montierten Zustand wirkt der Bau durch seine Geometrie statisch als flächenaktive Struktur. Die Verbindung der Bauteile erfolgte mittels kreuzweise angeordneter Vollgewindeschrauben. Deren Anordnung ist hinsichtlich ihrer statischen Ausnutzung optimiert. Durchgehende Verbindungen entlang der Nahstellen sorgen für einen homogenen Lastabtrag.

Foto © ICD/ITKE Universität Stuttgart
Foto © ICD/ITKE Universität Stuttgart

Die Struktur zeigt ein weiteres Mal, welches architektonische und technische Potenzial im Baustoff Holz steckt, greifen Handwerk, digitale Innovation und wissenschaftliche Forschung ineinander.

Architektur und Konstruktion Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart | Institut für Tragkonstruktion und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Forschungspartner Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt: Abteilung Angewandte Holzforschung | ETH Zürich: Professur für Holzbasierte Materialien
Industriepartner Blumer-Lehmann AG
Unterstützer Gemeinde Urbach | Remstal Gartenschau 2019 GmbH | Deutsche Bundesstiftung Umwelt | Innosuisse – Schweizerische Agentur für Innovationsförderung

Verwandte Artikel

Vorgestelltes Projekt

SPF:a

Ziering Residence

Andere Artikel in dieser Kategorie