Elemente und Systeme: Modulares Bauen – Entwurf, Konstruktion, neue Technologien 9783034615679, 9783764386559

Table of contents :
Impressum
Vorwort
Einführung
Teil A Geschichte
Die Nomaden und der sesshafte Mensch
Ziegel
Naturstein
Holz
Militärwesen und koloniale Expansion
Eisen - die ersten Systeme
Elementierte Betonbauweisen
Rationalisierung, Serienproduktion, Typsierung und Massenwohnungsbau
Das vorgefertigte Haus - der Baukasten
Weitgespannte Raumtragwerke
Großstrukturen und Visionen
Die industrielle Fertigung - »Synonym für Fortschritt«
Offene Strukturen
Teil B Grundlagen
Industrielle Vorfertigung
Baustellenvorfertigung und mobile Produktionsstätten
Bauweisen
Elemente
Typisierung
System - Bausystem
Geschlossene Systeme
Baukastensysteme
Offene Systeme
Bauhalbzeuge - Halbfabrikate
Modul
Raster
Maßkoordinaten
Geometrische Position von Tragwerk- und Ausbauelementen
Transport
Montage
Fugen
Toleranzen
Teil C Tragwerke
Materialien im Systembau
Stahl
Holz
Beton
Skelettsysteme
Stahlskelettsysteme
Holzskelettsysteme
Betonskelettsysteme
Gebaute Beispiele im Detail
Temporäres Wohnhaus, Paris (F)
Wohnhaus, Rotenburg (D)
Wohnhaus, Phoenix (USA)
Musterhaus, Tosu-City (J)
Wohnhaus, Sakurajosui (J)
Aufstockung, Preding (A)
Wohnhaus, Andelsbuch (A)
Wohnhaus, Gams (CH)
Modeschule, Fukuoka (J)
Institutsgebäude, Grenoble (F)
Wohn- und Bürohaus, Kassel (D)
Paneelsysteme
Bauen mit Stahlpaneelen
Bauen mit Holzpaneelen
Bauen mit Betonpaneelen
Bauen mit Mauerwerkspaneelen wund Ziegelelementen
Gebaute Beispiele im Detail
Wohnhaus, Sumvitg (CH)
Wohnhaus, Dalaas (A)
Wochenendhaus, Tokio (J)
Wochenendhaus, Northport (USA)
Wohnhaus, Münchenbuchsee (CH)
Zimmerei, Feldkirch (A)
Technologiezentrum, München (D)
Werbeagentur, München (D)
Weingut, Fläsch (CH)
Hotelfachschule, Nivilliers (F)
Raumzellensysteme
Raumzellen aus Stahl
Raumzellen aus Holz
Raumzellen aus Beton
Gebaute Beispiele im Detail
Bürogebäude, Fellbach (D)
Wohn- und Geschäftshaus, Rathenow (D)
Bürogebäude, München (D)
Tomihiro Art Museum, Azuma (J)
Pavillon, Venedig (I)
Loft, New York (USA)
Café, Helsinki (FIN)
Hotelanbau, Bezau (A)
Fertighaus aus Dänemark (DK)
Transportable Wohneinheit (D)
Nakagin Capsule Tower, Tokio (J)
Teil D Gebäudehülle
Tragende Fassaden
Nichttragende Fassaden
Fassadensysteme aus Glas
Mehrschalige Glasfassaden- und Fenstersysteme
Fassadensysteme aus Metall
Fassadensysteme aus Holz
Fassadensysteme aus Beton
Fassadensysteme aus Klinkersteinen
Fassadensysteme aus Naturstein
Fassadensysteme aus Kunststoff
Verglaste Gitterschalen
Veränderung des Planungsprozesses
Verglaste einlagige Stabschalen aus Glas
Gebaute Beispiele im Detail
Westhafen Tower, Frankfurt am Main (D)
Bürogebäude, London (GB)
Uptown, München (D)
Hotel, Tokio (J)
Museum of Contemporary Art, Chicago (USA)
Teil E Entwicklungen
Von der industriellen Massenproduktion zur projektbezogenen Vorfertigung
Computergestütztes Entwerfen
Computerunterstützte Produktionsprozesse
Bauroboter
Nutzerspezifische Maßanfertigung
Digitale Bausysteme
Anhang
Autorenportraits
Verordnungen, Richtlinien, Normen
Literatur
Abbildungsnachweis
Personenregister
Sachregister

Citation preview

Edition ∂

STAIB DÖRRHÖFER ROSENTHAL

COMPONENTS AND SYSTEMS MODULAR CONSTRUCTION DESIGN STRUCTURE NEW TECHNOLOGIES

Edition ∂

Staib Dörrhöfer Rosenthal

ELEMENTE +SYSTEME MODULARES BAUEN ENTWURF KONSTRUKTION NEUE TECHNOLOGIEN

Edition DETAIL – Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG München Birkhäuser Basel . Boston . Berlin

Impressum Autoren

Gerald Staib Prof. Dipl.-Ing. Architekt Lehrstuhl für Baukonstruktion und Entwerfen, TU Dresden Andreas Dörrhöfer, Dipl.-Ing. Lehrstuhl für Baukonstruktion und Entwerfen, TU Dresden

Fachbeitrag: Jan Knippers, Prof. Dr.-Ing. Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart Thorsten Helbig, Dipl.-Ing.

Markus Rosenthal, Dipl.-Ing. Lehrstuhl für Baukonstruktion und Entwerfen, TU Dresden

Redaktion

Projektleitung: Steffi Lenzen Redaktion und Lektorat: Cornelia Hellstern

Herausgeber: Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG, München © 2008, erste Auflage

Redaktionelle Mitarbeit: Carola Jacob-Ritz, Michaela Linder, Eva Schönbrunner, Cosima Strobl, Melanie Weber Zeichnungen: Marion Griese, Caroline Hörger, Emese Köszegi, Nicola Kollmann, Simon Kramer, Elisabeth Krammer, Martin Hämmel, Daniel Hajduk Herstellung / DTP: Simone Soesters Repro: Martin Härtel OHG, Martinsried Druck und Bindung: Kösel GmbH & Co. KG, Altusried-Krugzell

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Ein Fachbuch aus der Redaktion DETAIL. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechts. ISBN: 978-3-7643-8655-9

Vorwort »Elementiertes Bauen« und »Bauen mit Systemen« sind Begriffe, denen »kreativer Entwurf« zuweilen entgegen gestellt wird. Aber handelt es sich tatsächlich um unvereinbare Gegensätze? Sollten sie sich nicht vielmehr ergänzen, wenn nicht gar effektiv unterstützen? Nicht selten existieren heute enorme und unter Umständen durchaus berechtigte Vorbehalte gegenüber elementierten Bauweisen, deren Ursprung meist im recht unreflektierten Umgang und Einsatz beim Bauen mit Elementen und Systemen in der jüngeren Vergangenheit liegt. Den »architektonischen« Konsequenzen wie beispielsweise zahllosen Plattenbauten in Osteuropa begegnet man allerorts. Wiederholungen wünscht sich niemand, sie sind jedoch auch nicht der Sinn elementierten Bauens. Angesichts stetig wachsender ökologischer und ökonomischer Anforderungen an das Bauen gewinnen Gebäude auf Basis von Bausystemen und vorgefertigten Produktionsmethoden jedoch heute wieder mehr und mehr Bedeutung. Mit der Publikation möchten wir den Weg zu einem sinnvollen Umgang mit vorgefertigten Elementen und Systemen ebnen: weg von der Vorfertigung als Selbstzweck hin zum dienenden Instrument einer umfassenden Entwurfsidee. Vorfertigung bedeutet nicht unmittelbar Architektur von der Stange oder die »Einheitsplatte« – im Gegenteil, moderne Systeme lassen heute eine sehr individuelle Vorfertigung einzelner Bauteile mit enormem Differenzierungsgrad zu, was die Kreativität des Planers nicht beschneidet, sondern nachhaltig unterstützen kann. Die Fragen lauten vielmehr: Was ermöglichen aktuelle Vorfertigungstechniken? Wie funktionieren sie? Wie lassen sie sich optimal ausnutzen und einsetzen?

»Elemente + Systeme« gliedert sich in fünf Hauptteile mit folgenden inhaltlichen Schwerpunkten: Eine umfassende Einführung in die Geschichte des Themas liefert Teil A des Werkes. Schon bei Nomadenvölkern der Frühgeschichte lassen sich erste Versuche vorgefertigten Bauens erkennen, während die Idee in den 1960er-Jahren mit diversen städtebaulichen und architektonischen Utopien ihren Höhepunkt erreicht. Die gestalterische Tristesse der Architektur dieser Zeit bedeutet jedoch gleichzeitig ihr »Ende«, und erst heute, fast ein viertel Jahrhundert später, besinnt man sich angesichts der wachsenden Notwendigkeit Ressourcen schonenden Bauens und der Nachfrage nach immer größerer Flexibilität im Entwurf wieder zunehmend auf den Systemgedanken. Teil B beschreibt die technischen und konstruktiven Grundlagen des elementierten Bauens. Für den planenden Architekten relevante Begriffe wie Vorfertigungsgrad, Typisierung, Modul oder Baukastensystem werden definiert und im Zusammenhang einer integralen Planung erläutert. Neben erklärenden Ausführungen zur damit verbundenen Methodik des Fügens erleichtern Planungsstrategien den praxisnahen Einstieg in die Thematik. Teil C umfasst die Anwendungsmöglichkeiten unterschiedlicher Systeme für die Konstruktion von Tragwerken und die dafür geeigneten Materialien. Skelett-, Paneel- und Raumzellenbauweisen stellen die wesentlichen Konstruktionsprinzipien im elementierten Bauen dar, wobei der Vorfertigungsgrad der für diese Bauweisen verwendeten Elemente eine enorme Rolle für die Gabäudekonstruktion spielt.

Gesondert davon behandelt Teil D elementierte Fassadensysteme. Besonders Systeme im Büro- und Verwaltungsbau enthalten beispielsweise häufig Rahmen, Scheibe, Unterkonstruktion und Sonnenschutz in einem Element – und diese finden sich nicht nur in der Hochhaushülle wieder, sondern gehören heute zunehmend zur Alltagsarchitektur. Abschließend erläutert Teil E die aktuellsten Tendenzen im Bereich computergestützter Entwurfsmethoden und Fertigungstechniken. Ein Ausblick auf künftige Entwicklungen für das Bauen mit Systemen liefert neue Impulse und lässt uns gespannt in die Zukunft blicken. Hat das Bauen mit Systemen Zukunft? Und wenn ja, wie mag diese wohl aussehen? Gelingt es uns, aus den Fehlern der Vergangenheit zu lernen und diese ins Positive umzukehren? Umfangreiche Beispiele liefern bis ins Detail zu jedem Kapitel Ideen für eine gelungene Umsetzung der Theorie in die Praxis – durchweg weit entfernt von »Einheitsbrei« und trostloser Reihung industriell produzierter Module. Sie dienen einmal mehr als Beweis, dass hoher Vorfertigungsgrad, Funktionalität und qualitativ hochwertiges Design sich nicht ausschließen. Das Wissen um die Abhängigkeiten und Bedingungen unterschiedlicher Ordnungssysteme und Bauweisen, um das Fügen der einzelnen Bauelemente und um heutige Fertigungstechniken ermöglicht den verantwortungsvollen Umgang mit elementierten Systemen und wird guter Architektur im Element- und Systembau die Türen öffnen. Verlag und Redaktion München, im Mai 2008

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Inhalt Impressum

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Vorwort

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Einführung

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Teil A

Geschichte

Die Nomaden und der sesshafte Mensch Ziegel Naturstein Holz Militärwesen und koloniale Expansion Eisen – die ersten Systeme Elementierte Betonbauweisen Rationalisierung, Serienproduktion, Typsierung und Massenwohnungsbau Das vorgefertigte Haus – der Baukasten Weitgespannte Raumtragwerke Großstrukturen und Visionen Die industrielle Fertigung – »Synonym für Fortschritt« Offene Strukturen

Teil B

Grundlagen

Industrielle Vorfertigung Baustellenvorfertigung und mobile Produktionsstätten Bauweisen Elemente Typisierung System – Bausystem Geschlossene Systeme Baukastensysteme Offene Systeme Bauhalbzeuge – Halbfabrikate

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14 14 14 15 17 18 21 22 25 31 31 33 34

38 40 41 41 42 42 42 42 43 43 43

Modul Raster Maßkoordinaten Geometrische Position von Tragwerk- und Ausbauelementen Transport Montage Fugen Toleranzen

44 44 45

Teil C

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Tragwerke

45 45 47 47 47

Materialien im Systembau Stahl Holz Beton

50 51 51

Skelettsysteme Stahlskelettsysteme Holzskelettsysteme Betonskelettsysteme

54 55 61 68

Gebaute Beispiele im Detail Temporäres Wohnhaus, Paris (F) Wohnhaus, Rotenburg (D) Wohnhaus, Phoenix (USA) Musterhaus, Tosu-City (J) Wohnhaus, Sakurajosui (J) Aufstockung, Preding (A) Wohnhaus, Andelsbuch (A) Wohnhaus, Gams (CH) Modeschule, Fukuoka (J) Institutsgebäude, Grenoble (F) Wohn- und Bürohaus, Kassel (D) Paneelsysteme Bauen mit Stahlpaneelen Bauen mit Holzpaneelen Bauen mit Betonpaneelen Bauen mit Mauerwerkspaneelen wund Ziegelelementen

72 76 78 82 86 90 92 96 100 102 106 110 111 114 119 124

Gebaute Beispiele im Detail Wohnhaus, Sumvitg (CH) Wohnhaus, Dalaas (A) Wochenendhaus, Tokio (J) Wochenendhaus, Northport (USA) Wohnhaus, Münchenbuchsee (CH) Zimmerei, Feldkirch (A) Technologiezentrum, München (D) Werbeagentur, München (D) Weingut, Fläsch (CH) Hotelfachschule, Nivilliers (F)

126 128 132 134 136 140 144 148 152 156

Raumzellensysteme Raumzellen aus Stahl Raumzellen aus Holz Raumzellen aus Beton

160 160 162 163

Gebaute Beispiele im Detail Bürogebäude, Fellbach (D) Wohn- und Geschäftshaus, Rathenow (D) Bürogebäude, München (D) Tomihiro Art Museum, Azuma (J) Pavillon, Venedig (I) Loft, New York (USA) Café, Helsinki (FIN) Hotelanbau, Bezau (A) Fertighaus aus Dänemark (DK) Transportable Wohneinheit (D) Nakagin Capsule Tower, Tokio (J)

168 172 174 176 178 180 182 186 190 192

Teil D

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Gebäudehülle

Tragende Fassaden Nichttragende Fassaden Fassadensysteme aus Glas Mehrschalige Glasfassadenund Fenstersysteme Fassadensysteme aus Metall Fassadensysteme aus Holz Fassadensysteme aus Beton

Fassadensysteme aus Klinkersteinen Fassadensysteme aus Naturstein Fassadensysteme aus Kunststoff

205 205 206

Verglaste Gitterschalen Veränderung des Planungsprozesses Verglaste einlagige Stabschalen aus Glas

208 208 209

Gebaute Beispiele im Detail Westhafen Tower, Frankfurt am Main (D) Bürogebäude, London (GB) Uptown, München (D) Hotel, Tokio (J) Museum of Contemporary Art, Chicago (USA)

214 216 218 220

Teil E

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164

196 196 197 199 201 203 204

Entwicklungen

Von der industriellen Massenproduktion zur projektbezogenen Vorfertigung Computergestütztes Entwerfen Computerunterstützte Produktionsprozesse Bauroboter Nutzerspezifische Maßanfertigung Digitale Bausysteme

227 228 228 229

Anhang

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Autorenportraits Verordnungen, Richtlinien, Normen Literatur Abbildungsnachweis Personenregister Sachregister

230 231 232 234 237 238

226 226

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Einführung »Elemente« und »Systeme« – diese Begriffe erzeugen nicht nur bei Architekten sehr schnell Assoziationen, die mit Industrieprodukten, Serienfertigung, Fließband – oder konkreter, mit Bauten der Nachkriegszeit zu tun haben. Also Bilder, die von Technik, Gleichartigkeit und auch von Monotonie geprägt sind. Die Serienproduktion auf der Fertigungsstraße einer Autofabrik akzeptieren wir als etwas Alltägliches, dagegen finden jedoch Serien gleicher Teile in der Architektur, belastet durch die Beispiele der jüngeren Architekturgeschichte, bei uns wenig Akzeptanz. Diese Reaktion hat sicher nichts mit der Idee der »Reihung« gleicher Teile in der Architektur zu tun, sondern mit der sehr vom Technischen geprägten Anwendung industrieller Fertigelemente. Das ist ein erster emotionaler Eindruck. Lässt man sich jedoch auf dieses Thema ein und betrachtet die Geschichte der Architektur unter besonderer Berücksichtigung dieses Aspektes, so stößt man auf hervorragende Beispiele des »Bauens mit Systemen«. Es eröffnet sich eine spannende, vielfältige, facettenreiche Seite vom Machen von Architektur, von der Beziehung zwischen Architektur, Handwerk und Industrie, von der Bedeutung der Konstruktion in der Architektur und von der Art und Weise, wie Architektur entsteht. Es zeigt sich, welche Hoffnungen und Wünsche in Industrie und Technik projiziert wurden, um mit ihrer Hilfe die Architektur zu erneuern. Und es zeigt aber auch, wie eindimensionale technische Entwicklungen in Sackgassen geführt haben.

Wohnhaus, Overijse (B) 2004, Buelens Vanderlinden Architects

Prinzipiell ist jedes Bauwerk ein Gefüge aus Wand, Decke und Dach. Für jeden Teil eines Gebäudes haben sich im Laufe

der Jahre eigenständige Systemen entwickelt, sei es am Beispiel des Systems »Wand« der Ständerbau aus Pfosten und Wandausfachungen, die im Verbund geschichtete Ziegelwand oder die moderne Elementfassade, die keine tragende Funktion mehr übernimmt und nur noch den Raumabschluss bildet. Das Konstruieren mit Elementen oder in Systemen ist somit die Basis des Bauens. Wie sich diese Techniken des Bauens mit Systemen in der Geschichte der Architektur entwickelt haben und vor allem wie damit heute gearbeitet wird, ist das Thema dieses Buches. Zu Beginn wird skizziert, wie dieser Entwicklungsprozess einem ständigen Suchen und Versuchen entsprach, das Bauen und dessen Techniken erst mit den traditionellen, später mit den neuen Materialien Eisen und Beton zu verbessern. Den Schwerpunkt des Buches bilden die Darstellung der Möglichkeiten, die es inzwischen beim Bauen mit vorgefertigten Elementen in Systembauweise gibt, und ein Ausblick auf Potenziale und Entwicklungstendenzen unterschiedlicher Bautechniken. Betrachtet werden die Konstruktionssysteme Skelett-, Paneel- und Raumzellenbauweise anhand der Materialien Stahl, Holz und Beton. Die Geschichte des Bauens ist auch die eines langen Differenzierungsprozesses: Das Gesamtsystem »Bauwerk« hat sich durch veränderte Ansprüche und die immer komplexer werdenden energetischen, materiellen, technischen, sowie funktionalen Bedingungen mehr und mehr zu einem vielschichtigen Gefüge differenzierter Systeme aufgelöst. Die einzelnen Elemente werden nun entsprechend ihrer speziellen Aufgabe individuell entwickelt, produziert und montiert.

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Zwei Beispiele, die diese Veränderung signifikant demonstrieren, sind das Centre Pompidou in Paris von Renzo Piano / Richard Rogers (1977) und die Hongkong & Shanghai Bank von Norman Foster (1986). Diese Gebäude zeigen nicht nur auf damaligem technisch höchstem Niveau, wie sie funktionieren, sondern auch die Aufgaben eines jeden Bauteils sind hier einzeln ablesbar. Inzwischen ist jedes größere Bauwerk ein Konstrukt aus verschiedenen Systemen, ohne dass diese allerdings als gestalterisch eigenständige Teile erkennbar sind. Die für die 1960er-Jahre typischen geschlossenen Systeme, die ein Gebäude bis hin zum Innenausbau festlegen, gibt es in diesem Sinne nicht mehr. Das Bauwerk hat sich zu einem Gefüge verschiedener spezifischer Systeme hin entwickelt. Für Standardelemente wie Tragsysteme, Fassadenkonstruktionen und Trennwände haben sich auf technologischen Typologien basierende Standards herausgebildet, die wiederum die Grundlage für die unterschiedlichsten Systeme darstellen. Industriell hergestellte Bauteile sind so selbstverständlicher Bestandteil unserer Architektur geworden. Die Produktion einzelner Elemente eines Systems bedeutet heute nicht mehr zwangsläufig die Herstellung einer Serie gleicher Teile, wie es aus technischer und ökonomischer Sicht bis vor geraumer Zeit noch üblich war. Durch die modernen, computergestützten Planungs- und Produktionsverfahren kann jedes Element, eingebunden in ein vernetztes System, einzeln entwickelt, hergestellt und zusammengefügt werden. Somit lässt sich heute für jeden baulichen oder technischen Teil eines Gebäudes das bestmögliche, an die Situation ange-

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passte System finden – von der vorinstallierten Leichtbetonelementwand bis hin zur technisch komplizierten mehrschaligen Elementfassade. Diese Differenzierung der Systeme wirkt sich auch auf die Struktur der Produzenten aus. Die Firmen bieten meist nicht mehr alles an, sondern kleinere und mittlere Betriebe haben die Möglichkeit, ihre Nische zu finden und für einen speziellen Bereich optimale Lösungen zu entwickeln und anzubieten. Der Wunsch, Architektur und Industrie enger zusammenzubringen und deren Möglichkeiten auszunutzen, hat die Entwicklung von Systemen als ein Bestandteil des modernen, industriell gestützten Bauens gefördert. In der seriellen Fertigung von Elementen, deren Zusammenschluss in Systemen und der damit verbundene Rationalisierung des Bauprozesses sahen seit Beginn der Industrialisierung Architekten die Chancen einer längst überfälligen Erneuerung. Die Industrialisierung des Bauprozesses der Nachkriegszeit führte jedoch zu einer Ernüchterung hinsichtlich der Verwendung von Bausystemen. Es zeigte sich, dass allzu deterministische, abgeschlossene Systeme zu keinen akzeptablen Lösungen führen. Da sich ein System meist aus seiner Aufgabe heraus entwickelt und die bereits bestehenden ständig optimiert werden, wird die Vielfalt und Unterschiedlichkeit der Systeme weiterhin zunehmen. Umso mehr wird es Aufgabe des Architekten sein, die ständig wachsende Diskrepanz zwischen Wissen und Möglichkeiten des Bauens und die Entwicklungen in anderen Bereichen wie Technologie, Industrie und Wissenschaft gering zu halten. Nur so können Lösungen gefunden werden, die heutigen Bedingungen

und Anforderungen gerecht werden. Frei Otto hat Ordnungen und Prinzipien der Natur untersucht, um Lösungen zu finden, die mit einem Minimum an Aufwand ein Maximum an Leistung erbringen. Joseph Paxton hat als experimentierender Gärtner mit Ingenieuren und Firmen Lösungen entwickelt, die in Vielem noch heute als modern gelten, R. Buckminster Fuller benutzte die Möglichkeiten und Ergebnisse der Automobil- und Flugzeugindustrie um sie in das Bauwesen einzubringen. Ebenso fanden über Architekten und Konstrukteure wie Peter Rice und Norman Foster heute gebräuchliche moderne Fassadenkonstruktionen wie Structural Glazing oder punktgehaltene Konstruktionen den Weg aus diesen Industriezweigen in die Architektur.

Technische Lösung stellen zwar einen wichtigen Aspekt dar, aber eben nur einen der vielen, die Architektur ausmachen. Das Technische ist somit nicht der primäre Anlass der architektonischen Planungen. Oder wie es Le Corbusier sinngemäß schon Anfang des vergangenen Jahrhunderts beschrieben hat: Bauen ist immer ein Zusammenfügen von Bauelementen, alles steht zur Verfügung, aber der Architekt hat die Wahl und damit die Verantwortung für die Architektur. Es liegt an ihm, welche Elemente auf welche Weise zu einem architektonischen Ganzen gefügt werden.

Das bedeutet, der Austausch an Wissen und Kompetenz, die Öffnung für ungewöhnliche Lösungsansätze, der Blick über die Aspekte des Bauens hinaus, die Lust, Dinge auszuprobieren, zu experimentieren, muss wieder im Zentrum der architektonischen Arbeit stehen. Die Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern, Entwicklern und Ingenieuren anderer Fachbereiche soll und wird dabei eine wesentliche Rolle spielen. Dieser interdisziplinäre Transfer von Wissen, Denk- und Lösungsansätzen ist für die Arbeit des Architekten unerlässlich, um eine Form des Bauens zu entwickeln, die vorausschauend den technischen, ökologischen und sozialen Anforderungen gerecht wird.

La Grande Arche, Paris (F) 1989; Johann Otto von Spreckelsen und Paul Andreu; Handskizzen: Peter Rice

Das »System Gebäude« als Einheit vieler einzelner Teile und Systeme wird komplexer, die Verzahnung dieser Systeme werden enger, die Differenzierung der einzelnen Teile und Systeme nimmt dabei zu.

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Teil A

Geschichte Die Nomaden und der sesshafte Mensch Ziegel Naturstein Holz Amerikanischer Ständerbau Balloon- und Platform-framing Holzrahmenbau Das traditionelle japanische Haus Militärwesen und koloniale Expansion Eisen – die ersten Systeme Skelettbau aus Eisen Die Glashäuser Eiserne Hochbauten Elementierte Betonbauweisen Rationalisierung, Serienproduktion, Typsierung und Massenwohnungsbau Das vorgefertigte Haus – der Baukasten Baukastensysteme in Amerika Weitgespannte Raumtragwerke Großstrukturen und Visionen Die industrielle Fertigung – Synonym für Fortschritt Offene Strukturen

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Abb. A

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Geschichte der Vorfertigung Die Nomaden und der sesshafte Mensch

Ziegel

Die Urtypen von vorgefertigten und elementierten Bauten entwickelten sich bereits vor mehreren Jahrtausenden. Nomadenvölker benötigten während ihrer Wanderschaft auf der Suche nach neuen Lebensräumen Schutzdächer oder Hütten (Abb. A 1). Diese fertigten sie aus Stämmen, Ästen, Zweigen, Laubwerk, Fellen und Häuten, um darin für eine gewisse Zeit an einem Ort zu leben. Archäologen datieren Funde derartiger Behausungen um etwa 400 000 v. Chr.

In den fruchtbaren Schwemmlandregionen des Vorderen Orients war Lehm fast überall verfügbar. Damit formten Mesopotamier und Ägypter mithilfe von Holzformen flache quaderförmige Steine und erfanden so mit dem luftgetrockneten Ziegel den ersten künstlichen Baustein, der in Mengen vorgefertigt das Aufmauern ganzer Städte und Monumente ermöglichte. Die Tempelbauten der Sumerer (3500 v. Chr.), wie die Tempelterrasse in Uruk waren einschließlich der Fundamente in Ziegelsteinen errichtet (Abb. A 4). Diese Zikkurate, benannt nach dem sumerischen Begriff für »hoch oben sein«, »waren als Berührungsorte zwischen Himmel und Erde die Zentren der sumerischen Religion und damit des städtischen Lebens« [1].

Um sich nicht nach jedem Ortswechsel aufs Neue die benötigten Bauelemente beschaffen zu müssen, galt es, sich Elemente zu suchen, die nach dem Aufbau wieder abgebaut und an einen anderen Ort transportiert werden konnten. Um diesen Zweck zu erfüllen, mussten die vorgefertigten Bauteile möglichst leicht und einfach zu handhaben sein und aus nicht allzu vielen Einzelteilen bestehen. Jeder Teil war entsprechend seiner Aufgabe ausgesucht, einfachst bearbeitet und geformt. Je nach Region, Klima und Gebräuchen entwickelten sich leichte, textile Architekturen, die teilweise auch heute noch verwendet werden. In diesen elementiert konstruierten Behausungen der Nomaden lassen sich erste Schritte hin zu einem Bauen mit System erkennen. Mit Beginn von Ackerbau und Viehzucht war der Mensch nicht mehr vom Jagen und Sammeln abhängig, die Menschen wurden sesshaft und errichteten dauerhafte Wohnstätten. Die handwerklichen Techniken wurden verfeinert und die Werkzeuge besser, sodass sich im Laufe vieler Jahrhunderte eine Tradition von Ziegel-, Naturstein- und Holzkonstruktionen entwickeln konnte.

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Nachdem es gelungen war, die Ziegelsteine durch Brennen und Glasieren formstabil und wetterfest zu machen, war damit ein einfaches kleinteiliges und vielfältig kombinierbares Bauelement entstanden, das bis heute im handwerklichen Bauen herausragende Bedeutung hat. Die Form und Größe der Steine wurde durch das Trocknungs- und Brennverhalten des Materials, die Handhabbarkeit der Steine beim Zusammenfügen und die Gewährleistung der Stabilität des Mauerwerks durch Verbände bestimmt.

Naturstein

Die Griechen perfektionierten beim Bau ihrer Tempel die Bearbeitung von Naturstein derart, dass die fertigen Einzelteile der Bauglieder messerscharf zusammengesetzt werden konnten. Zur tragfähigen Verbindung der Teile setzten sie Klammern und Dübel aus Bronze und Eisen

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ein. Die Prinzipien der Grund- und Aufrisse waren auf der Grundlage von strengen Ordnungsregeln mathematisch genau festgelegt. Hauptverdienst der Römer war es, die vielfältigen technischen Entwicklungen in den unterschiedlichen Regionen ihres Reiches gesammelt, dokumentiert und im ganzen Imperium verbreitet zu haben. Die »Zehn Bücher über Architektur« des Vitruv aus dem ersten Jahrhundert vor Christus etablierten sich als Grundlage für die Entwicklung des Bauens und enthielten Hinweise auf ein Baukastensystem aus steinernen Elementen, das zum Tempelbau in weit entfernte Kolonien verschifft werden konnte. Ein Höhepunkt für das vorgefertigte und elementierte Bauen mit Stein war die gotische Kathedrale des Mittelalters. In den Dombauhütten planten hoch spezialisierte Steinbaumeister großartige filigrane Kirchenkonstruktionen, bei denen der Stein bis an seine Grenzen belastet wurde. Als Grundlage für die Bearbeitung der Steine fertigten sie nicht vermaßte, präzise geometrische Werkzeichnungen

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an, nach denen mehrere Steinmetze komplizierte Teile in erforderlicher Menge vorfertigen konnten. Sie gaben ihre Fähigkeiten und Erfahrungen an ausgesuchte Lehrlinge weiter, die ihr Wissen auf der ihnen vorgeschriebenen Wanderschaft verbreiteten.

Holz

Die Entwicklung der Holzkonstruktionen begann mit sehr einfachen Systemen. Eine Möglichkeit bestand darin, Hölzer schräg gegeneinanderzulehnen, zusammenzubinden und mit Stroh abzudecken. Eine andere Variante war, Pfosten in die Erde einzugraben, die Zwischenräume durch mit Lehm bestrichenes Flechtwerk zu füllen und mit einer einfachen Dachkonstruktion zu überdecken. So entstand der Pfostenbau, eine Urstufe des Skelettbaus. Jedes Element war entsprechend seiner Aufgabe dimensioniert und geformt, Tragen und Raumabschließen wurde von unterschiedlichen Elementen übernommen. Im nächsten Schritt stellte man die Pfosten auf große Steine oder auf eine Schwelle, um ein Einsinken ins Erd-

reich und ihr Verfaulen zu verhindern. Auf diese Weise entstand mit Schwelle, Pfosten, Rahm bzw. Rähm und dem Gefache eine konstruktive Einheit – der Ständerbau (Abb. A 5). Diese Gefache wurden mit liegenden oder − seltener − stehenden Bohlen ausgefüllt. Aus der konsequenten Weiterführung dieser Konstruktion entwickelte sich das Fachwerk, bei dem die Pfosten enger gestellt wurden als beim Ständerbau (Abb. A 6 und A 7, S. 16). Die Zwischenräume dieses engen kostruktiven Gerüsts wurden mit Flechtwerk, Lehm oder Ziegelsteinen gefüllt. Eine weitere Möglichkeit mit Elementen aus Holz Gebäude zu errichten war der Block- bzw. Strickbau. Konstruktiv ist dieses aus Balken geschichtete System ein Massivbau, bei dem die Wand sowohl eine tragende als auch eine raumabschließende Funktion innehat. Die Hölzer – Rundholz, Kantholz oder Hälbling (geteilter Stamm) – wurden etwa 15−20 cm vor dem Ende ausgekerbt oder eingeschnitten und kreuzweise zu einem Block geschichtet. Zwischen die mit Holznägeln vertikal verbundenen Hölzer wurde zur Abdichtung Moos eingefügt. Durch das

A Jurte, Untersicht der sogenannten Krone A 1 Jurte (von türkisch Behausung), Traggerüst; Scherengitter aus Weiden, überwölbt von einem Dachkranz aus 81 gebogenen Stangen, die in einem Holzrad, der sogenannten Krone, zusammenlaufen A 2 Jurte mit Textilien bespannt; Diese Form des Zeltes entwickelte sich aus den klimatischen Bedingungen und den Lebens- und Wirtschaftsformen nomadisierender Hirten der zentralasiatischen Steppen. Sie findet noch heute zwischen Schwarzem Meer und der Mongolei Verwendung. A 3 »das erste Bauwerk« nach Viollet-le-Duc A 4 Zikkurat des Urnammu in Ur, um 2100 v. Chr. A 5 Holzständerbau (vereinfacht) A5

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Bauernhäuser im fränkischen Freilichtmuseum, Bad Windsheim, Deutschland A 7 Fachwerkbau A 8 Amerikanischer Ständerbau a braced or eastern frame b balloon frame c platform frame A 9 Grundriss eines Landhauses, Atami, (J) A 10 Shogakuin Villa, Kioto, (J) A6

Gewicht der geschichteten Hölzer entstand so ein dichtes Wandgefüge. Amerikanischer Ständerbau

Während der Besiedlung der Prärie in den 60er-Jahren des 19. Jahrhunderts in Nordamerika führte die starke Nachfrage nach leicht transportierbaren Häusern und die heimische Holzhaustradition zu einem Wachstum der industriellen Verarbeitung dieses Rohstoffs, der zudem reichlich vorhanden war. Es entstand eine vereinfachte, in großen Serien herstellbare Konstruktion, die bis heute eingesetzt wird. Balloon- und Platform-Framing

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Die senkrechten Elemente reichten bei dieser Konstruktion durchgehend im Abstand von 30 bis 40 cm über alle Geschosse. Während die Außenwände von beidseitig aufgenagelten Werkstoffplatten gebildet wurden, waren die Geschossdecken lediglich auf der Oberseite beplankt. Die Wände wirken bei dieser Konstruktion statisch als Scheibe, in die an relativ beliebiger Stelle Öffnungen eingeschnitten werden konnten. Im Vergleich zur traditionellen Bauweise war es somit möglich, die gleiche Bauleis-

c A8

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Der Geodät George W. Snow schuf 1832 mit dem »balloon frame« eine Konstruktion, die im Wohnhausbau der USA noch heute zu finden ist (Abb. A 8b). Sie folgt der frühen Ständerbauweise, verwendet aber anstelle von Ständern und Balken eng gereihte Bretter, die mit nun industriell hergestellten Nägeln miteinander verbunden werden. Die Bretter mit standardisierten Querschnitten konnten mithilfe von Kreis- und Gattersäge leicht hergestellt werden und waren nach kurzer Trocknungszeit gut zu lagern und zu transportieren.

tung mit wesentlich geringeren Kosten und weniger Arbeitskräften zu erbringen. Beim Platform-Framing sind die Stützen im Unterschied zum Balloon-Framing geschosshoch und werden in jedem Geschoss neu angesetzt (Abb. 8c). Holzrahmenbau

Aus diesen amerikanischen Konstruktionen entwickelte sich der Holzrahmenbau. Der Abstand der Stützen beträgt hierbei in der Regel 62,5 cm. Mit einem Holzprofil lassen sich durch Mehrfachschichtung unterschiedliche konstruktive Elemente wie Stützen, Schwellen, Träger und Rähm bilden. Einzelne Wandteile werden einseitig beplankt vorgefertigt, auf der Baustelle in kurzer Zeit zu einem Gebäude zusammengefügt und anschließend innenseitig mit Platten geschlossen. Bei allen Holzkonstruktionen war es von Vorteil, dass durch die industriellen Fertigungsmethoden die Baumstämme effektiver ausgenutzt und der Bauprozess beschleunigt werden konnte. Die Querschnitte waren normiert und auf die konstruktiv notwendigen Dimensionen zugeschnitten, die Verbindungen nicht mehr Meisterstücke der Zimmerleute, sondern nach Einführung des Eisens technisch rationalisiert.

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und genormt. Grundmodul ist der ursprünglich aus China stammende »shaku«, eine Maßeinheit, die in etwa dem englischen Fuß, also 30,48 cm, entspricht. Alle Elemente des Bauwerks fügen sich in dieses maßliche Regelwerk. Es schafft Verbindlichkeiten für die Struktur des Tragwerks, für Raumgrößen und die Beziehung der Elemente untereinander. Der im japanischen Mittelalter eingeführte »ken«, ist das Maß für den Stützenabstand. Er ist regional unterschiedlich und entsprach in Kioto 6,5 shaku, in Tokio 6 shaku. Die Zwischenräume können vom Bewohner individuell je nach Tages- oder Jahreszeit mit Wandelementen, transluzenten oder geschlossenen Schiebetüren oder mit Bambusvorhängen geschlossen werden (Abb. A 10). Die hölzernen Elemente sind ohne zusätzliche Verbindungsmittel mit höchstem handwerklichen Können gefertigt und »gelenkig« ausgebildet, sodass auch Erdbeben keinen Schaden anrichten können. Das japanische Haus ist ein frühes Beispiel für eine modulare Grundordnung, für Standardisierung und Elementierung im Holzbau.

Europa jedoch die Wegesysteme und dementsprechend die Transportmöglichkeiten erheblich. Gleichzeitig erhöhten und veränderten sich die Ansprüche und Bedürfnisse des Militärs, sodass größere demontierbare Gebäude aus vebretterten Fachwerkkonstruktionen entwickelt wurden. Während der Türkenkriege von 1788 bis 1791 wurden während des Türkenkriegs komplett zerlegbare Lazarettbauten, Pferdeställe, Truppenunterkünfte und Hospitäler über die Donau in die Kriegsgebiete verschifft. Allerdings erwies sich bei der schnellen Errichtung und dem Versetzen der später als Baracken bezeichneten Provisorien der handwerkliche Ausbau mit Brettern als zu aufwendig. Die Erfindung des Wellblechs machte ab 1837 die Systeme immer einfacher und handlicher. Ein Haus mit einer Grundfläche von 4,1 ≈ 6,1 m konnte in nur zwei Kästen von 31 ≈ 62 ≈ 275 cm Größe verpackt werden. Die auf gusseisernen Unterkonstruktionen aufgeschraubten Wellblechplatten waren an der Außenseite verzinkt, um das Sonnenlicht zu reflektieren, die Innenwände verkleidete man mit Holztafeln.

Militärwesen und koloniale Expansion Das traditionelle japanische Haus

Innerhalb der verschiedenen Arten von Holzkonstruktionen nimmt das traditionelle japanische Wohnhaus als ein aufgeständerter eingeschossiger Holzskelettbau eine herausragende Stellung ein (Abb. A 9). Aufgrund seiner maßlichen Grundordnung und der Ausbildung der baulichen Teile ist es Grundlage und Vorbild für viele Architekten der Moderne. Schon vor vielen Jahrhunderten wurden Konstruktion, Bauteile, Anordnung, Form und Größe der Räume genau festgelegt

In zwei Bereichen war ein elementiertes Baukastensystem zwingend notwendig: im Militärwesen und bei der Kolonialisierung. Viele Entwicklungen des Bauens fanden hier ihren Anfang. Die umherziehenden Kriegsheere benötigen Unterkünfte und Lagerräume. Dafür hatte sich mit dem Typus des Zeltes ein leichtes, transportables, schnell zu errichtendes und demontierbares Bauwerk über die Jahrhunderte durchaus bewährt. Bis ins 18. Jahrhundert verbesserten sich in

In Deutschland war es der Dampfkesselbauer Christoph in Niesky mit seiner 1892 gegründeten Firma Christoph & Unmack, der entsprechende Bausätze anbot. Nachdem er 1882 ein Patent des Dänen Doecker für den Bau von Lazarettbaracken in Holzkonstruktion mit Filzpappe und Segeltuch übernommen hatte, entwickelte er diese Baracken weiter und stattete sie für den Export in die Tropen beispielsweise mit zweischaliger Dachausführung aus. Für die frühen Siedler der Kolonien des britischen Empire wurden zunächst einfach ausgestattete Schutzhäuser in England produziert und dann elementiert, in kleine, leichte Einzel-

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teile zerlegt und als kompakter Bausatz nach Übersee verschifft. Eines der ersten aus England nach Australien exportierten Häuser wurde 1788 innerhalb einer Woche errichtet. Mit der Zeit entstand ein riesiger Markt für Systeme unterschiedlicher Bauaufgaben (Abb. A 13). Ende des 18. Jahrhunderts wurden beispielsweise ein Krankenhaus, ein Warenhaus sowie einige einfache Hütten nach von England nach Sydney verschifft. Anfangs waren solche »Portable Cottages« noch handwerklich aus Holz hergestellt und häufig entsprechend dem Geschmack der Zeit dekoriert. Aufgrund der steigenden Versicherungsraten für Holzhäuser und den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Eisen wurde in den 40er-Jahren des 19. Jahrhunderts schließlich hauptsächlich dieses Material für Konstruktionen verwendet.

Eisen – die ersten Systeme

Mit Beginn der Industriellen Revolution wurde Eisen in großen Mengen und höheren Qualitäten verfügbar. Durch Verwendung von Koks statt Holzkohle gelang es in den Gießereien mit höheren Temperaturen Eisen von besserer Qualität herzustellen. Mit Guss-, später auch Schmiedeeisen und Stahl ergaben sich nun ganz neue Möglichkeiten des Bauens. Damit setzte das Eisen in der Architektur neue qualitative Maßstäbe hinsichtlich der Konstruktion und der äußeren Erscheinungsform. Die Dimensionen der Bauwerke konnten zunehmen, während sich das konstruktive Volumen verringerte. Die Entwicklung von Systemen aus möglichst vielen in der Fabrik vorgefertigten gleichen Elementen hängt damit zusammen, dass das Material in gegossener A 13

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und gewalzter Form als Halbzeug vorlag. Die Elemente des Baugefüges konnten nun nach den tatsächlichen Beanspruchungen bemessen, dimensioniert und gerade beim Gusseisen auch entsprechend dem gewünschten Formenkanon gestaltet werden. Nachdem unter anderem die Engländer Henry Bessemer ab 1855 und Sidney Gilchrist Thomas 1879 die Grundlagen für dier Herstellung von kohlenstoffarmen Stahl aus Roheisen geschaffen hatten, war der leistungsfähigste Baustoff unserer Zeit gefunden, der als genormtes Walzprofil Hauptelement späterer Skelettsysteme ist. Nach Christian Schädlich hat »der Eisenbau […] einer allgemeinen Industrialisierung des Bauwesens Schrittmacherdienste geleistet. Er hat […] die dem Bauen entsprechenden Elemente industrieller Technologie entwickelt: Vom Zerlegen des Produktes in großformatige Teile, deren fabrikmäßiger Vorfertigung und mechanisierter Montage über die Vereinheitlichung von Maßen und Formen zum Zwecke der Serienproduktion bis zu veränderten Organisationsformen des Baubetriebs.« [2]

wurde in einem Stück gegossen und anschließend nach dem Vorbild des Holzbaus verbunden. Die druckbeanspruchte Bogenform war ideal für das Gusseisen, dessen Querschnitte zu der damaligen Zeit noch nicht berechnet werden konnten. Dieses komplett in Eisen gefertigte Bauwerk war ein erster Schritt hin zum industrialisierten Bauen. Skelettbau aus Eisen

Die 1796/97 von Charles Bage erbaute Flachsspinnerei der Firma Benyon, Bage & Marshall in Castle Forgate in Shrewsbury gilt als das erste Gebäude, bei dem die Außenwände und Decken zwar noch massiv gemauert waren, das innere Gerüst jedoch komplett mit in Serie gefertigten gusseisernen Stützen und Deckenträgern ausgeführt wurde. Sie waren in einem größeren Stützenabstand leicht zu montieren und konnten mit den Ornamenten des damals vorherrschenden Architekturstils versehen werden. Der Fortschritt im elementierten Eisenbau war heterogen, an vielen Orten fanden bei unterschiedlichen Bauaufgaben konstruktive, technische und damit auch architektonische Weiterentwicklungen statt.

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Cottage, South Melbourne (AUS) 1853 Detail Fußpunkt Anschluss Wellblech an außen liegende Stahlkonstruktion, Cottage, South Melbourne (AUS) 1853 Werbeanzeige im »South Australian Record« vom 13. Januar 1838, Peter Thompson Emigrants houses (AUS) 1838 Brücke über den Severn, Coalbrookdale (GB) 1779, John Wilkinson/Abraham Darby Kristallpalast, Hyde Park, London (GB) 1851, Joseph Paxton Glaspalast, München (D) 1854, August Voit In Anlehnung an das englische Vorbild gebautes Eisen-Glas-Gebäude mit einigen kleinen baukonstruktiven Weiterentwicklungen. Wesentlicher Unterschied zu seinem englischen Vorgänger waren die Unterscheidung der tragenden von den nichttragenden Elementen in der Fassade.

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Vor allem im Brückenbau nutzte man zu Beginn der Industrialisierung die Möglichkeiten der Vorfertigung. Ein Beispiel hierfür ist die bis heute noch erhaltene Bogenbrücke über den Severn in Coalbrookdale (Abb. A 14). Sie wurde 1775–1779 von den Gebrüdern Darby gebaut, die mit ihrem Familienunternehmen, der Coalbrookdale Company, seit Generationen entscheidend an der Entwicklung des Herstellens und Verarbeitens von Eisen beteiligt waren. Fünf gusseiserne Bogensegmente überspannen den Fluß mit ca. 30,5 m bei einer Scheitelhöhe von 13 m. Jede Bogenhälfte

Die ersten wichtigen Entwicklungen hin zu einem reinen Skelettbau aus Eisen gab es im Gewächshausbau. Mit dem Kolonialismus gelangten Pflanzen aus fernen Ländern nach Europa. Es entstand der Wunsch nach lichtdurchfluteten Palmenhäusern und Wintergärten. Unbelastet von Fragen des Stils und architektonischen Bedeutungen konnte man sich bei diesen Bauaufgaben auf die Lösung konstruktiver, technischer, klimatischer Probleme konzentrieren. So entstanden die ersten elementierten Systeme, die später auf andere Bauaufgaben übertragen wurden. A 16

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Kristallpalast, Hyde Park, London (GB) 1851, Joseph Paxton Skelettstruktur Kristallpalast, London Bogardus Factory, New York (USA) 1848, James Bogardus Schnitt Kornmühle für die Türkei (GB) 1840, William Fairbairn; Dieses Gebäude gilt als das erste komplett in Guss- und Schmiedeeisen konstruierte Haus in England. Vorfertigung in London, per Schiff in die Türkei transportiert und in Istanbul errichtet. Schokoladenfabrik Noisel-sur-Marne (F) 1872, Jules Saulnier; Die Konstruktion erinnert an Holzfachwerk und ist mit glasierten, teils farbigen Ziegeln ausgefüllt. gusseiserne Bogenelemente, Bibliothèque St.-Geneviève Bibliothèque St.-Geneviève, Paris (F) 1850, Henri Labrouste

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Die Glashäuser

Der Gärtner Joseph Paxton entwickelte für die Weltausstellung 1851 in London auf der Basis seiner Erfahrungen im Gewächshausbau in Zusammenarbeit mit den Ingenieuren Fox and Henderson in sehr kurzer Zeit ein architektonisch und technisch vollendetes Bausystem, den Kristallpalast (Abb. A 15, S. 19, A 17 und A 18). Möglichst wenig verschiedene standardisierte Bauteile wurden auf der Grundlage einer modularen Ordnung nach dem Baukastenprinzip zu einem Skelett zusammengesetzt. Dabei sollte nach Paxtons eigenen Worten »das Produzieren und Zusammensetzen der vorgefertigten Teile gleichsam wie eine Maschine funktionieren« [3]. Es gab für den Kristallpalast, mit einer Gesamtlänge von 564 m, 124 m Breite und 40 m Höhe für Erd- und für Obergeschoss jeweils nur zwei verschieden Stützenformen. Die Fachwerkbinder behielten trotz unterschiedlicher Abstände ihre Höhe bei, das gefaltete »ridge and furrow«-Dach, eine auf Holzprofilen und Rinnenbalken aufgelagerte stabile Dachkonstruktion mit einem hohen Grad an Transmission der Sonnenstrahlung, war in unzählige gleiche Elemente gegliedert. Das Grundmodul für die Skelettkonstruktion war das maximale Maß der damals in Massen herstellbaren Glasscheibe. Der Architekt und Konstrukteur Konrad Wachsmann bezeichnete den Kristallpalast als »sichtbar gewordene[n] Wendepunkt [...], durch den die gesamte Entwicklung der Baugeschichte eine andere Richtung einschlug« [4]. Der Glaspalast demonstrierte die Möglichkeiten industriellen, rationalisierten Bauens in der Fertigung der Bauelemente, aber auch in der Abwicklung des Bauprozesses in Fließproduktion. Er zeigt wie Planer, Ingenieure und Firmen als Team zusammenarbeiten können und A 18

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setzte in seiner strukturellen Klarheit und als grenzenloser Raum eine ganz neue Diskussion in der Architektur in Gang. Eiserne Hochbauten

Der amerikanische Unternehmer und Konstrukteur James Bogardus errichtete 1848, inspiriert durch eine Englandreise, auf der er wohl auch Fairbairns Kornmühle (Abb. A 20) gesehen hatte, in New York sein eigenes viergeschossiges Betriebsgebäude (Abb. A 19). Die Fassade, war komplett aus vorgefertigten gusseisernen Elementen konstruiert und damit ein Vorläufer der späteren »curtainwall«. Ziel war es, eine dauerhafte, ökonomische und feuerwiderstandsfähige Konstruktion zu schaffen und die klassischen Formen von Naturstein im »italienischen Stil« möglichst kostengünstig und weniger massiv zu imitieren. James Bogardus wie auch sein Konkurrent Daniel Badger produzierten und montierten gusseiserne Außenwände für vier- bis sechsgeschossige Geschäfte, Warenhäuser und Büros. Die vorfabrizierten Elemente konnten aus einem Katalog ausgewählt werden. Das System war so entwickelt, dass es jederzeit demontiert und an anderer Stelle wieder aufgebaut werden konnte. Die Tragkonstruktion der Gebäude war anfangs noch in Mauerwerk mit Holzbalkendecken ausgeführt, später dann ebenfalls komplett in Gusseisen. Mitte des 19. Jahrhunderts erreichte diese Architektur ihren Höhepunkt.

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Elementierte Betonbauweisen

Zu dieser Zeit trat neben das Eisen ein weiteres modernes Material hinzu. Dem Gärtner Joseph Monier gelang es 1849, Blumenkübel aus Zement durch Einlegen A 22

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Haus in der Gartenstadt Letchworth (GB) 1904, John Brodie; Die in der Fabrik vorgefertigten, geschosshohen, raumgroßen Betonpaneele wurden auf der Baustelle mit einem Kran versetzt. Versetzen eines Hennebique-Hauses, 1896 »Unit Structural Concrete Method», 1916, John E. Conzelmann; Fertigteilskelettsystem mit Wand-, Decken- und Dachplatten aus Eisenbeton, das für Industrieund Eisenbahnbauten, später auch für Wohnungsbau eingesetzt wurde. bewehrte Betonfertigteile, Frankreich 1854, François Coignet »System Domino«, 1914, Le Corbusier

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von Draht stabiler zu machen. Er experimentierte mit dieser Technik und entwickelte so die ersten Bauteile aus Stahlbeton. Dem Bauen stand nun ein zusätzliches, sehr leistungsfähiges Material zur Verfügung, das es ermöglichte, monolithische Konstruktionen hoher Stabilität herzustellen. 1891 setzte der französische Betonunternehmer E. Coignet beim Bau des Casinos in Biarritz erstmals Betonfertigteile ein (Abb. A 27). Fünf Jahre später entwickelte der Konstrukteur und Unternehmer Francois Hennebique für die französischen Staatsbahnen ein Bahnwärterhäuschen als erste Raumzelle aus Beton (Abb. A 25).

Rationalisierung, Serienproduktion, Typisierung und Massenwohnungsbau A 26

Unter dem Einfluss der Industrialisierung wurden im Bauwesen neue qualitative Maßstäbe hinsichtlich Konstruktion, Raum und Form geschaffen. Es gab nun neue, schnellere Wege Produkte mit Maschinen industriell in großen Serien herstellen zu können, die somit kein individuelles Ergebnis handwerklicher Arbeit mehr waren. Die Formen moderner Industrieprodukte, wie Maschinen, Ozeandampfer oder Automobile, und die schnörkellosen, im 19. Jahrhundert entstandenen Ingenieurkonstruktionen hatten großen Einfluss auf das Denken und Handeln der Architekten. Die Architektur sollte mithilfe der Industrie in formaler, sozialer und ökonomischer Hinsicht grundlegend erneuert werden. Gebäude sollten standardisiert und elementiert als Serie in der Fabrik hergestellt werden, um sie auf der Baustelle nur noch nach dem Baukastenprinzip zusammenzufügen. Man erhoffte sich, mit diesen neuen Möglichkeiten die drängenden Probleme im Wohnungsbau zu A 27

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lösen. Der Bevölkerungszustrom in die Großstädte, insbesondere in Frankreich, Deutschland und England, wuchs im Laufe des 19. Jahrhunderts ständig an. Die zunehmende Wohnungsnot, vor allem unter ärmeren Arbeitern, und die elenden Zustände in den entstandenen Massenquartieren erforderten Lösungen und neue, kostengünstige Baumethoden. Die Forderung nach besser organisierten Siedlungen, durchlüfteten, gut belichteten und bezahlbaren Wohnungen wurde immer lauter. Einige Politiker und Planer erkannten, beeinflusst auch von den industriellen Entwicklungen in Amerika, dass Quantität und Qualität im Wohnungsbau nur mit einer entsprechenden Produktionsweise zu erreichen ist. Industriell hergestellte Bauelemente und schnellere Montagetechniken, aber auch eine rational durchorganisierte Baustelle sollte den herkömmlichen handwerklichen Baubetrieb ablösen.

herzustellen, wurde zum Wunschbild. Rationalisierung, Standardisierung, Typisierung und Normierung sollten maßgebend für die Architektur werden.

Die Vereinigten Staaten wurden mit ihren schlichten, nicht architektonisch gestalteten Silo- und Technikbauten und der rationellen Organisation ihrer Industrie Vorbild für die Europäer. Der 1856 geborene Frederick Winslow Taylor entwickelte das sogenannte Scientific Management bzw. den Taylorismus, eine wissenschaftliche Betriebsführung, im Rahmen derer Arbeitsabläufe in alle Einzelheiten zerlegt und detailliert analysiert wurden, um anschließend die Produktion rationeller, schneller und ökonomischer zu organisieren. Daraufhin führte Henry Ford 1913 die Arbeit am Fließband im Automobilbau ein. Sein Konzept der modernen Fertigung von Fahrzeugen revolutionierte auch die moderne Kultur. Die Architekten der Avantgarde ließen sich von der industriellen Massenproduktion im Automobilbau beeinflussen. Die Idee, Häuser wie Autos

In der Erklärung von La Sarraz sprach sich 1928 der Congrès International d’Architecture Moderne, kurz CIAM, für Rationalisierung und Standardisierung als notwendige ökonomische Produktionsmethoden aus.

Der Architekt Peter Behrens forderte 1918 in seiner Schrift »Vom sparsamen Bauen« die Mechanisierung des Bauvorgangs und dass »diese Industrialisierung der Bauteile [gemeint waren Fenster, Türen usw.] noch viel weitgehender und großzügiger in Angriff genommen werden muss« [5]. In einer Anwendung der einheitlichen Maße und Formen der Fabrikationsprodukte im Kleinhausbau könnten die Grundlagen zu einer industriellen Massenproduktion gelegt werden, die einer möglichst weitgehenden Verbilligung des Kleinhauses die Wege ebnen könnte [6]. Um weitere Kosten zu sparen forderte er somit, dass der Taylorismus auch im Bereich des Kleinhausbaus eingeführt werden sollte.

Le Corbusier griff schon früh die aus der Industrie kommenden technischen und formalen Entwicklungen auf und beeinflusste so viele Architekten. In »Vers une architecture« schrieb er im Kapitel »Häuser im Serienbau«: »Ein großes Zeitalter ist angebrochen. Ein neuer Geist ist in der Welt. Die Industrie, ungestüm wie ein Fluss, der seiner Bestimmung zustrebt, bringt uns die neuen Hilfsmittel, die unserer von dem neuen Geist erfüllten Epoche entsprechen. Das Gesetz der Sparsamkeit lenkt gebieterisch unser Tun. Das Problem des Hauses ist ein Problem

unserer Zeit. Das Gleichgewicht der Gesellschaftsordnung hängt heute von seiner Lösung ab. Revision der geltenden Werte, die Revision der wesentlichen Elemente des Hauses. Der Serienbau beruht auf Analyse und experimenteller Forschung. Die Großindustrie muss sich des Bauens annehmen und die einzelnen Bauelemente serienmäßig herstellen. Es gilt die geistigen Voraussetzungen für den Serienbau zu schaffen.« [7] 1914 entwickelte er das »Domino-HausProjekt« (Abb. A 28), ein Bausystem aus Betonstützen und -deckenbalken. Vorfabrizierte, serienmäßig hergestellte Fenster, Türen und Wandschränke konnten individuell zusammengestellt werden. Dieses Haus, im Gerüst nur bestehend aus Pilotis und auskragenden Deckenplatten, revolutionierte die Baukonstruktion. Ein 1921 entworfenes Typenhaus bezeichnete er mit »Citrohan«, »mit anderen Worten, ein Haus wie ein Auto, entworfen und durchkonstruiert wie ein Omnibus oder eine Schiffskabine« [8]. In Deutschland waren Martin Wagner, Ernst May und Walter Gropius auf dem Gebiet der Reformierung des Wohnbaus die treibenden Kräfte. Martin Wagner, Stadtbaurat in Berlin, forderte seit 1918 die Rationalisierung des Bauens und die Typisierung von Wohnungen. Die Baukosten sollten gesenkt werden, um bezahlbare Wohnungen zu erhalten. Der traditionelle handwerkliche Baubetrieb sollte durch gewerkschaftlich organisierte Bauhütten in einen rationalisierten Industriebetrieb überführt und Handarbeit von Maschinen übernommen werden. Beim Bau der Siedlungen Britz und »Onkel Toms Hütte« in Berlin wurde zwar die Bauabwicklung durch den Einsatz

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Luftbild Siedlung Westhausen, Ernst May, Frankfurt am Main (D) 1932 Plattenbauweise »System Stadtrat Ernst May« der Häuserfabrik Ernst May, Frankfurt am Main (D) 1926 Fertigungshalle der Häuserfabrik Ernst May, Frankfurt am Main (D) 1926 Werkbundausstellung Stuttgart 1927, Einfamilienhaus Nr. 17, Walter Gropius, Stahlskelett Haus Nr. 17, Grundriss Erdgeschoss Haus Nr. 17, Grundriss Obergeschoss

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von Förderbändern und Baggern verbessert und durch Reihung von nur vier Wohnungstypen Kosten eingespart, die Baumethoden waren jedoch nach wie vor traditionell. Eine Ausnahme bildete die Siedlung von Berlin-Friedrichsfelde. Dort setzte man 1926 geschosshohe Betonplatten nach dem »Occident-Verfahren« ein. Diese in Holland patentierte Großplattenbauweise war in einer Amsterdamer Gartenstadtsiedlung bereits angewendet worden. Die 25 cm dicken zwischen 25 und 40 m2 großen Platten mit einer maximalen Abmessung von 10 ≈ 4 m mussten aufgrund ihrer Größe vor Ort hergestellt und mit einem Kran versetzt werden. Die Außenwandplatte bestand aus drei Schichten – außen Kiesbeton, innenseitig Schlackenbeton und die Zwischenschicht aus Schlacke –, die Innenwandplatte war beidseitig aus Schlackenbeton. Die Herstellung war sehr aufwendig, und im Laufe der Zeit traten erhebliche bauliche Mängel auf. Als Vorreiter für rationalisiertes und industrialisiertes Bauen gilt besonders Frankfurt am Main. Ernst May, Stadtbaurat in Frankfurt, schrieb 1929 in seinem Artikel »Die Wohnung für das Existenzminimum« :»Es sind in hinreichender Zahl Wohnungen zu bauen, die […] Mieten ergeben, die den Wochenlohn eines Arbeiters nicht übersteigen.« Und in seinen »Leitsätzen zur Rationalisierung des Wohnungsbaues für das Existenzminimum« schrieb er hinsichtlich der »Wohnungserzeugungs-Methode«: »Die Wohnungserzeugung sollte so organisiert sein, wie die Produktion aller Massenartikel im Wirtschaftsleben organisiert ist, das heißt mustergültig durchgearbeitete Modelle (Typen) sollten serienweise, an möglichst wenigen Stellen konzentriert, fabriziert werden. Insbesondere ist auch die

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Mechanisierung des Wohnungsbaues zu betreiben. Das Ziel muss die einschließlich Einrichtung fabrikmäßig erzeugte, fertig lieferbare, in wenigen Tagen montierbare Wohnung bleiben.« [9] In der von ihm gegründeten Frankfurter Häuserfabrik (Abb. A 31) entstanden 1926 erstmals in Deutschland industriell produzierte Platten mit dem Namen »System Stadtrat Ernst May« (Abb. A 30). Im Unterschied zur »Occident-Bauweise« waren Fenster- und Türrahmen nicht bereits integriert. Die Wand bestand aus drei Schichten Leichtbeton – Bimskies, feiner Bimssand und Portlandzement – der Fensterplatte, der unbewehrten Brüstungsplatte mit den Maßen 3,0 ≈ 1,1 ≈ 0,2 m und der bewehrten Sturzplatte von 3,0 ≈ 0,4 ≈ 0,2 m. Sie wurden mithilfe eines Turmdrehkrans in Bimsmörtel versetzt, die Stoßfugen anschließend ausgegossen. Die Geschoss- und Dachdecken wurden aus fabrikfertigen Stahlbetonhohlbalken zusammengesetzt. Pro Haus benötigte man eineinhalb Tage für den Rohbau. Die Platten konnten aufgrund ihrer Größe für unterschiedliche Haustypen verwendet werden. Türen, Fenster, Beschläge, eiserne Türrahmen und Öfen wurden nach Normblättern in großer Serie hergestellt. Insgesamt dauerte es 26 Tage ab Baubeginn, bis zum bezugsfertigen Zustand. Die Siedlungen und Wohnungen sollten die neuen Produktions- und Baumethoden in ihrer Gestalt zum Ausdruck bringen. Diese Form des Wohnungsbaus war jedoch die Ausnahme, die Regel blieben die traditionellen Bauweisen.

erst 1922, angeregt durch Le Corbusiers Schriften und dessen »Domino-Haus«, wandte er sich erneut dieser Bautechnik zu und forderte einen »Baukasten im Großen, aus dem sich je nach Kopfzahl und Bedürfnis der Bewohner verschiedene Wohnmaschinen zusammenfügen lassen« und »ein Haus, das aus variablen Versatzstücken, die auf Vorrat hergestellt werden und kombinativ zusammensetzbar, [...] in der Art eines Anker-Baukastens im Großen zusammengebaut wäre.« [10] Dieser »Baukasten« wurde 1922 für eine geplante Bauhaussiedlung entwickelt. Sein 1923 formuliertes Anliegen, dass auf der Baustelle montagefähige Einzelteile »wie Maschinen […] im Trockenbauverfahren montiert werden«, wurde erst später Wirklichkeit [11]. Als großer Bewunderer Fords und Taylors scheint es Gropius Ziel gewesen zu sein, ein »Wohn-Ford« zu werden [12].

Angesichts der Rationalisierungs- und Industrialisierungsmaßnahmen in Amerika, hatte sich auch Walter Gropius 1909/10 im Büro Behrens mit der Standardisierung von Bauteilen befasst. Aber

Das vorgefertigte Haus – der Baukasten

Neben dem Massenwohnungsbau der Siedlungen gab es einen großen Bedarf an Einzelhäusern. Die Wohnungsnot und das Fehlen gängiger Baustoffe nach dem Ersten Weltkrieg erforderten Versuche mit neuen Bautechniken. Die brach liegende ehemalige Rüstungsindustrie nahm, angeregt durch die Stahlarchitektur in Amerika und England, ab 1925 die Entwicklung von industriellen Systemen für den Wohnbau auf. Bis 1932 entstanden viele Bausysteme in Stahl und Holz wie z.B. das »Kupferhaus« von Walter Gropius, wobei in Deutschland im Gegensatz zu England relativ wenige Wohnhäuser in Stahl errichtet wurden. Hier bot sich für die Stahl- und Holzindustrie und für Architekten ein wichtiges Versuchsfeld, um auch Einzelhäuser als komplette »Bau-

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kästen« im Katalog anbieten zu können. Nachdem sich die wirtschaftliche Situation nach dem Ersten Weltkrieg wieder verbessert hatte, widmete sich ab Mitte der 1920er-Jahre auch die Stahlindustrie dem Stahlhausbau. Die Konstruktionen waren entweder als Skelett ausgeführt oder mit geschosshohen Platten in Tafelbauweise, die sich bereits in England bewährt hatte. Walter Gropius wollte 1927 in der Werkbundaustellung »Die Wohnung« am Weißenhof in Stuttgart an zwei Häusern »neue Lösungen im Montagebau« demonstrieren [13]. Während Haus Nr. 16 noch nahezu ein traditionell hergestellter gemauerter Massivbau war, wurde Haus Nr. 17 in der Bruckmannstraße im trockenen Montagebauverfahren aus industriell vorgefertigten Einzelteilen montiert (Abb. A 32 – 34). Auf einer vor Ort hergestellten Betonplatte wurde ein Stahlskelett aus Z-Profilen mit einem Grundmodul von 1,06 m erstellt, dessen Zwischenräume mit 8 cm dicken Expansitkorkplatten ausgefüllt waren. Außenseitig wurden sie mit 6 mm Eternit- (Asbestschiefer), innenseitig mit Lignatplatten beplankt, die je nach Nutzung zusätzlich mit Celeotex-, Zuckerrohr- oder Asbestplatten verkleidet wurden. Der Wunsch nach Wohnen im Grünen und der Mangel an Baustoffen wie Stahl, Ziegel und Beton führte nach dem Ersten Weltkrieg zu einer starken Nachfrage nach Holzfertighäusern. Führende Firmen auf diesem Gebiert waren die bereits erwähnte Christoph & Unmack und die Deutschen Werkstätten Hellerau / München. Seit den 80er-Jahren des 19. Jahrhunderts wurden bei Christoph & Unmack nicht mehr nur fabrikgefertigte Baracken produziert, sondern auch Wohnhäuser,

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Schulgebäude usw. in Paneel- und Blockbauweise in alle Welt exportiert. Die Firma war in den 1920er-Jahren mit Konrad Wachsmann als Chefarchitekt auf diesem Gebiet führend in Europa. Auch der zur eher traditionsorientierten »Stuttgarter Schule« zählende Paul Schmitthenner beschäftigte sich mit kostengünstigem Bauen und entwickelte zur selben Zeit ein fabrikmäßig hergestelltes Fachwerk, das sogenannte FafaSystem in Trocken- und Halbtrockenbauweise (Abb. A 35 – 37). Das traditionelle Fachwerk sollte durch die Verwendung von serienmäßig vorfabrizierten, vierseitig geschlossenen Rahmen mit fertig eingelassenen Türen und Fenstern modernisiert werden. Die Module aus Kanthölzern mit einer Größe von 110 bzw. 165 ≈ 280 cm und wurden auf der Baustelle miteinander verschraubt. Innenseitig wurde eine horizontale Holzverschalung zur Aussteifung und Fasergipsbretter oder Putz zur Verkleidung aufgebracht. Die Ausfachung bestand aus 12 cm starken Bimsbetonhohlsteinen, die über die Konstruktion vorstanden und von einem Drahtgewebe überdeckt wurden. Auf die Außenseite

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wurden 55 cm breite Gipsdielen aufgenagelt, die Zwischenräumen mit Isolierung gefüllt. Das Gewicht der Außenwand betrug 152 kg/m2, die Bauzeit vom ersten Spatenstich bis zum Einzug zehn Wochen.Die Wirtschaftskrise Ende der 1920er-Jahre, spätestens aber der Beginn der nationalsozialistischen Herrschaft setzten dem industriellen Bauen mit Fertigteilsystemen ein Ende. Baukastensysteme in Amerika

In Amerika nahm mit den Stahlskelettbauten der »Chicago School« im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts eine große Entwicklungslinie ihren Anfang, die sich bis zu den Wolkenkratzern der Nachkriegszeit in Chicago und New York fortsetzte. Demgegenüber stand eine boomende Einzelhausindustrie, die mit feststehenden oder mobilen Häusern, die von den Bewohnern selbst aufgebaut werden konnten, den amerikanischen Traum vom Wohnen in unzähligen Varianten realisierte. Mit der Prosperität in den folgenden Jahrzehnten wuchs der Anspruch nach Individualität und erst die Wirtschaftskrise nach dem Börsenkrach 1929 verschaffte der Fertighausindustrie

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in Amerika eine Wiederauferstehung. Statt repräsentativer maßangefertigter Wohnhäuser stand von nun an »low-budgethousing« im Mittelpunkt. Der geniale Erfinder, Philosoph und Visionär Richard Buckminster Fuller war ein der treibenden Kräfte, die bei der Weiterentwicklung von transportablen Fertighäusern. Seit seiner Kindheit faszinierten ihn der Schiffsbau und auf ein Minimum reduzierten Formen, die einzig aus ihrer Aufgabe entwickelt wurden. Zu seinen zahlreichen Erfindungen zählte ein Düsenstelzen-Luftschiff und eine Vielzahl unterschiedlicher Maschinen. In den 1920er-Jahren stieß er auf »das Chaos im Baugewerbe« für dessen »Behebung [...] physisch effektive und dauerhafte Technologie notwendig ist« [14] Mit diesem Ziel entstand 1927 seine erste »Wohnmaschine«, das »Dymaxion House«, ein sechseckiges, an einem Mast aufgehängtes Gebilde, dessen Namen er von Dy(namic)Max(imum)(tens)ion ableitete (Abb. A 38 und A 39). Mit leichten Materialien und möglichst wenig Oberfläche sollte ein Maximum an Raum geschaffen werden, weswegen die Materialien und

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System des fabrizierten Fachwerks (Fafa), Ausfachung der Wandrahmen mit Bimsbetonhohlsteinen, Paul Schmitthenner Haus Sander in Fafa-Bauweise einen Tag vor Fertigstellung, Stuttgart (D) 1927/28, Paul Schmitthenner Haus Sander Ansicht »Dymaxion House«, Projektphase 1927, Buckminster Fuller Grundriss »Dymaxion House« vorfabriziertes Haus der»General Panel Corporation«, 1945, Konrad Wachsmann »Packeged House«, 1944, Konrad Wachsmann Beech Aircraft Company, Wichita/Kansas (USA) 1945 Prototyp »Wichita House«, Wichita/Kansas (USA) 1946, Buckminster Fuller in Kooperation mit der Beech Aircraft Company Grundriss »Wichita House«

konstruktiven Ausbildungen auf Zug beansprucht wurden. Das Haus wog insgesamt 2720 kg und konnte innerhalb eines Tages transportfähig verpackt werden. Die Technik sowie zwei standardisierte Bäder und der Lift waren im Zentrum des Hauses angeordnet. Die Außenwände waren zweischalig aus »transluzentem, transparentem und opakem Material« mit einem Vakuum »als ideale Isolation gegen Hitze und Geräusch« [15]. Die Fußböden bestanden aus zwei Membranen mit Luftpolster, die Elemente der Inneneinrichtung waren standardisiert vorgefertigt. Unter dem frei schwebenden Haus war Platz für Autos, Flugzeuge etc. Das in vorgefertigter Leichtbaukonstruktion aus Stahl und Aluminium konstruierte Haus sollte demonstrieren, wie Materialien und Fertigungstechniken der Automobilindustrie auf den Wohnungsbau übertragen werden konnten. Es war ein Experiment mit neuen Ideen, die aber zur damaligen Zeit noch nicht in vollem Unfang in das Bauwesen eingeführt werden konnten. In Erwartung deutscher Bombenangriffe auf englische Städte, bekam Buckminster Fuller 1940 den Auftrag, eine Notbehausung zu entwickeln. Angeregt von der

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stabilen zylindrischen Wellblechform eines Kornspeichers, entstand daraus die »Dymaxion Development Unit«, gedacht für zivile und militärische Nutzung. Diese wurde vom US Signal Corps übernommen und diente fortan Radargruppen als Notunterkunft.

Bad im Zentrum angeordnet. Frischluft wurde unter dem Fußboden über den Mast in den Raum, die verbrauchte Luft im Fußbodenaufbau nach außen geleitet. Kein Element dieses Hauses wog mehr als 5 kg, so war es sechs Männern möglich, den Aufbau an einem Tag zu bewältigen – einem Mann entsprechend in sechs Tage.Geplant war der Bau 200 dieser Häuser pro Tag. Die hohen Investitionskosten für die Beech Aircraft Company, der Beginn des Kalten Krieges und der damit verbundene Rückzug der Rüstungsindustrie von zivilen Projekten und nicht zuletzt wohl Buckminster Fullers schwierige Persönlichkeit waren ausschlaggebend, dass nur zwei Prototypen realisiert wurden.

Für das 1944 – 46 mit der Beech Aircraft Company in Wichita/Kansas projektierte »Wichita House« (Abb. A 42 – 44) verwendete Buckminster Fuller das aus der Flugzeugindustrie stammende Material Duraluminium. Das kreisrunde Gebäude mit einer Grundfläche von 74 m2 hatte ein Gewicht von 3500 kg. Die Primärkonstruktion bestand aus einem Mast, davon kreuzweise abgespannten Seilen, aussteifenden Druckringen und einer Bodenkonstruktion aus speichenförmig angeordneten Aluminiumprofilen und darauf festgeklemmten Sperrholzplatten. Gekrümmte leichte Bleche bildeten wie bei einem Flugzeug die Dachhaut. Die senkrechte Außenwand war im Bereich der Brüstung und der Plexiglasfenster zweischalig. Wie schon im »Dymaxion House« waren auch hier alle dienenden Bereiche wie Heizung, Klima, Küche und

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Konrad Wachsmann, mittlerweile im Exil in den USA lebend, entwickelte auf den Grundlagen seiner Arbeit mit tragenden Paneelbausystemen bei Christoph & Unmack in einer seit 1941 bestehenden Büropartnerschaft mit Walter Gropius das »Packaged House System« (Abb. A 41), ein dreidimensionales modulares Holzbausystem für Kleinbauten, dessen Elemente mit Haken und Keilen verbunden

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Konstruktionsdetail Case Study House Eames, Pacific Palisades (USA) 1949, Charles und Ray Eames A 46 Innenraum Haus Eames A 47 Pré-Fab-Haus Typ »Mittelstütze«, Jean Prouvé A 48 Square Mozart, Paris (F) 1954, Jean Prouvé A 49 und 50 MAN-Fertighaus Das MAN-Fertighaus war ein Stahltafelbau aus tragenden 1 mm starken verformten Stahlblechtafeln mit einer Größe von 1,00 ≈ 2,51 m. Der ca. 20 cm tiefe Wandaufbau wurde auf der Innenseite von Sperrholzplatten begrenzt, Glaswollematten im Hohlraum bildeten die Dämmung. A 51 Titelseite des Katalogs einer FertighausAusstellung in Stuttgart (D) 1947 A 52 und A53 »Dornier-Heim« Fertighäuser, Lochham (D), 1947, Flugzeugfirma Dornier A 45

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wurde. 1943/44 wurde das System zum »General Panel System« (Abb. A 40, S. 27) mit weniger Elementen und besserer Verbindungstechnik weiterentwickelt und 150–200 mal als »General Panel Units« verkauft. Ziel war es, »das kompletteste Fertigbauelement zu entwickeln, das nur durch einfaches Zusammenfügen auf der Baustelle ohne irgendwelche Kenntnisse des ungelernten Arbeiters zu jedem beliebigen ein- oder zweigeschossigen Bau verwendet werden konnte« [16]. Der Baustoff Holz war in diesem Fall aus wirtschaftlicher Sicht in seiner Qualität und Quantität am vorteilhaftesten. Die Elemente, in denen die elektrischen Leitungen enthalten waren, wurden über standardisierte Hakenverschlüsse miteinander verankert. Da das »General Panel System« teurer war als die klassische Holzrahmenkonstruktion, konnte es sich trotz der geringen Aufbauzeit von 36 Arbeitsstunden nicht durchsetzen und zwang die Firma General Panel Corporation 1950 dazu aufzugeben. Eine Schlüsselposition als Konstrukteur, Ingenieur und Unternehmer in der industriellen Fertigung nahm seit den 1930erJahren der französische Unternehmer und Konstrukteur Jean Prouvé ein. Er war fasziniert von Flugzeugen, Schiffen, Automobilen und damit auch von den modernen Materialien Blech, Aluminium und Kunststoff, deren Eigenschaften, ihrem konstruktiven Potential und den Möglichkeiten, sie zu verarbeiten. Nicht formale Aspekte, sondern materialgerechte Verwendung, Effizienz der Konstruktion und der Herstellungsprozess waren für ihn maßgebend. Seine Lösungen entwickelte er einem langen Prozess von handwerklichen Modellen über Prototypen zur industriellen Serie. Das »Maison du Peuple« in Clichy, 1936–39 mit den Archi-

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tekten Eugène Beaudoin und Marcel Lods entwickelt, bestand hauptsächlich aus vorgefertigten Teilen mit einer Elementbreite von 1,04 m. Das Dach, die Decken und die Trennwände waren beweglich. Für die Fassadenpaneele wurden zwei an den Rändern abgekantete Stahlbleche durch eine Punktschweißung verbunden, von Federn aus selbst hergestellten Bettrosten als Aussteifung auseinandergedrückt und der Zwischenraum mit Mineralwolle ausgefüllt. Diese 1950 patentierte Fassadenkonstruktion bildet mit tragenden Pfosten, Füllelementen, Dichtungsprofilen und der aufgeschraubten Halteleiste die Grundlage für alle heutigen Pfosten-Riegel-Konstruktionen. Viele seiner Produkte und Baukastensysteme für Schulen, Soldaten- und Notunterkünfte gehören inzwischen zu den Klassikern des vorigen Jahrhunderts. Er wurde wie Buckminster Fuller, zu einer Schlüsselfigur in der Architektur des 20. Jahrhunderts und inspirierte Architekten wie Renzo Piano und Le Corbusier, mit dem er 1939/40 am Projekt »die fliegenden Schulen« gearbeitet hatte. John Entenza, der Herausgeber der Zeitschrift Arts & Architecture, initiierte 1945 das »Case Study House Program« in dessen Rahmen Entwürfe für preiswerte, industriell gefertigte Musterhäuser gesucht wurden. Er beauftragte acht Architekten, unter anderem Charles und Ray Eames, Eero Saarinen sowie Richard Neutra. Aus dem Programm gingen 36 Bauten hervor, die im modernen Wohnungsbau neue Maßstäbe setzten. Ray und Charles Eames hatten sich als Möbeldesigner bei der Herstellung von Schichtholzmöbeln schon mit industrieller Fertigung beschäftigt. So lag es nahe, auch bei der Realisierung ihres eigenen Hauses (Abb. A 45 und A 46) in Santa

Monica bei Los Angeles bei den verwendeten Elementen in erster Linie auf Industrieprodukte zurückzugreifen. Die einfache Stahlkonstruktion aus 30,5 cm hohen Fachwerkträgern mit einer Spannweite von 6,01 m und H-Profilstützen mit einem Maß von ca. 10 cm blieb auch im Innenraum sichtbar. Die von den Stützen gegliederte Fassade mit einem Achsabstand von 2,35 m bestand aus transparenten und transluzenten Gläsern, Öffnungselementen und farbigen Paneelen. Die Längsaussteifung erfolgte mit Windverbänden. Einzig die Öffnungselemente wurden nicht industriell, sondern im Atelier Eames gefertigt und von den Baufirmen montiert. Der durch einen Hof getrennte Wohn- und Atelierbereich lebt von seiner räumlichen Vielfalt und dem Bezug zum Außenraum. Im Zusammenwirken von leichter Tragstruktur, Innenausbau, Materialien, Farben und Möbeln wurden dieses 1949 gebaute Haus wie auch die »Case-Study-Häuser« zu einem Sinnbild für modernes Wohnen und Design in der Nachkriegszeit.

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Im zerstörten Deutschland gab es seit der Währungsreform einen Entwicklungsschub im Bereich der Vorfertigungsund Fertighaussysteme. Beispielhaft sind hierfür die Holzfertighäuser in Tafelbauweise der Firma Holig-Homogen-Holzwerk in Baiersbronn oder Häuser aus Porenbetonelementen der Firma J. Hebel. Die Hebel-Gasbetonwandtafeln maßen 0,50 m in der Breite und 200 bzw. 250 cm in der Länge bei einer Stärke von 15+10 cm für Außen- und Innenwände. Der Flugzeugkonstrukteur Willy Messerschmidt wollte die Errungenschaften der damaligen Industrie in die Bautechnik einbringen und ließ die Porenbetontafeln von Blechtafeln einfassen, die jedoch später wieder entfielen. A 53

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IBM-Wanderpavillon, 1984, Renzo Piano/ Peter Rice Prinzip des Baukastensystems MAXI, (D) 1961, Fritz Haller Detail Baukastensystem MAXI, (D) 1964, Fritz Haller Bauelemente, Isometrie ohne Maßstab Betriebsanlage, Münsingen (CH) 1962/1994, Fritz Haller MERO-System Normbauteile, (D) 1940, Max Mengeringhausen Hallenbau aus dem zweidimensional gerichteten Konstruktionssystem »Mobilar Structure« aus Stahlrohren, (D) 1945, Konrad Wachsmann US-Pavillon auf der Weltausstellung in Montreal (CDN) 1967, Buckminster Richard Fuller

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Die Flugzeugfirma Dornier produzierte auf Grundlage der Erfahrungen im Behelfsheimbau kleine zweigeschossige Fertighäuser (Abb. A 51 und A 52, S. 29) mit einer Primärkonstruktion mit gekanteten Stahlleichtprofilen. Sie wurde als »Innenhaus« fabrikmäßig mit dem kompletten Innenausbau am Fließband in zwei Teilen gefertigt und erhielt vor Ort eine 5 cm dicke Gasbetonverkleidung als Außenhaut, die anschließend verputzt wurde. Nach Wiederaufnahme der Herstellung von Flugzeugen wurde die Produktion jedoch wieder eingestellt.

Stützen, eingespannt

Hauptbinder Fachwerkträger

Zwischenbinder Fachwerkträger A 55

Dachfläche Gasbetonplatten/ Profilbleche

Wandstiele Bodenschiene Dachzarge

Außenwandelemente Grundrahmen mit festen oder beweglichen Füllungen A 56

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In weit größerem Maßstab, nämlich in erster Linie für Industriebauten, entwickelte Fritz Haller Systeme für einen rationalen, minimierten Stahlbau als Baukasten (Abb. A 55 – 58). Sein Anliegen war es, wandelbare Gebäude zu schaffen, die sich den ständigen funktionalen und technischen Veränderungen anpassen können. Grundrisse, Baukörper und Tragwerk sollten möglichst auf wenige Elemente reduziert sein. Er entwickelte dafür zwischen 1961 und 1964 auf der Basis einer einfachen modularen Geometrie verschiedene Stahlbausysteme, die leicht demontiert und versetzt werden konnten. Wichtig war ihm dabei die Integration der technischen Installationen. Je nach Größe und Spannweite der geplanten Gebäude und Hallen gab es das MINI- MIDI- oder MAXI-System. Wie ein System aus komplett unterschiedlichen Materialien, die sich dennoch in ihren Eigenschaften ergänzen, ein ästhetisch und konstruktiv überzeugendes Tragwerk bilden kann, demonstrierte in den 1980er-Jahren Renzo Piano. In Anlehnung an zerlegbare Gewächshäuser oder den Kristallpalast aus dem 19. Jahrhundert entwickelte er mit Peter

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Rice zwischen 1982 und 1984 den IBMWanderpavillon (Abb. A 54), in dem für einige Jahre in europäischen Großstädten die neue Welt der Computer vorgeführt wurde. Das 48 m lange Gebäude bestand aus 34 Bogensegmenten, die wiederum aus laminierten Holzstreben, gegossenen Aluminiumverbindungen und Polycarbonatpyramiden zusammengesetzt waren. Fünf Sattelschlepper transportierten die Teile, die Aufbauzeit betrug 15 Tage.

entstand damit eine Stahlbetonschale. Angeregt durch Konstruktionen der Natur beschäftigte sich auch Max Mengeringhausen mit aus Stäben gebildeten räumlichen Strukturen. Er erkannte »am Vorbild der Kristalle: die regelmäßigen Körper haben gleichlange Kanten. Setzt man daher die Knoten und Stäbe nach dem Vorbild der Kristalle aus Elementarkörpern zusammen, so kann man mit einer einzigen Stablänge beliebig große Raumfachwerke komponieren« [17]. Seit 1940 wurden MERO-Normknoten und -Normstäbe (Mengeringhausens Rohrbauweise) in Serie produziert (Abb. A 59): ein aus der Kugel entwickelter Knoten mit Gewindebohrungen und beidseitig mit Gewindeaufsätzen versehenen Rohre. Nachdem die Ausstellungshallen zur »Stadt von morgen« auf der Messe Interbau 1957 in dieser Konstruktion errichtet worden waren, begann der Erfolg des MERO-Systems.

Weitgespannte Raumtragwerke

Im Zuge der Entmaterialisierung der traditionellen biege- und druckbeanspruchten Konstruktionen gelangte man über den ebenen Fachwerkträger und die räumlichen Gittertragwerke zu den Netzkuppeln von Frei Otto und Jörg Schlaich. Der einst massive Träger wurde aufgelöst in eine Vielzahl, im Idealfall gleicher Stabelemente, die entsprechend ihrer konstruktiven Aufgabe bemessen und geformt waren. Walter Bauersfeld errichtete auf dem Dach der Jenaer Carl-Zeiss-Werke ein stählernes, halbkugelförmiges Gitterwerk als Bewehrung einer Betonversuchsschale. Die Konstruktion dieser Planetariumskuppel bestand aus einem Netzwerk aus Flacheisenstäben mit durchschnittlich 60 cm Länge. Grundgeometrie für die Stabeinteilung war ein von innen auf die Kugel projizierter Ikosaeder, dessen Oberfläche aus 20 gleichseitigen Dreiecken zusammengesetzt war und als Vielflächner den größtmöglichen Raum mit der kleinstmöglichen Oberfläche umschloss. Diese gekrümmten Flächen wurden wiederum mit einem dreieckigen Stabnetz unterteilt. Mit der anschließenden 3 cm starken Betontorkretierung,

Die Fügung standardisierter Elemente war für Konrad Wachsmann schon bei der Entwicklung der Baukastenpaneelsysteme ein zentrales Thema. Auf der Suche nach großen, leichten, weitgespannten Tragwerken, den »Raumstrukturen«, schuf er für die Luftfahrtindustrie 1944/45 das System »Mobilar Structure«, ein »nur zweidimensional gerichtetes« Konstruktionssystem aus Rohren für den Hallenbau (Abb. A 60). Das Anfang der 1950er-Jahre entstandene Raumfachwerk für große Flugzeughallen bestand aus einem universalen Knotenpunkt und Rohren, die ein anpassungsfähiges räumliches Gitterwerk bildeten. Es war »ein Bausystem, das, aus standardisierten Elementen bestehend, jede mögliche Kombination von Konstruktion, geometrische Systeme, Gebäudearten und Spannweiten im Sinne einer anpassungs-

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fähigen, anonymen Bauweise erlaubte.«[18] Spiritus Rector der großen Raumtragwerke und damit Inspirator für viele visionäre Architektur- und Lebensentwürfe wurde Buckminster Fuller. Seit den 1940er-Jahren betrieb er Strukturstudien auf der Suche nach einer Geometrie, »die die Natur selbst verwendet« [19]. Ein Aspekt waren die Untersuchungen zur Kugelform, wie etwa der zweidimensionalen Abwicklung der Erdkugel und schließlich die Unterteilung der Erde in ein geodätisches Netzwerk. Eine geodätische Linie ist die kürzeste Verbindung zweier Punkte auf einer Fläche. Buckminster Fullers »geodasic domes« entstanden in den 1950er-Jahren. Mit möglichst geringem Materialaufwand sollte ein Maximum an Raum geschaffen werden. Zwischen 1954 und 1971 wurden zahlreiche dieser Konstruktionen zu unterschiedlichen Anlässen in verschiedenen Materialien gebaut. Die bekannteste ist der US-Pavillon auf der Weltausstellung in Montreal 1967. Er bestand aus einem zweilagigen Stabtragwerk, das innere im Sechsecksverband, das äußere im Dreiecksverband (Abb. A 61). Acrylglaspaneele bildeten die Außenhaut. Fullers Vision war es, mit diesen geodätischen Kuppeln im großen Maßstab einen »Garden of Eden«, einen riesigen klimatisch kontrollierten Bereich zu schaffen.

Großstrukturen und Visionen

Buckminster Fullers faszinierende Visionen und Konstruktionen und die prognostizierte Bevölkerungsexplosion mit der damit entstehenden Problematik wachsender Städte führten zum Entwurf neuer, futuristischer Lebenswelten. Flexi-

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ble bauliche Systeme, die mit austauschbaren und veränderbaren Elementen, Zellen und Kapseln zu riesigen, hoch verdichteten Raum- und Wohnstrukturen anwuchsen, sollten das Gegenmodell zum üblichen Haus- und Städtebau bilden. Die Stadt als Prozess: nichts ist fest, alles ist veränderbar. Kiyonoru Kikutake und Kisho Kurokawa, die 1960 mit anderen Architekten und Stadtplanern die Metabolisten gründeten, arbeiteten seit 1959 mit Kapselagglomerationen. In eine tragende und versorgende Primärstruktur wurden mittels Kran vorgefertigte Kapseln eingeschoben. 1972 wurde in Tokio Kurokawas Nakagin Capsule Tower realisiert, bei dem die einzelnen Kapseln mit nur acht Schrauben an vier Stellen befestigt und jederzeit austauschbar sind (siehe Projekte S. 192f.). Die Siedlung Habitat von Moshe Safdie, gebaut im Rahmen der Weltausstellung 1967 in Montreal war ein weiterer Versuch, eine Alternative zum üblichen Wohnungsbau zu schaffen. Die Kosten dieser Raumskulptur aus vielen vorgefertigten Beton Appartements lagen beim zehnfachen des Üblichen (Abb. C 4.14, S. 163). Mit dem Ende der 1960er-Jahre begonnenen Metastadt-Projekt von Richard Dietrichs »sollten neue und notwendige städtebauliche Lösungsmöglichkeiten angeboten werden, für die ein neues bautechnisches Instrumentarium erfunden und entwickelt werden musste. Metastädte entstehen durch Regeneration und Intensivierung der vorhandenen Städte.« Es wurde dafür »ein mit tendenziell all seinen Teilen variables Elementbausystem für anpassungsfähige, mehrfunktionale Geschossbauten« geschaffen [20]. Die Primärkonstruktion aus Stahlrahmen der Metastadt Wulfen (Abb. A 62 – 64) A 65

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Montage des Testbaus der Metastadt in München (D) 1961, Richard Dietrichs Metastadt Wulfen (D) 1965 Modell Metastadt Wulfen Montage-Wandbausystem der Wohnbauserie 70 (WBS 70), ehemalige DDR 1970 Staatliche Fachhochschule für Technik, Ulm (D) 1963, Günther Behnisch Stückliste der Betonfertigteile für das Schulzentrum Haigerloch (D) 1965, Günther Behnisch

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basierte im Grundriss auf einem Raster von 4,2 m und einer vertikalen Ausdehnung von 3,3, 3,6 und 3,9 m. Diese Großstruktur sollte den Benutzern individuelle Möglichkeiten bieten, war jedoch viel zu kompliziert hinsichtlich baulicher Veränderungen und stieß bei den Bewohnern auf Ablehnung. 13 Jahre später wurde die Metastadt nicht zuletzt wegen erheblicher Baumängel abgerissen. Das Projekt wurde damals als »Symbol für die Fehlentwicklungen des industrialisierten Bauens beziehungsweise des Bauens mit Systemen« gesehen [21], sicherlich aber auch als Symbol für zu große, zu dichte bauliche Wohnbaustrukturen.

Die industrielle Fertigung – »Synonym für Fortschritt«

Der ungeheure Bedarf an Wohnungen und Bauten für die Gemeinschaft, der Druck möglichst viel, schnell und kostengünstig bauen zu müssen, stets Amerika mit seinen Hochhäusern und der Raumfahrtindustrie vor Augen nährten die Begeisterung für Technik, was letztendlich zu einer Industrialisierung des Bauwesens führte. Der konventionelle Baubetrieb musste von rationellen Produktions- und Baumethoden abgelöst werden. Industrielle Vorfertigung der Bauteile und Typisierung der Bauaufgaben sollten schnelleres, billigeres, aber auch zeitgemäßeres Bauen ermöglichen. Damit wurden die in den 1920er-Jahren proklamierten Forderungen und Wünsche nun Realität, sie konnten sogar aufgrund der inzwischen erreichten technischen Fortschritte verbessert und übertroffen werden. Die handwerklich hergestellten Teile eines Bauwerks wurden Schritt für Schritt durch industriell vorgefertigte Elemente ersetzt, die auf der Baustelle im A 67

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Montageverfahren zusammengebaut wurden. Das Bauen mit Systemen hatte aber Konsequenzen für die Gestalt der Bauwerke. Die industriellen Fertigungsmethoden verlangten unkomplizierte, in Serien gefertigte Bauelemente, modular gegliederte Grundrisse und Fassaden und letztendlich einfache Baukörper. In der DDR wurde die Industrialisierung des Bauwesens zum politischen Programm. »Besser, billiger und schneller« war die Devise für das Wohnbauprogramm, erst in Großblock-, später in Großplattenbauweise. Für alle »Wohnungs- und Gesellschaftsbauten« war ein Grundmodul von 120 cm festgelegt. Die Großblockbauweise bestand aus nicht im Verband gesetzten, blockartigen Wandelementen aus Leicht- oder Gasbeton. Der Verbund mit den Decken- und Querwänden geschah durch die als Ringanker ausgebildeten Elemente im Deckenbereich. Die Großplattenbauweise erfolgte über raumgroße Elemente. Die Wohnungsbauserie 70 (WBS 70) bestand aus oberflächenfertigen Elementen mit eingebauten Fenstern (Abb. A 65, S. 32). Häufig waren dekorative Keramikplatten eingelegt. Gegenüber den vielen verschiedenen Systemen in Westeuropa gab es später im Prinzip nur dieses eine System für die ganze DDR. Derartige Großtafelbauweisen prägten nicht nur die neuen Siedlungen im Osten, sondern auch die Wohngebiete wie die »Grands Ensembles« und »Villes Nouvelles« im Umland von Paris oder das Märkische Viertel in Berlin und den Stadtteil Neuperlach in München. In der Rationalisierung des Planungs- und Bauprozesses, den modernen Fertigungsmethoden, dem Einfluss der Elementierung und Typisierung auf die Organisation der Baustelle und die Gestalt des Bauwerks sahen viele Architekten – wie einige Jahre zuvor Le Corbu-

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sier und Gropius – die Chance, dass nun eine Architektur entstehen könne, die sich frei macht von der Geschichte, von einem traditionellen »Schönheitsbegriff«. Günter Behnisch entwickelte mit verschiedenen Firmen eigene Betonfertigteilprototypen wie das »System Behnisch« und baute 1959 –1963 mit der Ingenieurschule in Ulm (Abb. A 67, S. 33)»das erste in großen Teilen voll vorgefertigte Gebäude in Deutschland«, bei dem der Ausdruck des industriell Gefertigten eher zurückgedrängt wurde [22]. Er schrieb 1964/65: »Diese Baumethoden […] konsequent angewendet – führen zu einer sehr klaren Gestalt der Bauten, deren Sauberkeit mit der alter, konsequent handwerklich gefertigter Häuser vergleichbar ist« [23]. »Die Verwendung dieser typisierten Elemente und Systeme bringt für uns den außerordentlichen Vorteil mit, dass wir uns in Zukunft von der Arbeit befreien können, die bisher unsere Büros überwuchert hat« [24]. »Der Architekt wird frei für neue große Aufgaben« [25].Dennoch war die Architektur durch die Addition immergleicher Elemente geprägt. Auswege aus diesem Dilemma waren besonders bei den Großsiedlungen schwierig und wurden teilweise im städtebaulichen Maßstab mit räumlichen Differenzierungen oder mit Farbgestaltung und Design der Platten versucht. Der französische Architekt Emile Aillaud bekannte sich zum industriellen Bauen, versuchte aber die Serienelemente durch unterschiedliche Gestaltung aus dem rein Technischen herauszulösen. Er verwendete Fassadenplatten, die eben, konvex und konkav und mit unterschiedlich großen, frei gesetzten Öffnungen ausgebildet waren. Diese äußerliche Gestaltung konnte dennoch nicht verhindern, dass

die Wohnungen aufgrund problematischer Grundrisse, schlechtem Ausbaustandard, ungenügender Belichtung und städtebaulicher Gesamtsituation nicht angenommen wurden. Eine noch prägnantere Gestaltung der Serienelemente betrieb Ricardo Bofill (Abb. A 68). Er ließ die Fassadenelemente aus Beton im Ornamentschmuck historischer Fassaden gießen, um den riesigen Wohnblöcken in Marne-la-Vallée und Cergy-Pontoise in der Nähe von Paris ihre Monotonie und Banalität zu nehmen. Ein weiteres Beispiel für die Anwendung vorgefertigter Wand- und Deckenelemente aus den 1960er-Jahren ist das 1964 von James Stirling erbaute Studentenwohnheim der Universität St. Andrews in Edinburgh (Abb. A 69). Beim 1969 erbauten Olivetti-Ausbildungszentrum in Haslemere verwendete er in Anlehnung an das »Industrial Design« der OlivettiSchreibmaschinen glasfaserverstärkte Polyesterfassaden- und Dachfertigteile als Außenhaut für die Klassentrakte.

Offene Strukturen

Der Städtebau und die architektonische Gestaltung der Wohnsiedlungen mit ihren starren Vorgaben für die Benutzer riefen Kritik hervor und verlangten nach Alternativen. Es wurde nach Lösungen gesucht, die architektonisch besser und vor allem offener für individuelle Ansprüche ihrer Benutzer waren, die Spielräume boten für Veränderungen. Nicht der in sich abgeschlossene Baukasten, dem nichts weggenommen und hinzugefügt werden kann, sollte gegeben sein, sondern Kombinationsmöglichkeiten von Vorgegebenem/Unveränderlichem und individuell Hinzufügbarem/Veränderbarem, von Ord-

nung und Freiheit. Im Grunde hatte Le Corbusier schon 1930 bei seinem »plan d‘obus d‘alger« eine derartige Offenheit angedeutet. In England entwickelten sich ab Anfang der 1960er-Jahre unzählige starrer Systeme. Die Notwendigkeit neue Baumethoden zu entwickeln war politisch mit dem »Industrialized Building« vorgegeben. So schnell sie entstanden, so rasch verschwanden diese Systeme allerdings aufgrund mangelhafter Anpassungsfähigkeit an veränderte Erfordernisse der Nutzer wieder. Auf diese Erfahrungen aufbauend, gründete Ezra Ehrenkrantz 1961 in Kalifornien das SCSD-Programm (School Construction Systems Development), um eine neue Art von Schulen zu bauen (Abb. A 72). Das SCSD-Programm »war ein sehr progressives und international bewundertes Stahlbauverfahren [für den Schulbau], das die Arbeit vieler Architekten, wie z. B. von Norman Foster, Richard Rogers und Renzo Piano beeinflusst hat. Es war kein Bausystem, das von einem Architekten entworfen wurde, sondern es beruhte auf Anforderungen und Regeln, die festlegten, was einzelne

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Subsysteme zu leisten hatten – nicht aus welchem Material sie sein oder wie sie aussehen sollten. So wurden Firmen, die auf die Herstellung der jeweiligen Subsysteme spezialisiert waren, zu einer Entwicklungsarbeit im Wettbewerb eingeladen. Wichtig war nur, nach Angaben von SCSD die Bauteile so zu entwickeln, dass sie mit den Bauteilen anderer Hersteller kompatibel waren. So entstanden Teilkonstruktionen unabhängiger Firmen, die miteinander zu neuen Bausystemen gefügt werden konnten. Und die, da sie universell einsetzbar waren, z.T. als industrielle Massenprodukte auf den Markt kamen. Dies machte den Erfolg dieser Baumethode aus. Das Zusammenwirken der verschiedenen Herstellerfirmen wurde zu einer ersten überzeugenden Demonstration der Effizienz offener Bausysteme« [26].

Architektur großen Einfluss. Bei seinen Experimentierhäusern »Diagoon« von 1967/71 in Delft ging es Hertzberger darum, »dass das Haus angepasst […] werden kann. Was entworfen wurde, sollte gesehen werden als ein unausgefülltes Rahmengebilde. Es ist ein Halbprodukt, das jedermann vervollständigen kann entsprechend seinen eigenen Bedürfnissen« [27]. Deutlich nachvollziehbar wird dieser Ansatz bei dem Bürogebäude der Versicherungsgesellschaft Central Beheer (Abb. A 70 und A 71) von 1970 bis 1972. Das Gebäude ist auf der Geometrie eines quadratischen Bandrasters organisiert und bietet die Möglichkeit die Bereiche individuell zu nutzen. Das sichtbare Betonfertigteiltragwerk mit Brüstungen und Wänden aus Betonstein wurden unfertig belassen. Wir müssen »die Gelegenheit zur persönlichen Interpretation bieten, indem wir die Dinge so gestalten, dass sie tatsächlich interpretierbar sind«[28].

Nicht der technische Aspekt eines Systems war wichtig für Aldo van Eyck und Hermann Hertzberger, sondern eine für Nutzungen offene Struktur von regelmäßig geordneten Elementen. Die beiden Holländerhatten mit ihrer Kritik am funktionalistischen Städtebau und durch ihre

Der niederländische Architekt Nikolaas Habraken gründete 1964 die Stiftung Architekten Forschung, kurz SAR, »um die Möglichkeiten für den Entwurf und die

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Siedlung Les Arcades du Lac, Saint-Quentinen-Yvelines (F) 1982, Ricardo Bofill Zimmergeschosse mit Promenadendeck, Studentenwohnheim der Universität St. Andrews (GB) 1964, James Stirling Bürogebäude Centraal Beheer, Apeldoorn (NL) 1972, Herman Hertzberger Bürogebäude Centraal Beheer, schematische Strukturskizze SCSD in Palo Alto (USA) 1965, Ezra Ehrenkrantz

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Wohnexperiment Genter Straße, München (D) 1972, Otto Steidle Rohbau Konstruktionssystem Wohnexperiment Genter Straße, München (D) 1972, Otto Steidle Centre Georges Pompidou, Paris (F) 1977, Renzo Piano/Richard Rogers

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Herstellung von Skeletten und Einbauten zu untersuchen« [29]. Es ging der Stiftung nicht darum, ein technisches System zu finden, sondern Gebäudestrukturen, die eine weitgehende Beteiligung der Benutzer an der Organisation und Nutzung der Grundrisse ermöglichen. Das Gebäude wurde in Trägerstruktur (Skelett) und Ausbau (Einbauten) untergliedert. Die Grundrisse sollten offen sein, nur Bad und Küche waren festgelegt, die übrigen Bereiche konnten von den Benutzern individuell eingerichtet werden. Auch in Skandinavien wurde das Bauen mit großformatigen Fertigteilsystemen nach dem Zweiten Weltkrieg vorangetrieben. Sehr verbreitet war das mit relativ großen Elementen arbeitende dänische »Jespersen-System«. Der dänische Architekt Jorn Utzon entwickelte in den 1960er-Jahren, inspiriert von den amerikanischen »Case-Study-Häusern« und vom traditionellen japanischen Wohnhaus, seine »Additive Architektur«. Bei den einzelnen Elementen handelt es sich um Raumtypen, die sich frei kombinieren lassen und so eine Struktur bilden, die ständig verändert werden kann. Otto Steidles Wohnexperiment an der Genter Straße in München (1970–1972) ist ein offenes Betonfertigteilsystem, das Flexibilität und Variabilität zulässt, das anbietet, eingerichtet, benutzt und verändert zu werden (Abb. A 73 und A 74). Rechteckige Betonstützen mit Konsolen und balkenförmige Unterzüge bilden die Primärstruktur, die elementierten und versetzbaren Trenn- und Fassadenelemente können innerhalb dieses Gefüges variiert werden. Steidle sagte dazu 1985: » So habe ich […] den Gedanken aufgegriffen, Gerüste herzustellen, die eine freie Eingliederung und Disposition von WohA 74

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nungen usw. erlauben, die das allmähliche Einnisten des Lebens in die offenen Strukturen zulassen« [30]. Helmut C. Schulitz forschte in den 1970er-Jahren in Kalifornien mit der T.E.S.T. Gruppe an der Weiterentwicklung der Bausysteme für den Wohnungsbau mit dem Ziel, auf der Basis von geschlossenen Baukästen ein System zu finden, das »nicht von der Entwicklung neuer Bauelemente ausgeht, sondern ein Koordinationssystem darstellt für bereits auf dem Markt befindliche Bauteile«. System hieß in diesem Fall, Regeln zu finden, »nach denen bereits massenproduzierte Bauelemente gefügt werden konnten« [31]. Darüber hinaus sollte ein Katalog erstellt werden, der dem Nutzer einen Überblick verschafft, welche Bauelemente er verarbeiten kann, um mit dem Angebot des Baumarktes seine individuellen Ansprüche realisieren zu können. Sein 1975/76 erbautes eigenes Haus war ein Experimentalbau für seine Untersuchungen. Der Münchner Schriftsteller Alexander Mitscherlich kritisierte 1965 in seiner Publikation »Die Unwirtlichkeit unserer Städte. Thesen zur Stadt der Zukunft« die Zerstörung der gewachsenen Strukturen in der Stadtentwicklung der Nachkriegszeit. Dennoch galt das industrialisierte Bauen für viele bis Anfang der 1970erJahre als »Synonym für Fortschritt«. Günter Behnisch wandte sich 1967 vom industrialisierten Bauen ab, Architektur sollte wieder von Ort, Material und Funktion bestimmt werden. 1973 beschrieb Helmut Schulitz »die Sackgasse des Industrialisierungsprozesses« [32] als Problem der Abgeschlossenheit der verwendeten Systeme. Die »Grenzen des Wachstums« (1972), die Ölkrise 1973 und

das entstehende Umweltbewusstsein schwächten die Euphorie für die Technik deutlich ab. Das 1967 aus einem Wettbewerb hervorgegangene und dann bis 1977 realisierte Centre Pompidou in Paris (Abb. A 75) von Renzo Piano und Richard Rogers das wie ein »Gebäude als Maschine« oder »Gebäude als Baukasten« [33] wirkt, mutet wie eine Ikone der 1960er-Jahre an, der Zeit Buckminster Fullers oder der britischen Architektengruppe Archigram. Die Schwerpunkte in der Architektur verlagerten sich, die Industrie, das Technische bestimmte nicht mehr das architektonische Erscheinungsbild. Einzig Architekten wie Foster, Rogers u.a., die der großen englischen Eisen-Glas-Tradition verhaftet sind, zeigen nach wie vor, wie ein Gebäude funktioniert, indem sie die konstruktive Struktur und die technischen Ausstattungen deutlich herausstellen. Beherrscht wird die Architektur nicht mehr von einem einzigen, sondern von vielen Systemen auf unterschiedlichem technischem Niveau, die das Bauwerk bilden. Jedes dieser Systeme entwickelt sich aus architektonischen, technischen und funktionalen Ansprüchen ständig weiter. Die heutigen Systeme haben nicht mehr viel mit den früheren gemein, bei denen es darum ging, möglichst viele gleiche Elemente zu produzieren. Aus den zahlreichen unterschiedlichen Einflüssen und Bedingungen (Energie-, Klimatechnik, Materialeffizienz usw.) und aus den neuen technischen Möglichkeiten hinsichtlich Planung, Produktion und Montage ist nicht nur jedes System ein Individuum geworden, sondern die Individualisierung setzt sich innerhalb eines Systems fort. Das Bauwerk ist zu einem komplexen Gefüge verschiedener Systeme geworden.

Anmerkungen [1] Klotz, Heinrich: Von der Urhütte zum Wolkenkratzer. München 1991, S. 55 [2] Schädlich, Christian: Das Eisen in der Architektur des 19. Jhdts. Ein Beitrag zur Geschichte eines neuen Baustoffs. Weimar 19667, S. 319 [3] Kohlmaier, Georg; von Sartory, Barna: Das Glashaus – ein Bautyp des 19. Jahrhunderts. München 1988, S. 415 [4] Wachsmann, Konrad: Wendepunkt im Bauen. Stuttgart 1989, S. 14 [5] Behrens, Peter: Vom sparsamen Bauen. Ein Beitrag zur Siedlungsfrage. Berlin 1918, S. 59 [6] ebd. [5], S. 60 [7] Le Corbusier: Ausblick auf eine Architektur. Gütersloh 1969, S. 166 [8] ebd. S. 179 [9] Hirdina, Heinz (Hrsg.): Neues Bauen Neues Gestalten. Das neue Frankfurt / eine neue Stadt. Eine Zeitschrift zwischen 1926 und 1933. Dresden 1984, S. 222 [10] Nerdinger, Winfried: Walter Gropius. Frankfurt 1985 / 1996, S. 15 [11] ebd. [10], S. 16 [12] ebd. [10], S. 20 [13] Deutscher Werkbund (Hrsg.): Bau und Wohnung. Stuttgart 1927, S. 59 [14] Fuller, Richard Buckminster: Bedienungsanleitung für das Raumschiff Erde. Dresden 1998, S. 195 [15] Krausse, Joachim; Lichtenstein, Claude (Hrsg.): Your Private Sky. R. Buckminster Fuller. Baden 1999, S. 135 [16] ebd. [4], S. 140 [17] Klotz, Heinrich: Vision der Moderne. Das Prinzip Konstruktion. Frankfurt a. M. 1986, S. 280 [18] ebd. [16], S. 170 [19] ebd. [15], S. 286 [20] Diedrich, Richard: Metastadt – Idee und Wirklichkeit. In: db 8 / 1975, S. 29 [21] Nerdinger, Winfried: Konstruktion und Raum in der Architektur des 20. Jahrhunderts. München 2002, S. 122 [22] Spieker, Elisabeth: Günter Behnisch – Die Entwicklung des architektonischen Werkes. Diss. 2005 TU Stuttgart, S. 70 [23] ebd. [22], S. 75 [24] ebd. [22], S. 83 [25] ebd. [22], S. 76 [26] Schulitz; Helmut: Stahlkonstruktionen für den Wohnungsbau. In: Das Bauzentrum, 1 / 1999, S. 29 [27] Lüchinger, Arnulf: Hertzberger, Herrmann: Bauten und Projekte 1959 –1986. Den Haag 1987, S. 72 [28] Frampton, Kennenth: die Architektur der Moderne. Stuttgart 1983, S. 247 [29] Schulitz, Helmut: Bauen mit Systemen. In: db 3 / 1973 , S. 262 [30] Sack, Manfred: Otto Steidle. Braunschweig 1985, S. 11 [31] Schulitz, Helmut; Bauen mit Systemen. In: db 3 / 1973, S. 254 [32] ebd. [31], S. 251 [33] Buchanan, Peter: Renzo Piano building workshop, Bd. 1. Stuttgart 1994, S. 52

37

Teil B

Grundlagen Industrielle Vorfertigung Baustellenvorfertigung und mobile Produktionsstätten Bauweisen Elemente Typisierung System – Bausystem Geschlossene Systeme Baukastensysteme Offene Systeme Bauhalbzeuge – Halbfabrikate Modul Raster Maßkoordinaten Geometrische Position von Tragwerk- und Ausbauelementen Transport Montage Fugen Toleranzen

40 41 41 42 42 42 42 43 43 43 44 44 45 45 45 47 47 47

Abb. B

39

B1

Grundlagen Industrielle Vorfertigung

Die industrielle Vorfertigung von Bauelementen ist bereits seit Anfang des 19. Jahrhunderts mit Beginn der Industrialisierung möglich (Abb. B 1). Durch die serielle Vorfabrikation von Elementen aus Baustahl wurde die Entwicklung von Bausystemen wie z. B. die der Skelettbausysteme vorangetrieben. Heute bedeutet industrielle Vorfertigung im Bauwesen die Herstellung von Bauprodukten mittels industrieller Arbeitsmethoden. Die Baustellenproduktion wird in ein spezielles Werk verlegt, in dem Bauteile witterungsunabhängig und unter optimalen Bedingungen hergestellt werden (Abb. B 3). In der Bautechnik gibt es zahlreiche hochtechnisierte Produktionsstätten, in denen Baustoffe zu Bauelementen verarbeitet werden. Auch handwerklich geprägte Bauweisen wie z. B. der Mauerwerksbau werden so mit modernsten Verfahren im Werk umgesetzt. Bei konventionell errichteten Gebäuden beträgt der Anteil industriell hergestellter Bauelemente inzwischen ca. 50 – 60 %. Sowohl für die Gebäudehülle als auch für den Innenausbau werden immer öfter

Bereich des Bauens

Vorfertigungsgrad [%]

rationalisierter Wohnungsbau

25 – 35

industrielle Baustellenverfahren

20 – 30

marktüblicher Fertigbau (Stahlbeton, Stahl, Holz)

40 – 60

Fertighäuse (Holzgroßtafeln)

50 – 80

Raumzellen, Sanitärzellen (Stahlbeton, Stahl, Holz)

60 – 90

mobile Raumzellen (Stahl, Holz)

95 – 100

Pkw-Fertigung (zum Vergleich)

100 B2

40

Systeme mit vorfabrizierten Bauteilen verwendet. Das Bauen mit vorgefertigten Bauelementen hat gegenüber traditionellen Konstruktionsprinzipien den Vorteil, dass die Produktion im Werk mit konstanter Qualität erfolgt. Auf der Baustelle verkürzt sich dadurch die Bauzeit, Kosten können im Bauprozess eingespart werden. Industriell vorgefertigte Bauteile werden derzeit in der Regel mit auf der Baustelle gefertigten Bauteilen zu komplexen Bauelementen gefügt. Da die Bedingungen auf der Baustelle oft nicht optimal sind und nicht der Ausstattung einer industriellen Produktionsstätte entsprechen, kann dies zu Bauverzögerung und Qualitätsverlust führen. Der stetig steigende Qualitätsanspruch und das Streben nach immer kürzeren Planungs- und Ausführungszeiten fördert die Entwicklung der industriellen Vorfertigung im Bauwesen. Mit computergesteuerten, automatischen Produktionstechniken und -anlagen wie z. B CNC-Fräsen und Spezialrobotern können komplexe Bauelemente hergestellt werden. Für ein Bauvorhaben ist der Vorfertigungs-

B3

B B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8

Vorfertigung einer Wandtafel in Holzrahmenbauweise industrielle Herstellung von Stahl im 19. Jahrhundert prozentualer Anteil des Vorfertigungsgrads im Bauwesen Herstellung einer Wandtafel im Stahlrahmenbau Stahlskelettbauweise, Lake Shore Drive Apartments, Chicago (USA) 1951, Ludwig Mies van der Rohe Massivbauweise mit Ziegelmauerwerk, Museum Römischer Kunst, Merida (E) 1985, Architekt: José Rafael Moneo Bürohochhaus in Kawasaki (J) nach fünf Monaten Bauzeit innerer Aufbau einer Arbeitsplattform Montagevorgang mit Baurobotern B4

B5

nächste Stockwerk inklusive Ausbau zu errichten. Der gesamte Arbeitsablauf ist computergesteuert und wird von Kontrollräumen aus überwacht. Bauarbeiter führen die Steuerung der vollautomatischen Hochbausysteme aus. Schwierigkeiten treten hierbei noch bei der Programmierung der Roboter und der termingerechten Anlieferung der Bauteile auf. Alle Montageelemente sind vorgefertigt, lediglich die Fugenisolierung und Teile der Installation werden bei dieser Bauweise noch manuell ausgeführt [2].

Da sich Produktionsstätten vorgefertigter Bauelemente in der Regel nicht in Baustellennähe befinden, müssen die Bauteile über größere Entfernungen zum Montageort transportiert werden. Steht es finanziell und zeitlich im Verhältnis, besteht inzwischen die Möglichkeit, Bauelemente in einer mobilen Fabrik herzustellen, die in Baustellennähe für die Bauteilproduktion temporär errichtet wird. Voraussetzung dafür sind vollautomatische, speziell entwickelte Verfahrens-

techniken. Unterstützt werden diese Techniken durch den Einsatz von Robotern, die selbstständig Montagevorgänge durchführen können. Besonders in Japan ist die Entwicklung computergesteuerter Montage- und Fertigungsanlagen, die dort auf den Baustellen zum Standard gehören, bereits weit fortgeschritten. Selbst beim Bau von Hochhäusern kommen diese vollautomatischen Montagesysteme zum Einsatz. Das Prinzip basiert auf einer verschiebbaren Arbeitsplattform, auf der das Gebäude in vertikaler Richtung montiert wird (Abb. B 6). Eine zuvor errichtete Stahlskelettkonstruktion bildet das Tragwerk für das Gerüst und dient gleichzeitig als Führungsschiene für eine Arbeitsplattform. Diese ist unter einer wetterfesten Hülle mit Kränen, Baurobotern und Hydraulikpressen ausgestattet (Abb. B 7 und B 8). Die vorgefertigten Bauteile werden von den computergesteuerten Kränen in die entsprechende Position gebracht und eingebaut. In einem ersten Arbeitsgang wird das Erdgeschoss errichtet, danach hebt sich das automatische Arbeitsgeschoss auf vier Stahlstempeln selbstständig empor, um das

B6

B7

B8

grad der Bauteile entscheidend, da hierüber das Verhältnis von vorgefertigter Bauleistung zur gesamten Bauleistung definiert wird. Je höher der Vorfertigungsgrad, desto geringer ist der Montageaufwand und die Bauzeit auf der Baustelle. Bei Tafelbauweisen beträgt der Vorfertigungsgrad ca. 60 %, bei Raumzellenbauweisen ca. 85 % (Abb. B 2). Bereits vollständig ausgebaute Raumzellen haben einen sehr hohen Vorfertigungsgrad von bis zu 95 % [1].

Baustellenvorfertigung und mobile Produktionsstätten

Bauweisen

Im Bauwesen unterscheidet man grundsätzlich zwischen massiven Konstruktionen wie Mauerwerks- und Betonbau und stabförmigen Konstruktionen wie Stahlskelett- und Holzfachwerkbau (Abb. B 4 und B 5). Als ein Regelwerk für die Fügung von Bauelementen beeinflussen sie wesentlich die Gestalt und Konstruktion eines Gebäudes. Traditionelle und handwerklich geprägte Bauweisen wie z. B. der Fachwerkbau bezeichnet man zwar bereits als Bausysteme, deren Elemente

41

a

b

c B9

sind jedoch manuell vorgefertigt. Moderne Bauweisen wie beispielsweise der Stahlskelett- oder Großtafelbau basieren auf der Konstruktion mit vorfabrizierten Bauelementen. Diese prägen infolge der strengen Regelmäßigkeit die Gestalt eines Gebäudes. Beim Entwerfen mit vorfabrizierten Bauelementen folgt man den Zuordnungsprinzipien der einzelner Bauteile. Bauwerke können aus linearen, flächigen oder räumlichen Elementen zusammengesetzt sein. Daraus ergeben sich die für den Systembau charakteristischen Konstruktionsprinzipien Skelett-, Paneel- und Raumzellenbau (Abb. B 9). Diese drei Bauweisen werden in der Praxis häufig kombiniert und kommen nur selten in reiner Form vor, Skelettkonstruktionen werden z. B. häufig mit Paneelen oder Raumzellen in einem System verwendet. Von der Skelett- über die Paneel- zur Raumzellenbauweise nimmt die Flexibilität ab und der Vorfertigungsgrad zu [3].

Elemente

Elemente können innerhalb eines Bausystems mittels systemspezifischer Regeln zu einem Bauwerk zusammengesetzt werden. Je nach System ist das Element entweder der Ziegel im Mauerwerksbau, die Wandtafel in der Paneelbauweise oder die Zelle in der Raummodulbauweise. Für die Umsetzung eines Bauvorhabens ist es wichtig, dass die Beziehung der Elemente untereinander abgestimmt wird, z. B. durch die Festlegung auf eine einheitliche Verbindungstechnik. Bei komplexen Bauten werden die einzelnen Elemente nach ihrer Funktion, tragend bzw. nicht tragend, in verschiedene Hierarchieebenen unterteilt: als Primärstruktur für das Tragwerk oder als Sekundärstruk-

42

tur für die Gebäudehülle, den Innenausbau und die Haustechnik [4].

Typisierung

Bauelemente können in spezialisierten Werken industriell und seriell gefertigt werden. Dafür werden Form und Verwendungszweck der Elemente, z. B. als Stahlbetonstütze mit Auflagerkonsolen, in der Planungsphase festgelegt. Diesen Prozess bezeichnet man generell in der Industrie als Typisierung. Die Anwendung typisierter Elemente definiert man im Bauwesen als elementiertes Bauen. Auch ganze Bauwerke können für spezielle Zwecke typisiert werden. Im Allgemeinen beschreibt die Typisierung die Eigenschaften eines Bauelements [5].

System – Bausystem

Systeme definieren die Zusammenhänge der einzelnen Elemente in einem geometrischen Ordnungsprinzip. In einem Bausystem wird die Summe aller Elemente sowie deren Kombination planmäßig festgelegt. Während des Entwurfsprozesses ist es notwendig, die Bauelemente und deren Fügung systematisch aufeinander abzustimmen. Dazu wird vorab eine Typisierung und Maßkoordination durchgeführt. Bei der Entwicklung eines Bausystems ist es entscheidend, ob es sich um ein einzelnes Teilsystem für Rohbau, Ausbau und Außenhaut handelt oder ob es alle Teilsysteme integriert. Moderne Bausysteme können offen oder geschlossen konzipiert sein (Abb. B 10). Sie bestehen aus Elementen, die sowohl tragende Struktur als auch Hülle, Innenausbau und Gebäudetechnik miteinbeziehen [6].

Geschlossene Systeme

Für ein geschlossenes System werden alle Elemente von einem Hersteller gefertigt. Im Bauwesen können geschlossene Systeme sowohl für das ganze Gebäude, als auch als Teilsysteme wie beispielsweise Tragwerk, Fassaden und Ausbau konzipiert sein. Alle Elemente sind aufeinander abgestimmt und können nicht ausgewechselt, beliebig ergänzt oder erweitert werden. Die Elemente sind nur innerhalb dieses geschlossenen Systems einsetzbar, ihre Zuordnung ist vergleichbar mit der Montageanleitung eines Bausatzes. Die meisten industriell und seriell hergestellten Produkte wie z. B. Kraftfahrzeuge basieren auf dem Prinzip eines geschlossenen Systems. Die Gestaltungsvielfalt ist durch die strenge Festlegung der Bauelemente allerdings gering. Deshalb kann sich die Anwendung von geschlossenen Systemen bei Gebäuden auch als nachteilig erweisen, wenn sie an spezielle Situationen wie individuelle Nutzerwünsche, Topographie oder Umgebungsbebauung angepasst werden sollen [7].

B9

systematische Darstellung der Elementierungsprinzipien im Montagebau a Skelettbauweise b Paneelbauweise c Raumzellenbauweise B 10 Merkmale eines Bausystems B 11 Kombinationsmöglichkeiten in einem Baukastensystem, LBS-Systemhaus B 12 Anwendung eines Baukastensystems, Erweiterungsbau der Kantonsschule, Solothurn (CH) 1997, Fritz Haller

Bausystem

geschlossen

offen

bedeutet für die Planung speziell

allgemein

Elemente von einem Hersteller

Elemente von verschiedenen Herstellern

Kombination der Elemente festgelegt

Kombination der Elemente variabel B 10

Baukastensysteme

Offene Systeme

Baukastensysteme sind geschlossene Systeme, deren Elemente vom Hersteller unabhängig von einem Gebäude vorgefertigt werden. Für den Baukasten ist eine bestimmte Anzahl an Elementen festgelegt, mit verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten lassen sie sich zu einem Ganzen fügen (Abb. B 11). Die Zuordnung und Montage der Elemente erfolgt nach geometrischen und konstruktiven Regeln. Baukastensysteme werden für ganze Gebäude wie z. B. Fertighäuser aber auch für komplexe Konstruktionen, z. B. weitgespannte Hallentragwerke, entwickelt.

Bauen im offenen System bedeutet die Möglichkeit, Produkte unterschiedlicher Hersteller flexibel zu verwenden. Im Vergleich zu geschlossenen Systemen ist das offene System nicht einem einzelnen Gebäude zugeordnet, sondern basiert auf der Fügung verschiedener vorgefertigter Bauteile. Die Elemente können beliebig kombiniert werden, wodurch sich die unterschiedlichsten Bauvorhaben realisieren lassen – als Teilsystem z. B. für die Tragstruktur oder auch als ganzes Gebäude. Bei der Planung offener Bausysteme legt der Architekt die Funktion der Bauelemente fest und wählt die möglichen Hersteller aus. Um Schwierigkeiten bei der Montage zu vermeiden, werden vorab die Elemente typisiert, eine Maßkoordination und Regeln der Zuordung festgelegt. Die typisierten Elemente müssen addierbar, austauschbar und variabel sein, um sie für Bauaufgaben unterschiedlicher Zweckbestimmung verwenden zu können.

Beispiele: • General Panel System • USM Haller Stahlbausysteme (Mini / Midi / Maxi) (Abb. B 12) • Mero-System

Typ A

Typ B

Typ C

Typ D

Typ E

Im heutigen Bauwesen gelten für die Herstellung von Bauelementen genormte Maßordnungen wie beispielsweise das Achtelmetermaß im Mauerwerk. Somit sind gleiche Dimensionen auch bei verschiedenen Herstellern gewährleistet. Geschlossene Systeme z. B. für die Tragstruktur können mit offenen Systemen z. B. für den Innenausbau kombiniert werden. Bauhalbzeuge – Halbfabrikate

Bauhalbzeuge sind aus Rohmaterialien industriell hergestellte Bauteile, wie z. B. Stahlwalzprofile, Gipskartonplatten oder auch Bauschnittholz. Sie sind systemneutral und können für die unterschiedlichsten Bausysteme eingeplant werden. Das Bauen mit Bauhalbzeugen weist den geringsten Grad der Vorfertigung auf, die Bauteile werden entweder auf der Baustelle handwerklich bearbeitet, z. B. auf Maß gebracht oder im Werk zu komplexeren Elementen weiterverarbeitet.

Typ F

1–3 Personen ca. 70 m2

4 Personen ca. 90 m2

5 Personen ca. 110 m2

B 11

B 12

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a

b

c

n5 x M

n4 x M

n

1

x

n3 x M

M

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B 13

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Modul

Raster

Als Modul bezeichnet man zum einen das Grundmaß für ein geometrisches Ordnungssystem und zum anderen ein Element, das auf Grundlage eines Ordnungsprinzips in einem System positioniert wird, z. B. Stützen, Wandtafeln, Raumzellen. Die Maßeinheit der Moduln ist eine technische Größe und wird als Modul (M) bezeichnet. Bei der Gebäudeplanung werden darauf aufbauend für den Rohund Ausbau Grundmaße festgelegt. In Europa gilt der allgemeine Grundmodul M = 100 mm (Abb. B 15). Die Bauteilmaße der Gebäude, deren Maßordnung sich auf diesen Modul beziehen, müssen ganzzahlige Vielfache des Grundmoduls sein (Abb. B 16). Sinnvolle Vorzugsmaße für verschiedene Planungsmoduln werden als Multimodul nach DIN 18 000 wie folgt definiert [8]: 3 M = 300 mm, 6 M = 600 mm, 12 M = 1200 mm (Abb. B 17).

Das Raster ist ein geometrisches System, das Lage und Maße eines modularen Bauteils bestimmt. Grundlage ist ein räumliches Netz aus Maßlinien, das meistens auf einer quadratischen oder rechteckigen Grundform aufbaut. Um die Beziehung der einzelnen Bauteile untereinander zu bestimmen, sind Bezugsebenen, Bezugslinien und Bezugspunkte erforderlich, deren Abstände dem Grundmodul oder einem Vielfachen des Grundmoduls entsprechen. Daraus entwickeln sich zweidimensionale Flächenraster als Koordinatensystem oder dreidimensionale Raumraster (Abb. B 14). Auf dieser Basis erfolgt die Planung, Herstellung und Montage der Bauteile. Das Raster der Tragstruktur kann vom Raster des Ausbaus und der Außenhaut getrennt werden, was bei Skelettbausystemen meist der Fall ist. Der Stützenabstand basiert hier auf einem Achsraster.

B 14 100 mm 12 1M

1M

1M

a B 13

B 14 B 15 B 16 B 17 B 18

44

Bezugslinien der verschiedenen Rasterarten a Achsraster b Bandraster c Kombination aus Achs- und Bandraster Beziehung von flächigen zu räumlichen Rastern Modulordnung nach Grundmodul und Multimodul gebräuchliche Multimodule für Raummaße auf der Basis menschlicher Größen Vorzugsmaße der ganzzahligen Vielfachen des Grundmoduls geometrische Position einer Fassade zum Tragwerk a Decken zwischen den Stützen einbindend b Decken vorspringend c Decken bündig mit Stützenvorderkante Lage der Fassadenebene 1 vor den Stützen 2 vor den Stützen anliegend 3 zwischen den Stützen 4 hinter den Stützen anliegend 5 hinter den Stützen

8

9

3M

8

3M

3 2 5

6

b

6

4 1

6M

6

c Modulordnung a Grundmodul Der Grundmodul ist die Größeneinheit, die als Maßsprung in Maßordnungen verwendet wird. b Multimodul Der Multimodul ist das genormte Vielfache des Moduls mit einem ganzzahligen Multiplikator. Multimoduln sind z. B. 3 M, 6 M, 12 M. c Strukturmodul Der sogenannte Strukturmodul ist das Vielfache der Multimoduln und legt als Zahlenwert die Koordinationsmaße für das Tragwerk fest. B 15

4 8

7 9

10

18

Zahlenwerte in Länge und Breite häufig gebrauchter und in Moduln ausgedrückter Raummaße, auf Basis menschlicher Größen: 1 2 3 4 5 6 7 8

stehender Mensch sitzender Mensch im Sessel sitzender Mensch stehender Mensch mit gegrätschten Beinen gehender Mensch mit Gepäck zwei stehende Menschen drei nebeneinander stehende Menschen auf Sofa sitzender Mensch B 16

1

2

3

4

5

a

b

c

B 18

Bei Paneelbauweisen liegt in der Regel ein Bandraster zugrunde, das die Bauteilabmessung und den Abstand zwischen den Bauteilen definiert (Abb. B 13). Die verschiedenen Raster können in einem Gebäude kombiniert werden, sind aber in einem geometrischen Ordnungsprinzip aufeinander abzustimmen. Diese Grundordnung bildet die geometrische und maßliche Gesamtkoordination der Planung. Als geometrische Grundlage dienen das Achs- und Bandraster, für Planung und Zuordnung das Konstruktions-, Ausbauund Installationsraster. Achsraster Bei einem Achsraster decken sich die mittig angeordneten Achslinien des Bauteils mit den Bezugslinien des Rasters. Die Bauteilstärke wird in der modularen Zuordnung nicht berücksichtigt, sodass Überschneidungen an Anschlusspunkten infolge der Bauteilstärke auftreten.

Sonderelemente werden zur Vermeidung dieser Überschneidungen erforderlich. Die Länge der Sonderelemente beträgt dabei halbe oder ganze Bauteilstärke. Das Achsrasterprinzip bietet sich für lineare Grundrissanordnungen z. B. Schottenbauweisen oder Skelettbauweisen an. Bandraster Das Bandraster bestimmt die Lage der Bauteile in ihrer tatsächlichen Dimension und berücksichtigt dabei die Bauteilstärke. Das Bauteil wird so in seiner Lage und Abmessung von mindestens zwei Linien des Bezugssystems begrenzt. Da keine Überschneidungen der Bauteile entstehen, sind keine Sonderelemente erforderlich. Bandraster eignen sich für Systeme mit Bauteilen, die im Stoß aufeinandertreffenden und regelmäßig in modularer Ordnung verteilt sind [9]. Konstruktionsraster Das Konstruktionsraster bestimmt die Beziehungen und Lage aller tragenden Bauteile. Ausbauraster

Das Ausbauraster bestimmt die Lage aller raumschließenden Bauteile.

1

4 8

2

5

3

10

6

15

9

Installationsraster

20 12 30 18 45 27

16 40 24 60 36 90 54 135 81 32 80 48 120 72 180 108 270 162 405 243

Vorzugsmaße Vorzugszahlen sind ausgewählte Vielfache der Moduln. Ihre Zählwerte ergeben in Verbindung mit den Moduln Vorzugsmaße als multimodulare bzw. modulare Maße. Aus ihnen sollen die Koordinationsmaße vorzugsweise gebildet werden.

Beim Entwurf hochinstallierter Gebäude plant man zusätzlich auf Basis eines speziellen Installationsrasters für den technischen Ausbau. Hiermit lassen sich z. B. Installationsräume zwischen tragenden und abgehängten Decken oder Wandaussparungen für Leitungen festlegen.

Maßkoordination

Vorzugszahlen sind: 1, 2, 3 bis 30-mal M 1, 2, 3 bis 20-mal 3 M 1, 2, 3 bis 20-mal 6 M 1, 2, 3 usw. mal 12 M

In einem Bausystem bestimmt die Maßkoordination unter Verwendung einer ein-

heitlichen Maßordnung (z. B. europäisches Grundmodul M, Achtelmetermaß) mithilfe flächiger und räumlicher Raster die Abmessung, Funktion und Lage der Elemente sowie deren Verknüpfung untereinander. Durch die Maßkoordination sind beispielsweise für Baukastensysteme neben der genauen Positionierung der Elemente auch ihre Kombinationsmöglichkeiten festgelegt. Auf dieser Grundlage kann die Planung, Herstellung und Montage der Bauteile beginnen [10].

Geometrische Position von Tragwerk- und Ausbauelementen

Bausysteme werden in der Regel in ein Hauptsystem für den Rohbau und in Subsysteme für Ausbau und Außenhaut getrennt, z. B. eine Skelettkonstruktion als Hauptsystem und nichttragende Raumzellen als Subsystem. Dadurch entsteht die Möglichkeit, die Elemente der Subsysteme jederzeit auszutauschen. Bei der Planung muss die Überlagerung von Tragstruktur, Ausbau und Außenhaut allerdings so gewählt werden, dass eine sinnvolle Raumaufteilung möglich ist. Tragende Bauteile können im Innenausbau oder für die Gebäudehülle eingeplant werden (Abb. B 18). So besteht z. B. die Möglichkeit, eine große frei stehende Stütze in den raumschließenden Ausbau zu integrieren [11].

Transport

Elementiertes Bauen setzt die Zerlegung der Gebäude in Bauelemente voraus, um diese vom Werk zur Baustelle zu befördern. Die Transportbedingungen bilden die wichtigste Größenbeschränkung der

B 17

45

B 19 B 20 B 21 B 22

B 23

Montage einer Mauerwerkstafel mit entsprechenden Hebewerkzeugen Lufttransport für eine Hütte, Zillertaleralpen (A) 2007, Hermann Kaufmann wirtschaftlicher Transportradius unterschiedlicher Bauelemente Montage von Betonelementen a Stahlbetonfertigteil mit Tragösen für ein Seilgehänge b Absicherung einer Betonwand mit schrägstehenden Hilfsstützen Fugenbild einer Fassade aus Betonwandelementen B 19

Bauteile, da die erlaubten Transportabmessungen nicht überschritten werden dürfen. Die zulässigen Lademaße von Sattelschleppern sind z.B. ca. 2,5 ≈ 3,2 ≈ 12,0 m. In Ausnahmefällen ist ein genehmigungspflichtiger Schwertransport für große Bauteile möglich. Während des Transports sind die Bauteile ausreichend zu sichern und vor Beschädigungen zu schützen. In der Regel werden die Einzelteile zu Ladungen zusammengefasst. Für die Beförderung hochwertiger Bauteile eignen sich Stahlcontainer, in denen sie besonders geschützt sind. Bei großen Entfernungen sind der Schienen- und Schiffstransport wirtschaftlich, wobei die verbleibende Beförderungsstrecke zur Baustelle meist per LKW erfolgt. Der Lufttransport ist aufgrund des Einsatzes der sehr kostenaufwendigen Lasthubschrauber nur in schwer zugänglichen Gebieten sinnvoll (Abb. B 20). Um mehrmalige zeit- und kostenintensive Ladewechsel zu vermeiden, ist der Straßentransport für Entfernungen bis 1000 km üblich. Der Wert eines Bauteils und dessen Beförderungskosten entscheiden über den wirtschaftlichen Transportradius von Bauteilen (Abb. B 21).

B 20

46

Art, Gewicht und Wert des Bauteils

wirtschaftlicher Transportradius

schwere, rohe Bauteile z. B. Stahlbetonfertigteile

bis ca. 100 km

mittelschwere, rohe Bauteile z. B. Stahlfertigteile

bis ca. 300 km

leichte, hochveredelte Bauteile z. B. Außen- und Innenwände

bis ca. 600 km

komplett ausgestattete Baugruppen, z. B. Sanitärzellen, Mobile Homes

bis ca. 1000 km

B 21

a

Bei der Beladung der Fahrzeuge ist die Reihenfolge der Bauteile so abzustimmen, dass sie entsprechend der Montageabfolge auf der Baustelle entladen werden können,um damit die Effizienz zwischen Transport und Montageabfolge zu erhöhen. Optimale Montageabläufe erzielt man, wenn die Bauteile mit Hebewerkzeugen direkt vom Transportfahrzeug auf der Einbaustelle positioniert und montiert werden können [12].

Montage

Für die Errichtung eines Gebäudes aus vorfabrizierten Elementen müssen auf der Baustelle nur noch Montagearbeiten ausgeführt werden. Sie umfassen Heben, Positionieren, Justieren, Verbinden und Abdichten. Bauarbeiten werden somit zum Montagevorgang. Dabei entfällt im Vergleich zu bisherigen Bauarbeiten die Herstellung und Weiterverarbeitung von Bauelementen auf der Baustelle. Entscheidend für das Bauen mit vorfabrizierten Elementen ist die Entwicklung einer Verbindungstechnik, die eine schnelle und einfache Montage gewährleistet. Wichtig ist zudem eine exakte Zeitkoordination. Um die Projektlaufzeit zu verkürzen, kann die Vorfertigung der Bauteile parallel zur Montage erfolgen. Die Errichtung eines Gebäudes mit vorfabrizierten Elementen erfolgt horizontal und ist geschossweise organisiert, die Position der Bauteile ist bei der Planung des Ablaufs vorher genau zu bestimmen. Position, Größe und Gewicht des Bauteils sind ausschlaggebend für die Art des Hebewerkzeugs (Abb. B 19). Für die Positionierung großer Bauteile werden Transportrahmen, Transporttraversen oder Seilgehänge verwendet, die als Befestigung für Hebewerkzeuge dienen. Stahlbetonfertig-

b

B 22

teile besitzen z. B. Tragösen oder Traganker, die bereits während der Herstellung in die Schalung eingelegt und vergossen werden (Abb. B 22a). Um das Positionieren zu erleichtern und Nachjustieren auf der Baustelle zu vermeiden, sind die Bauteile mit Bezugs- und Passflächen versehen. In einem Arbeitsgang werden die Bauelemente angehoben und positioniert. Zusätzliche Geräte wie Montagelehren und Anschlaghilfen sind dabei hilfreich. Einzeln stehende Stützen und Wände werden bis zum Erreichen der Standsicherheit während der Montage mit schräg stehenden Hilfsstützen oder verstellbaren Justierstützen gegen Kippen gesichert (Abb. B 22b) [13].

Fugen

Fugen entstehen am Stoß zweier Bauteile und prägen sehr deutlich die Gestalt der Fassadenflächen (Abb. B 23). Das Fugenraster wird von den Abmessungen der Bauteile bestimmt, die sich aus den Möglichkeiten der Herstellung, der Gestaltung und den Transportbedingungen ergeben. Fugen müssen zur Vermeidung von Bauschäden bei der Montage sehr sorgfältig ausgeführt werden. Sie dienen dem Maßausgleich zwischen den Bauelementen und müssen alle Anforderungen an Feuchte-, Wärme- und Schallschutz erfüllen. Fugen können konstruktiv oder in Kombination mit Dichtmitteln vor Feuchtigkeit geschützt sein. Der konstruktive Schutz sollte bereits während der Detailplanung berücksichtigt werden. Die durch die vorgefertigten Bauelemente bedingte Fugenzahl lässt sich reduzieren, indem man Bauteile mit einem hohen Vorfertigungsgrad, d.h. möglichst große Elemente, verwendet.

B 23

Toleranzen

Toleranzen beschreiben mögliche Differenzen zwischen Rohmaß und Istmaß eines Bauteils und müssen daher bei der Planung berücksichtigt werden. Das im Entwurf festgelegte Rohmaß wird auf der Baustelle aufgrund von Maßabweichungen nur selten eingehalten. Auch bei der Herstellung eines Bauteils können bereits Größenveränderungen entstehen. Deshalb muss besonders die Verbindungstechnik so konzipiert sein, dass sie Maßabweichungen bis zu einer zulässigen Grenze aufnehmen kann, z. B. durch elastische Fugenausbildungen und Auflager oder Langlöcher für Schraubverbindungen. Die in der DIN-Norm festgelegten Toleranzen sind besonders bei der Entwicklung konstruktiver Details zu berücksichtigen. Toleranzen sind vor allem für Bauweisen mit industriell vorgefertigten Bauelementen von Bedeutung, da aufgrund der begrenzten Bauteilabmessungen mehr Montagefugen entstehen als bei konventionellen Bauweisen [14].

Anmerkungen: [1] Bock, Thomas: Leichtbau und Systeme. In: Detail 07– 08 / 2006, S. 759 [2] Prochiner, Frank u.a.: Automatisierungssysteme im Wohnungsbau. Stuttgart 1999, S. 155 [3] Cheret, Peter u.a.: Informationsdienst Holz, Holzbausysteme, Holzbauhandbuch Reihe 1 Teil 1 Folge 4. Düsseldorf / Bonn 2000, S. 5 [4] ebd. [3] [5] Koncz, Tihamér: Bauen industrialisiert. Wiesbaden 1976, S. 28 [6] ebd. [3] [7] ebd. [3] [8] Herzog, Thomas u.a.: Fassaden Atlas. München / Basel 2004, S. 48 [9] ebd. [8], S. 49 [10] ebd. [8], S. 48 [11] ebd. [8], S. 51 [12] Weller, Konrad: Industrielles Bauen 1. Grundlagen und Entwicklung des industriellen, energie- und rohstoffsparenden Bauens. Stuttgart / Berlin / Köln / Mainz 1986, S. 96 [13] ebd. [12], S. 98 [14] ebd. [5], S. 26

47

Teil C

Tragwerke Materialien im Systembau

50

Stahl Holz Beton

50 51 51

Skelettsysteme

54

Stahlskelettsysteme 55 Konstruktionselemente Verbindungstechniken und -elemente Aussteifungselemente und -systeme Konstruktionsprinzipien Holzskelettsysteme 61 Konstruktionsmaterialien und -elemente Verbindungstechniken und -elemente Aussteifungselemente und -systeme Konstruktionsprinzipien Betonskelettsysteme 68 Konstruktionselemente Verbindungstechniken Aussteifungselemente und -systeme Konstruktionsprinzipien

Abb. C

Paneelsysteme

110

Bauen mit Stahlpaneelen Stahlpaneelbauarten Konstruktionsmaterialien und -elemente Bauen mit Holzpaneelen Holzpaneelbauarten Konstruktionsmaterialien und -elemente Bauen mit Betonpaneelen Betontafelbau Konstruktionselemente Bauen mit Mauerwerkspaneelen und Ziegelelementen Mauerwerk aus Fertigbauteilen Ziegelelemente

111

114

119

124

Raumzellensysteme

160

Raumzellen aus Stahl Raumzellen aus Holz Raumzellen aus Beton

160 162 163

49

C 1.1

Materialien im Systembau Für die Errichtung eines Gebäudes stehen dem Architekten heutzutage die unterschiedlichsten Baustoffe – von konventionellen bis hin zu vorgefertigten – zur Verfügung. Industriell hergestellte Produkte wie beispielsweise Betonfertigteile, Holzwerkstoffplatten oder profilierte Stahlbleche werden immer häufiger verwendet, da sie mit gleichbleibend hoher Qualität kostengünstig hergestellt werden können. Materialeigenschaft und statisches Verhalten entscheiden über die Verwendung für Rohbaukonstruktion, Innenausbau oder Fassade. Speziell für den Systembau sind Glas, Kunststoffe und Aluminium weniger als tragende Elemente geeignet und werden vor allem für Gebäudehüllen genutzt. Hinsichtlich der Fassadensysteme können neben Flachglas auch Profilgläser und Glasbausteine eingesetzt werden. Elemente aus Kunststoff sind in der Regel Platten, Schalen und Kissen. Metalle wie Blei, Bronze und Kupfer können heute mit großer Präzision und einem hohen Vorfertigungsgrad hergestellt werden. Bleche aus Halbedelmetallen eignen sich daher ebenfalls für Paneelelemente im Fassadenbau. Neben profilierten Stahlbauteilen kommen auch Aluminiumprofile als Konstruktionselemente für die Errichtung von Tragwerken zum Einsatz. Bauteile aus Aluminium weisen gegenüber Stahl bei gleichem Gewicht eine 1,5-fach höhere Festigkeit auf, sind allerdings spröder als Stahl und generell teurer in der Herstellung. Im elementierten Bauen bestehen Fertigteilprodukte für Tragkonstruktionen vor allem aus Stahl, Holz und Beton. Sie werden im Folgenden näher erläutert [1].

50

Stahl

»Wahrscheinlich naht die Zeit, in der man ein neues System architektonischer Grundsätze entwickeln wird, das dem Eisenbau vollkommen angepasst ist.« John Ruskin (1819 – 1900) [2] Seit zu Beginn des 19. Jahrhunderts Stahl in Massen hergestellt werden konnte, ist Bauen mit diesem Material von der Vorfabrikation geprägt. Kein anderer Baustoff hat die Konstruktionsmöglichkeiten und das Erscheinungsbild von Gebäuden so radikal verändert wie Stahl, Großmarkthallen, Bahnhöfe und Warenhäuser sind die typischen Beispiele. Die Idee der seriellen Herstellung wurde später besonders von Architekten der Moderne aufgegriffen und weiterentwickelt. Stahl ist ein elastisches Material mit einer hohen Zug- und Druckfestigkeit. Bauteile aus diesem Werkstoff können bis zu der sogenannten Streckgrenze belastet werden. Bei einer Überschreitung dieser Grenze verhält sich das Material plastisch, d. h., erst in diesem Bereich sind Materialverformungen nicht mehr rückgängig zu machen. Baustahl weist eine gleichmäßige Materialqualität auf, die sich vorteilhaft auf die statische Bemessung von Konstruktionen auswirkt. Aufgrund seines hohen Tragverhaltens ermöglicht Stahl in der Bautechnik Konstruktionen mit großen Spannweiten. Stahlbauteile eignen sich aufgrund ihrer hohen Passgenauigkeit bei der Montage besonders für modulare Bauteile in Bausystemen. Die Montage von Stahlkonstruktionen erfolgt in der Regel mit Schraubverbindungen, die z.B. bei temporärer Nutzung eine einfache Demontage ermöglichen. Ein wichtiger Aspekt ist somit die Entwicklung einer einheitlichen Ver-

C C 1.1 C 1.2 C 1.3 C 1.4

Fassade aus vorgefertigten Betonpaneelen, Produktions- und Verwaltungsgebäude in Freiburg (D) 2006, Barkow Leibinger Architekten Montagesystem mit Stahlbautafeln, Centre Le Corbusier, Zürich (CH) 1967, Le Corbusier, Jean Prouvé Waldpavillon in Gulpwald, Willisau (CH) 2003, CAS Chappuis Aregger Sloèr Gitterfassade aus Betonfertigteilen, Laborgebäude, Wageningen (NL) 2006, Rafael Vinoly Auslieferungslager, Chippenham (GB) 1982, Nicholas Grimshaw and Partners C 1.2

bindungstechnik innerhalb eines Systems, die eine schnelle Montage erlaubt. Vorfabrizierte Stahlbauteile werden jedoch nicht nur für Tragkonstruktionen verwendet, sondern beispielsweise in Form von Blechpaneelen auch für raumschließende Elemente und Fassadenbauteile. Durch Falten und Biegen der Stahlbleche können Wände für den Innenausbau eine Stabilität erreichen, die sonst nur durch aussteifende Rippen möglich ist. Neben Stahlkonstruktionen, die in der Regel auf einem gleichmäßigen Raster entwickelt sind, werden heute mithilfe modernster Computertechnik Stahlbausysteme konzipiert, die Konstruktionen mit komplexen Geometrien zulassen. Die innovativen und kostengünstigen Möglichkeiten des Werkstoffs Stahl sind allerdings bei Weitem noch nicht ausgeschöpft. Baustahl kann leicht und vielfältig bearbeitet werden und ist gegenwärtig ein wesentlicher Bestandteil des industriellen Bauens mit wirtschaftlichen und ökologischen Vorteilen. Obwohl seine Herstellung sehr energieintensiv ist, kann das Material zu 100 % wiederverwertet werden. Für den Recyclingvorgang zur Herstellung von Rohstahl werden weltweit mehrere 100 Mio. Tonnen Stahlschrott aus alten Autos, Gebäuden und Brücken verwendet.

Holz

»Holz ist nur ein einsilbiges Wort, doch dahinter verbirgt sich eine Welt voller Schönheit und Wunder.« Theodor Heuss (1884 – 1963) [3] In den letzten Jahren ist vor allem das Bauen mit Holz immer beliebter gewor-

den. Neben Stahl und Beton ist Holz die drittgrößte Werkstoffgruppe im heutigen Bauwesen. Nicht nur ökologische Aspekte, sondern auch die Besinnung auf die Qualitäten dieses natürlichen und heimischen Baustoffs führten zu einem Aufschwung in der Holzindustrie. Neben den traditionell gängigen Anwendungsbereichen entwickelt die Industrie ständig neue Systeme, in Zusammenarbeit mit Universitäten forscht man zudem an der Verbesserung und Optimierung von Holzwerkstoffen. Holz zeichnet sich im Vergleich zu Stahl durch seine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht und hohem Wärmedurchlasswiderstand aus und kann sowohl für Tragwerk, als auch für den Ausbau und die Fassade verwendet werden. Neben Vollholz ermöglichen industrielle Verleimungs- und Pressverfahren die Produktion zahlreicher Holzwerkstoffe aus Holzfasern und Holzspänen. Diese können mit einfachen Recyclingverfahren auch aus Holzabfällen hergestellt werden. Als Halbzeuge in Form von Brettschichtholz, Sperrholz oder Holzfaserplatten lassen sie sich leicht bearbeiten und ermöglichen somit eine hohe gestalterische Freiheit. Bei den heute auf dem Markt angebotenen Holzbausystemen lässt sich eine Analogie zu den traditionellen Konstruktionen wie Fachwerkbau und massivem Blockbau erkennen. Anfang des 19. Jahrhunderts entwickelte sich in Amerika mit der Erfindung der Balloon-Frame-Bauweise ein Vorläufer der heute gängigen Holzrahmenbauweise. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts gab es in Europa bereits erste Versuche in der Holzblockbauweise, die Balloon-Frame-

C 1.3

Bauweise konnte sich aber aufgrund ungenormter Bauteile nicht etablieren. Erst durch das aufkommendem Umweltbewusstsein Ende der 1970er-Jahre gelangte diese Bauweise nach Europa. Sowohl moderne als auch traditionelle Holzbausysteme lassen sich in stabförmige und massive Konstruktionen unterteilen. Moderne Holzbausysteme werden zudem den Konstruktionsprinzipien Skelett-, Wand- und Raumzellenbauweise zugeordnet. Den größten Marktanteil im Holzbau machen heutzutage Holzrahmenelemente und massive Wandtafeln aus. Diese tragenden und flächigen Holzbauteile ermöglichen eine vielfältige Anwendung in den Bereichen Decken-, Wand- und Dachkonstruktion. Sie sind in hoher Qualität kurzfristig lieferbar und erfüllen alle bauphysikalischen Anforderungen. Vollholzwandelemente werden in automatisierter Fertigung produziert und können als Großtafeln und Raumzellen auf der Baustelle in kurzer Zeit montiert werden.

Beton

»Es ist nicht einfach, in diesem Stoff hohe ästhetische Qualitäten zu finden, da er seinem Wesen nach ein Gemisch ist [...] Das Ergebnis ist im besten Fall ein künstlicher Stein, im schlimmsten ein versteinerter Haufen Sand. Für den schöpferischen Geist liegt hier sicherlich eine Versuchung. Die Versuchung, ein so ehrbares Material vor Mißbrauch zu bewahren [...] Denn der Beton ist ein plastisches Material, dem man bisher noch keine Gelegenheit gegeben hat, eine seinem Wesen entsprechende Form anzunehmen.« Frank Lloyd Wright (1867 – 1959) [4]

51

Beton ist im Gegensatz zu Stein, Stahl und Holz kein homogener Baustoff, sondern ein heterogenes Gemisch aus Zement, Wasser, Zuschlag, Zusatzmitteln und Zusatzstoffen. Die Variation der Bestandteile in Art und Menge bestimmt die Eigenschaften dieses Materials. Beton ist im Bauwesen aufgrund hoher Belastbarkeit und Gestaltungsvielfalt ein weitverbreiteter Werkstoff. Besonders im Verbund mit Stahl sind alle Konstruktionsprinzipien – von der Skelett- über Paneelbis zur Raumzellenbauweise – möglich. Meist werden diese Bauweisen kombiniert, so kann z. B. bei einem Gebäude die Tragstruktur aus einem Betonskelett bestehen, dessen Ausfachung anschließend mit vorgefertigten Holztafelelementen erfolgt. Stahlbeton ist hinsichtlich der guten Verfügbarkeit von Stahl und Beton ein kostengünstiger Baustoff, der mit einfachen Fertigungstechniken hergestellt werden kann. Aufgrund dieser Eigenschaften ist Stahlbeton für die serielle Produktion von Fertigteilen besonders geeignet. Vorfabrizierte Betonbauteile werden im Gegensatz zu Bauelementen aus Ortbeton nicht auf der Baustelle, sondern im Werk hergestellt. Ein Vorteil besteht darin, dass aufwendige Schalungsarbeiten vor Ort entfallen und die Produktion witterungsunabhängig abläuft. Die Herstellung von Betonfertigteilen erfolgt in stehenden oder liegenden Stahl- oder Kunststoffformen, wodurch gleichzeitig Oberflächen mit Sichtbetonqualität geschaffen werden können. Bei der liegenden Produktion wird der Beton auf Schaltischen in eine Form gegossen und auf der offenen Seite manuell geglättet. Durch Strukturen in der Schalung sowie durch spezielle mechanische oder chemische Oberflächenbehandlungen kann

52

das Erscheinungsbild der Betonfertigteile bereits während der Herstellung bestimmt werden. Die Verwendung vorgefertigter Bauelemente aus Beton reicht vom Rohbau eines Gebäudes bis hin zur Fassadengestaltung. Bei den Ausführungsvarianten von Fassaden unterscheidet man dabei in einschichtige bzw. zweischichtige vorgehängte Wandtafeln und Sandwichelemente. Die serielle Fertigung ermöglicht eine kostengünstige Herstellung von Sonderelementen wie z.B. Treppen. Mithilfe modernster Produktionsverfahren ist heute zudem die Herstellung passgenauer Betonfertigteile für die unterschiedlichsten Bauvorhaben möglich. Fertigungstechnische und transportbedingte Beschränkungen bestimmen dabei allerdings die Größe der Bauteile.

Anmerkungen: [1] Herzog, Thomas u.a.: Fassaden Atlas. München/ Basel 2004, S. 183 [2] Ruskin, John: Seven lamps of Architecture. London 1849, S. 33 [3] Spring, Anselm u.a.: Holz. Das fünfte Element. München 1999, S.14 [4] Kind-Barkauskas, Friedbert u.a.: Beton Atlas. München / Köln / Düsseldorf 1995, S.27

C 1.4

53

C 2.1

Skelettsysteme Skelettsysteme bilden aus linearen Bauteilen wie Stützen und Trägern ein Stabwerk. Im Zusammenwirken mit Aussteifungselementen sind sie eine in sich stabile Konstruktion, die sowohl vertikale als auch horizontale Lasten aufnehmen kann. Bei Gebäuden, deren Tragstruktur als Skelett konzipiert ist, werden tragende Elemente konstruktiv und funktional klar von den nichttragenden Elementen der Außenhülle und des Innenausbaus getrennt. Generell gilt bei der Planung von Skelettsystemen, dass die Tragstruktur und die Ausbildung der Knotenpunkte im Kontext mit Ausbau- und Fassadensystemen entworfen werden müssen, Außen- und Innenwände sind nicht tragend. Das tragende Skelett liegt entweder innerhalb oder außerhalb der Gebäudehülle. Hinsichtlich des Wärmeschutzes wird ein innen liegendes Skelett bevorzugt, die Außenhülle kann somit wärmebrückenfrei gedämmt und konstruiert werden. Der Raumabschluss erfolgt durch ausfachende Wandsysteme oder nichttragende Raumzellen. Bei einem Skelettsystem sind die Träger als Einfeldträger zwischen gebäudehohen Stützen gespannt oder liegen als Durchlaufträger auf geschosshohen Stützen auf. Die Träger sind auf Biegung beansprucht, da sie die Lasten der Deckenplatte und Dachkonstruktion abtragen. Die Stützen nehmen die vertikalen Lasten aus dem Träger auf und leiten sie in die Fundamente ab. Bei der Planung eines Skelettsystems ist die Stützenanordnung sinnvoll mit der Grundrissorganisation abzustimmen. Innerhalb eines Stützenrasters ist eine flexible Nutzung des Gebäudes möglich. Aussteifungselemente nehmen z. B. durch Wind verursachte Horizontalkräfte auf und

54

stabilisieren die Skelettkonstruktion. Die Aussteifung kann entweder horizontal durch Deckenscheiben oder vertikal durch Wandscheiben, Diagonalverbände, Rahmen, biegesteife Eckverbände, eingespannte Stützen oder Kerne erfolgen (Abb. C 2.1). Bei der Planung sollte das Aussteifungskonzept frühzeitig festgelegt werden, da die Art der Aussteifung einen hohen Einfluss auf Raumnutzung und Fassadengestaltung hat. Aussteifungselemente in der Ebene der Außenhaut sind vorteilhaft für eine freie Grundrissgestaltung. Biegesteife Eckverbände ermöglichen dabei durchgehende Fassadenflächen, da auf Auskreuzung und Diagonalverbände in den Feldern verzichtet werden kann. Die Verbindungstechnik und die Wahl der Profile sind maßgebend für die Gestalt einer Skelettkonstruktion. Besonders der Knotenpunkt, der alle tragenden und aussteifenden Elemente verbindet, wird während der Detailplanung präzise und sorgfältig entwickelt [1].

C 2.1

Aussteifungssysteme im Skelettbau a Rahmen mit biegesteifen Eckverbänden b Diagonalverbände c Wandscheiben d Kerne C 2.2 frei geformte Tragstruktur eines Stahlskeletts, Guggenheim Museum, Bilbao (E) 1997, Frank O. Gehry a Skelettstruktur b Gebäudehülle aus Titanplatten C 2.3 Zusammenwirken von Aussteifungs- und Fassadenelementen im Stahlskelettbau, Haus in Shimgamo (J) 1994, Waro Kishi and Associates C 2.4 Explosionsisometrie, Haus in Shimgamo

a

b

Stahlskelettsysteme

den. Um eine einfache Montage und Demontage zu ermöglichen, ist die Wahl der richtigen Verbindungstechnik wichtig.

Seit der Entwicklung des modernen Stahlbaus werden Stahlskelettsysteme als Konstruktionsprinzip für die unterschiedlichsten Gebäudetypen eingesetzt. Stützen und Träger aus Profilstahl bilden dabei ein Stabwerk, das mit schlanken Querschnitten und geringem Gewicht hohe Tragfestigkeit erzielt und große Stützenabstände zulässt. Dadurch sind große Spannweiten mit wenigen Bauelementen möglich, wirtschaftlich sind dabei 6 bis 18 m [2]. Für die Abmessung der Stahlbauteile gilt weltweit die Maßeinheit Millimeter. Beim Entwerfen werden Stützen- und Trägerabstände mithilfe eines Strukturrasters festgelegt. Der Einsatz von Computern erlaubt heutzutage in Planung und Konstruktion eine Abkehr von orthogonalen Tragstrukturen und ermöglicht die Umsetzung beliebig geformter Skelettstrukturen (Abb. C 2.2).

C 2.2

C 2.3

Konstruktionselemente

zeugprodukten weiterverarbeitet wird. Bauhalbzeuge aus Gusseisen und -stahl werden in einem Arbeitsgang durch das Gießen des noch flüssigen Rohmaterials in Formen hergestellt (Abb. C 2.6, S. 56).

Der Herstellungsprozess für Bauhalbzeuge aus dem Rohstoff Stahl setzt sich aus den Verfahren Urformen und Warm-, bzw. Kaltformen zusammen. Beim Urformen wird durch taktweises Blockgießen oder kontinuierliches Stranggießen eine Urform erzeugt, die durch Warm- oder Kaltwalzen zu verschiedenen Bauhalb-

Profilstahl Profilstähle sind Bauhalbzeuge, die im Stahlbau für Stützen und Träger verwendet werden. Baustahl wird in den Qualitäten S 235 bis S 355 (DIN EN 10 027) sowie den hochfesten Stahlsorten StE 460 und StE 690

Beim Skelettbau werden Lasten über Träger und Stützen in die Fundamente abgeleitet. Aussteifungselemente in horizontaler und vertikaler Richtung gewähren die Stabilität der Konstruktion. Die Elemente des Tragwerks bestehen aus Walzprofilen, Hohlprofilen oder zusammengesetzten Bauteilgruppen. Die horizontale Aussteifung erfolgt durch Deckenplatten oder liegende Fachwerkverbände. Vertikal kann das tragende Stahlgerippe durch biegesteife Eckverbindungen, Dreieckverbände oder Wandscheiben ausgesteift werden (Abb. C 2.3 und 2.4). Für Skelettbausysteme werden alle tragenden Bauteile im Werk vorgefertigt und anschließend zur Baustelle transportiert. Die Bauteile können mit entsprechendem Hebewerkzeug direkt vom Montagefahrzeug in die Einbaustelle gehoben werC 2.4

55

C 2.5

mit Chrom hochveredelte Stahlstütze, Haus Tugendhat, Brünn (CZ)1930, Ludwig Mies van der Rohe C 2.6 Verfahren zur Herstellung von Bauhalbzeugen und Bauteilen aus Stahl a Herstellungsprozess von Bauhalbzeugen b Herstellungsverfahren von Bauteilen und Bauteilgruppen C 2.7 Fachwerkträger a Schwere Fachwerkträger, Anschluss Verbundstäbe an Gurte mit zwei Knotenblechen

b Leichte Fachwerkträger, Anschluss Verbundstäbe an Gurte mit einem Knotenblech c Fachwerkträger aus Profilstahl d Fachwerkträger aus Rundstahl C 2.8 Wabenträger C 2.9 Profilarten a Winkel- und Kleinprofile b Hohlprofile c Rund- und Vierkantstahl d Breitflanschprofile e Normalprofile f Profile mit parallelen Flanschen C 2.10 Abmessungen und Gewicht von Stahlprofilen

C 2.5

hergestellt. Für Stahlskelettkonstruktionen kommen Stabstahl, Formstahl und Hohlprofile in unterschiedlichsten Querschnitten und Dimensionen zum Einsatz. Für Stützen verwendet man in der Regel Breitflanschträger, Rechteckoder Rundprofile, für Träger schwere Walzprofile oder Kombinationen verschiedener Profile [3] (Abb. C 2.9).

struktionen verwendet. Für Anschlüsse mit Schraubverbindungen sind sie weniger geeignet.

Normalprofile INP und UNP Aufgrund ihrer schrägen Flansche werden Normalprofile für geschweißte Kon-

Profile mit parallelen Flanschen IPE, UPE Durch ihre geringe Flanschbreite sind IPE-Profile weniger zur Aufnahme von

Breitflanschprofile HEA, HEB, HEM Breitflanschprofile können aufgrund ihrer großen Flanschbreite hohe Lasten und Torsionsbeanspruchung aufnehmen und werden für Träger und Stützen benutzt.

Bauhalbzeug projektneutral

mechanisch Bearbeiten

Beschichten

Fügen

Profile

Bohren

Verzinken

Schrauben

Sägen

Kunststoff beschichten

Stecken Klemmen

Rohre Schneiden

Bleche

Stanzen

Folien beschichten Lackieren

Nieten Schweißen Kleben

Bauteile, Baugruppen projektspezifisch Wandbauteile Wandrahmen, Wandelemente Sandwichelemente Deckenbauteile Deckenelemente Dachelemente Skelettbauteile Stützen und Träger aus Profilen, Fachwerk-, Gitter-, Wabenträger

Druckkräften geeignet und werden daher vor allem als Biegeträger eingesetzt. UPE-Profile eignen sich aufgrund ihres C-förmigen Querschnitts als Randträger für Deckenkonstruktionen. Sie können paarweise an Stützen angeschlossen werden, wodurch eine Zangenkonstruktion entsteht. Hohlprofile Hohlprofile sind in ihren Querschnitten quadratisch, rechteckig oder rund. Sie werden in der Regel als Stützen oder als Element für Fachwerkträger verwendet und sind ideal für zentrische Belastungen. Man unterscheidet kaltgewalzte RRK-Profile, die leichter und kostengünstig als warmgewalzte RRW-Profile sind. Letztere weisen eine höhere Knicksteifigkeit auf. Rund- und Vierkantstahl RND, VKT Bei Zugbeanspruchungen sind vor allem Bauteile aus Rund- und Vierkantstahl von Vorteil. Sie können mit größerem Querschnitt auch als Druckglieder in Betonverbundstützen dienen.

a

Urformen

Warmumformen

Kaltumformen

Warmwalzen kontinuierlich Blockgießen taktweise Stranggießen kontinuierlich

Strangpressen taktweise Formguss taktweise b

56

1

Profile, Rohre, Bleche glatte Oberfläche hohe Maßgenauigkeit

2

10

Rollformen kontinuierlich

Profile, Rohre, Bleche glatte Oberfläche mittlere Maßgenauigkeit

3

11

Abkanten Tiefziehen taktweise

Blechformteile, Profile glatte Oberfläche mittlere Maßgenauigkeit

4

7

Profile, Rohre glatte Oberfläche hohe Maßgenauigkeit

5

8

Formgussstücke Stahlguss, Gusseisen mittlere Maßgenauigkeit

6

Kaltwalzen kontinuierlich Warmwalzen kontinuierlich

Produktart Profile, Rohre, Bleche raue Oberfläche geringe Maßgenauigkeit

c

9 a

C 2.6

12

13 b

d

a c

b

d C 2.7

Winkel- und Kleinprofile Winkel- und Kleinprofile benutzt man für Schlosserarbeiten, Geländer, Fenster oder Türen. Tragende Funktion können sie als Zugelement in Fachwerkträgern übernehmen [4] (Abb. C 2.10). Bauteile aus Stahlprofilen Vorgefertigte Bauteile werden aus projektneutralen Bauhalbzeugen, d.h. Stahlprofilen, durch mechanisches Bearbeiten, Fügen und Beschichten hergestellt. Im Stahlbau sind dies beispielsweise Fachwerkträger, Lochstegträger oder Rahmen. Die Fertigung der Bauteile erfolgt durch Bohren, Sägen, Schneiden oder Stanzen von Bauhalbzeugen, die anschließend durch Schrauben, Schweißen oder Stecken gefügt werden. Als Korrosionsschutz dienen Beschichtungen aus Zink, Kunststoff oder Lack. Fachwerkträger Fachwerkträger bestehen aus Obergurt, Untergurt und diagonal angeordneten Verbundstäben. Bei Belastung werden

a

14

15

16 e

17

18 f

1 Winkelstahl – rundkantig, gleichschenklich 2 Winkelstahl – rundkantig, ungleichschenklich 3 T-Stahl – rundkantig, hochstegig 4 U-Stahl 5 Z-Stahl – Normalprofil 6 Flachstahl b 7 HEA 8 HEB 9 HEM c 10 INP 11 UNP d 12 IPE 13 UAP e 14 Rechteckig 15 Quadratisch 16 Rund f 17 RND 18 VKT C 2.9

die Fachwerkstäbe nur auf Druck oder Zug beansprucht. Da keine Biegebeanspruchungen auftreten, kann die Dimensionierung der Träger optimiert werden. Mit geringem Materialeinsatz können somit große Stützenabstände überspannt werden. Die Verbindung von Obergurt, Untergurt und Verbundstäben erfolgt gelenkig. Bei schweren Fachwerkträgern aus Profilstahl werden Gurte und Verbundstäbe mit jeweils zwei Knotenblechen verbunden, die senkrecht zur Flanschebene des Gurtträgers verschweißt sind. Die Flansche der Verbundstäbe können anschließend mit den Knotenblechen verschweißt oder verschraubt werden. Leichte Fachwerkträger benötigen nur ein Knotenblech für die Verbindung. Bei Fachwerkträgen aus Stahlhohlprofilen erfolgt die Verbindung mit stumpf geschweißten Anschlüssen. Die Träger erlauben eine ungehinderte Führung der Versorgungsleitungen in Trägerebene (Abb. C 2.7).

Bezeichnung

Wabenträger / Lochstegträger Wabenträger werden aus IPE-, HEA- oder HEB-Profilen hergestellt. Dazu wird der Steg eines Vollwandträgers – entsprechend statischer Nachweise – mit zwei wellenartigen oder einem geraden Schnitt aufgetrennt, und die zwei Teile anschließend mittels Schweißverbindungen versetzt wieder zusammengefügt. Die statische Höhe lässt sich so bei gleichbleibender Materialmenge und Eigengewicht vergrößern. Wabenträger eignen sich vor allem bei großen Spannweiten zur Übertragung der Biegemomente. Durch die so entstandenen Aussparungen in den Stegen, deren maximaler Durchmesser 70 % der Trägerhöhe beträgt, können zudem Installationsleitungen gelegt werden (Abb. C 2.8) Verbindungstechniken und -elemente

Die Art der Verbindung und die dazu nötigen Verbindungsmittel richten sich nach Verwendung des Bauteils und dessen Funktion in einem Bausystem. Im Stahl-

kleinste Abmessung (h x b)

Breitflanschträger HEA leichte Reihe HEA 100 HEB normale Reihe HEB 100 HEM verstärkte Reihe HEM 100 Normalprofile INP UNP

C 2.8

INP 80 UNP 65

Profile mit parallelen Flanschen IPE IPE 80 IPET IPET 80 UPE UPE 80

größte Abmessung (h x b)

(96 ≈ 100 mm) 16,7 kg/m (100 ≈ 100 mm) 20,4 kg/m (120 ≈ 106 mm) 41,8 kg/m (80 ≈ 42 mm) (65 ≈ 42 mm)

HEA 1000 HEB 1000 HEM 1000

(990 ≈ 300 mm) 272,0 kg/m (1000 ≈ 300 mm) 314,0 kg/m (1008 ≈ 302 mm) 349,0 kg/m

5,9 kg/m 7,1 kg/m

INP 550 UNP 400

(550 ≈ 200 mm) 166,0 kg/m (400 ≈ 110 mm) 71,8 kg/m

(80 ≈ 46 mm) 6,0 kg/m (40 ≈ 46 mm) 3,0 kg/m (80 ≈ 50 mm) 37,9 kg/m

IPE 600 IPET 600 UPE 400

(600 ≈ 220 mm) 122,0 kg/m (300 ≈ 220 mm) 61,2 kg/m (400 ≈ 115 mm) 72,2 kg/m

Hohlprofile RRW/RRK quadratisch RRW 40 ≈ 40 (40 ≈ 40 mm) RRW/RRK rechteckig RRW 50 ≈ 30 (50 ≈ 30 mm) ROR rund ROR 21,3 (Ø 21,3 mm)

3,4 kg/m 3,6 kg/m 0,9 kg/m

RRW 400 ≈ 400 (400 ≈ 400 mm) 191,0 kg/m RRW 400 ≈ 4200 (400 ≈ 200 mm) 141,0 kg/m ROR 813 (Ø 813 mm) 159,0 kg/m

Rund- und Vierkantstahl RND RND 10 VKT VKT 10

0,6 kg/m 0,3 kg/m

RND 500 RKT 200

(Ø 10 mm) (6 ≈ 6 mm)

(Ø 500 mm) 1540,0 kg/m (200 ≈ 200 mm) 314,0 kg/m C 2.10

57

a

d

b

c

e

f

bau unterscheidet man zwischen festen und lösbaren Verbindungen. Feste Verbindungen Nieten Trotz der hohen ästhetischen Qualität dieser Verbindungstechnik wird die kraftschlüssige Nietverbindung nur noch im Denkmalschutz oder bei der Reparatur genieteter historischer Konstruktionen eingesetzt, da sie aufgrund des hohen Arbeitsaufwands nicht wirtschaftlich ist. Bei der klassischen Vollnietentechnik wird die weißrot glühende Niete aus dem Nietofen genommen, mit der Drahtbürste entzundert und in das Nietloch eingesetzt. Für die erforderliche Presskraft sorgen Niethämmer, Nietpressen oder Nietautomaten. Schweißen Stahlbauteile wie beispielsweise Einzelelemente von Fachwerkträgern können mittels elektrischem Lichtbogen- oder Gasschmelzschweißen verbunden werden. Man unterscheidet den Schweißvorgang in handgeführte oder automatisierte Schweißungen. Vor dem Schweißen müssen die Bauteile vorjustiert werden.

b C 2.11

C 2.12

Lösbare Verbindungen Schrauben Schraubverbindungen zählen im Stahlbau zu den wichtigsten lösbaren Verbindungen, die einen späteren Austausch von Bauteilen und die Demontage einer Konstruktion zulassen. Sie machen es möglich, Skelettkonstruktionen innerhalb kurzer Zeit zu errichten. Schrauben können auf Zug und Abscherkräfte belastet werden. Sie ermöglichen den kraftschlüssigen Zusammenschluss von Bauteilen wie beispielsweise Träger an Stütze (Abb. C 2.11). Bei frei liegenden Skelettkonstruktionen bestimmen die Schrauben maßgeblich die Gestaltung der Knotenpunkte und müssen daher im Entwurf berücksichtigt werden (Abb. C 2.13).

der Krafteinleitung erhalten Träger und Stützen in Flanschebene eine zusätzliche Verstärkung durch Rippen. Die Ausbildung der Rahmenecke bei Schraubverbindungen folgt dem Prinzip der Schweißverbindung. Die hochfeste Verschraubung nimmt Querkräfte und Biegemomente auf (Abb. C 2.14).

Aussteifungselemente und -systeme

Rahmenecken Biegesteife Rahmenecken können im Stahlbau geschweißt oder geschraubt werden. Träger und Stützen werden an ihren Enden mit einer Kopfplatte verschweißt. Je nach Konstruktionsart wird die Kopfplatte mit dem Flansch der Stütze oder des Trägers verbunden. Im Bereich

b

b C 2.13

Diagonalverbände Skelettkonstruktionen, bei denen die Anschlusspunkte zwischen Stützen und Trägern gelenkig ausgebildet sind, können mit diagonal liegenden Verbandstäben ausgesteift werden. Die Knotenpunktausbildung richtet sich nach dem Gewicht der Verbandstäbe. Leichte Verbandstäbe sind meist Winkelprofile, die mit einem Knotenblech verschweißt oder verschraubt werden, das am Anschlusspunkt zwischen Träger und Stütze befestigt ist. Bei schweren Verbandstäben wie beispielsweise T-Profilen werden zwei Knotenbleche benötigt, die parallel am Anschlusspunkt zwischen Träger und Stütze jeweils am Rand des Flansches befestigt sind. Die Flansche des Verbundstabs werden mit den Knotenblechen verschweißt oder verschraubt [5] (Abb. C 2.12). Scherwände Zum Abtragen großer Horizontalkräfte sind Scherwände aus Stahlblech geeignet. Als ausfachendes Element schließen sie die Felder zwischen Stützen und Trägern. Die Verbindung der Bleche mit den Profilen erfolgt allseitig kraftschlüssig durch Schweißen oder Schrauben. Bei geringen Horizontalkräften kann das Stahlskelettes auch durch Wände aus Mauerwerk oder Beton ausgesteift werden. Bei vorgefertigten Betonscheiben werden stählerne Knotenbleche in die Ecken der

a

a

58

a

C 2.14

a

b

c

d C 2.15

Platten einbetoniert und mit Rundstählen oder Kopfbolzendübeln verankert. Die Betonwand wird mit einer Schraubverbindung an die Stahlkonstruktion angeschlossen, die zur Montage nötige Fuge zwischen Kopfplatte und Betonscheibe anschließend mit Fugenmörtel vergossen. (Abb. C 2.15) Geschossdecken Bei Stahlskelettkonstruktionen sind die Geschossdecken vorgefertigte Betonplatten oder Stahlprofilbleche, die auf Vollwand-, Waben- oder Fachwerkträgern aufliegen. Der statische Verbund von Deckenplatte und Träger erhöht die Tragfähigkeit der Deckenkonstruktion und verringert so deren Durchbiegen. Ein besonders wirtschaftliches System für Geschossdecken im Stahlskelettbau ist die sogenannte Slim-Floor-Decke (Abb. C 2.16). Die speziell dafür entwickelten Träger dienen als Auflager für die vorgefertigten Hohldeckenplatten, die Elemente Deckenträger und -platte liegen bei diesem System in einer Ebene. Durch das Schließen der Fugen zwischen den einzelnen Platten mit Beton entsteht ein Verbundelement. Die statischen Eigenschaften entsprechen so einer Unterzugdecke mit Verbundkonstruktion.

der Stahlplatte können Anschlussteile angeschweißt werden. • Die Betonwand wird mit Aussparungen versehen, in die Auflagerplatten aus Stahl eingelegt und im Beton verankert werden. Die Stahlträger werden in die Aussparungen eingesetzt und mit der Wand verbunden, indem der Flansch des Trägers anschließend mit der Stahlplatte verschraubt wird. (Abb. C 2.17) C 2.16

C 2.11

C 2.12

C 2.13 C 2.14

Kerne Ist bei Stahlskelettkonstruktionen das aussteifende Element ein Betonkern, müssen Stahlträger und Deckenplatten an die Wände des Kerns angeschlossen werden. Hierfür gibt es drei Möglichkeiten: • Anschlussteile aus Stahl werden in die Wände des Kerns einbetoniert. Der Steg des Trägers wird mittels Schraubverbindung angeschlossen. • Eine Stahlplatte wird bündig in die Wand einbetoniert und verankert. Auf

C 2.15

C 2.16 C 2.17

Schraubanschlüsse von Stütze und Träger a gelenkiger Anschluss mit geschweißter Anschlusslasche b biegesteifer Anschluss mit eingeschweißten Rippen und angeschweißter überstehender Stirnplatte c biegesteifer Anschluss mit eingeschweißten Rippen und angeschweißter Stirnplatte d gelenkiger dreidimensionaler Anschluss e biegesteifer dreidimensionale Anschluss f biegesteifer dreidimensionaler vorgefertigter Anschluss Anschluss leichter und schwerer Diagonalverbände in einer Skelettkonstruktion a mit einem Knotenblech b mit zwei Knotenblechen geschraubter Anschluss von Stahlprofilen a Verbindung mit Stahlplatten am Flansch b Verbindung mit Stahlplatten am Steg Rahmenecken a geschweißt b geschraubt Scherwände a Mauerwerkscheibe für geringe Horizontalkräfte b Stahlblechwand gegen Beulen ausgesteift c Betonfertigplatte d Betonfertigplatte mit Knotenblech schlanke Deckensysteme (Slim-Floor-Decke) Kerne a Anordnung von einem aussteifenden Kern im Gebäude b Anordnung von zwei aussteifenden Kernen im Gebäude c Anschlussteil aus Stahl im Kern einbetoniert d Stahlplatte bündig im Kern verankert e Kernwand mit Aussparung für den Anschluss eines Stahlträgers

a

b

c

d

e C 2.17

59

C 2.18 C 2.19 C 2.20 C 2.21 C 2.22

Rahmen mit durchlaufenden Trägern Rahmen mit durchlaufenden Stützen ungerichtetes Skelett Dywidag-Programmbau-System a Dreidimensionaler Knotenpunkt b Explosionsisometrie Raumfachwerk a Prinzipisometrie b Ansicht c Ansicht Knotenpunkt d Schnitt Knotenpunkt

a

Konstruktionsprinzipien

C 2.18

Rahmen mit durchlaufenden Trägern Die Tragstruktur wird durch Rahmen gebildet, die in einem bestimmten Abstand zueinander aufgestellt sind. Die durchlaufenden Träger, die auf den Stützen aufliegen, müssen im Bereich der Krafteinleitung in die Stütze mit Rippen verstärkt werden. Durch die biegesteife Verbindung von Träger und Stütze ist der Rahmen stabil. Für die Ableitung von Horizontalkräften steifen Diagonalverbände oder Vertikalscheiben das Tragwerk in Längsrichtung aus (Abb. C 2.18). Rahmen mit durchlaufenden Stützen Die Anordnung der Rahmen erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie bei Rahmen mit durchlaufenden Trägern. Da die Träger in diesem Fall zwischen den Stützen montiert sind, wirken sie als Einfeldträger und müssen daher eine größere statische Höhe haben. Die Höhe der Decken- oder Dachkonstruktion kann durch die Verlegung der Deckenkonstruktion in die Ebene der Träger reduziert werden (Abb. C 2.19).

C 2.19

Ungerichtetes Skelett Die Tragstruktur wird aus durchlaufenden Stützen gebildet, die in den Kreuzungspunkten eines quadratischen Rasters angeordnet sind. Die Stützen sind RHSProfile, die den Trägern, HEA-Profile, allseitig gleiche Anschlussmöglichkeiten bieten. Um diese gleichmäßig zu belasten, wechselt die Spannrichtung der Deckenabschnitte von Feld zu Feld. Träger und Decken liegen in einer Ebene [6] (Abb. C 2.20).

} DYWIDAG-Programmbau-System (Dyckerhoff & Widmann AG) Bei diesem System werden die Elemente zu offenen Rahmenstrukturen zusammengefügt, zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten erlauben eine große Gestaltungsfreiheit und unterschiedliche Ausbau- und Ausstattungsmethoden. Die Wandausfachungen der Fassaden bestehen aus vorgefertigten Holzrahmen- oder Sandwichelementen. Betonfertigteile werden als Decken in die Konstruktion eingelegt. Das tragende System baut auf dem Rastermodul mit den Maßen 2,75 ≈ 5,50 ≈ 2,75 m (B / T / H) auf (Abb. C 2.21). • Einsatzbereiche: Wand, Decke, Dach • Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser

a 1 1

1 2

2

C 2.20

60

2 3

Stütze: Stahlholprofil, quadratisch Hakenplatte Träger: Stahlholprofil, rechteckig, mit Anschlusselement

b

3

C 2.21

c

b

d C 2.22

Raumfachwerke Ein Raumfachwerk wird aus zwei Grundelementen aufgebaut: Hohlprofilstäbe und kugelförmige Knotenpunkte mit bis zu 18 Anschlussmöglichkeiten werden zu einem Tragwerk gefügt. Die Stäbe sind von unterschiedlicher Länge und unterschiedlichem Durchmesser, die konischen Endstücke sind als Schraubbolzen ausgeführt, um sie in die Bohrungen der Knoten einzuschrauben. Das Tragwerk aus einer Unter- und Obergurtebene mit dazwischen liegenden Raumdiagonalen bildet die Struktur des Raumfachwerks, das aus den leicht zu montierenden Elementen zusammengefügt werden kann. Max Mengeringhausen konzipierte mit dem MERO-Knoten bereits 1942 einen Knotenpunkt für Schraubverbindungen, der noch heute bei räumlichen Tragwerken eingesetzt wird. Die hohe Belastbarkeit bei geringem Eigengewicht ermöglicht weitgespannte, stützenfreie Dachbzw. Raumtragwerke. Für den Architekten oder Planer bietet diese Konstruktion somit ein Höchstmaß an Planungsund Gestaltungsfreiheit (Abb. C 2.22).

Holzskelettsysteme

Die Holzskelettbauweise ist eine Weiterentwicklung des traditionellen Fachwerk- und Ständerbaus. Analog zum Stahlskelettbau bestehen stabförmige Holztragwerke aus Stützen und Balken. Als Aussteifung dienen diagonal gespannte Zug- bzw. Druckverstrebungen, mit dem Skelett verbundene Wandscheiben oder gebäudehohe massive Kerne. Der Unterschied der Holzskelettbauweise gegenüber anderen Holzbausystemen liegt darin, dass die Tragstruktur

von den raumschließenden Elementen unabhängig ist. Die Elemente moderner Holzskelettbauweisen bestehen in der Regel aus Vollholz oder hochwertigem Brettschichtholz, das man allgemein als Bauholz bezeichnet. In der Holztechnik wird es nach Tragfähigkeit, Holzfehlern und Jahresringbreiten beurteilt und in drei Güteklassen eingeteilt. Die Gütebedingungen sind in der DIN 4074 geregelt. Der Planer entscheidet, welche Qualität der Holzwerkstoffe für eine Konstruktion verwendet werden soll. Der Holzquerschnitt richtet sich dabei nach dem Tragverhalten und den Brandschutzbestimmungen. Er kann in Abhängigkeit von Belastung und Spannweite optimiert werden. Handwerkliche Holzverbindungen werden immer häufiger durch ingenieurtechnische Verbindungsmittel abgelöst. Die Anschlüsse werden dabeimit Knoten- und Schlitzblechen oder mittels kraftschlüssiger Dübelverbindungen ausgebildet. Holzskelettsysteme eignen sich prinzipiell für die unterschiedlichsten Gebäudetypen – von Hallen bis zu niedrigen Geschossbauten. Dabei sind verschiedene Konstruktionsarten möglich, die sich in der Ausbildung der Stützen und Träger sowie in der Art der Verbindungen unterscheiden. Konstruktionsmaterialien und -elemente

Vollholz (VH) Vollholz nach DIN 1052-1 ist Nadel- und Laubholz und wird im Sägewerk zu Kanthölzern, Bohlen, Brettern und Latten aus einem Baumstamm geschnitten. Gleichmäßig gewachsene Nadelbäume werden durch Entrinden bereits zu Rundhölzern verarbeitet. Bauhölzer aus Vollholz werden zur Unter-

teilung für die statische Bemessung nach den Güteklassen S 7, S 10 und S 13 sortiert. Sie entsprechen den früheren Güteklassen I, II und III. Vollholz der Sortierklasse S 10 wird als Konstruktionsvollholz bezeichnet. Vollhölzer können für alle Holzbauweisen verwendet werden. Maßabweichungen durch Quellen und Schwinden sind bei der Planung von Holzkonstruktionen zu berücksichtigen. Brettschichtholz (BSH) Brettschichtholz nach DIN 1052-1/A1 besteht aus mindestens drei Lagen Brettern, die faserparallel angeordnet sind und unter Druck zu stabilen Bauteilen verleimt werden. Die Festigkeitswerte von Brettschichtholz sind gegenüber Vollholz günstiger, da nur Hölzer ohne Bauteilfehler wie Schwindrisse und Astlöcher verwendet werden. Im Vergleich zu Vollholz erlauben tragende Elemente aus Brettschichtholz bei gleichem Querschnitt größere Spannweiten. Profilträger Profilträger bestehen aus Obergurt, Untergurt und Steg. Ihr Einsatz beschränkt sich auf biegebeanspruchte Bauteile, die Druck- und Zugkräfte im Ober- und Untergurt abtragen. Profilträger benötigen zwar mehr Konstruktionshöhe als Elemente einer Massivkonstruktionen, verfügen aber dafür über ein günstigeres Verhältnis von Tragfähigkeit und Eigengewicht. Hersteller bieten meist Profilträger aus verschiedenen Hölzern mit unterschiedlichem Aufbau für ein Bausystem an [7]. Nachfolgend werden anhand von zwei Beispielen Stegträger beschrieben, die sich aus verschiedenen Holzwerkstoffen zusammensetzen.

61

1 2

Verbindung Stütze-Träger mit Balkensteg und Rillennägeln a Schnitt Nebenträger b Schnitt Hauptträger C 2.24 a Agepan Träger mit Gurten aus Vollholz und Steg aus Holzfaserplatten b Deckenaufbau mit Agepan Trägern und Installationsleitungen C 2.25 TJI-Träger a TJI-Träger als Bauhalbzeug für weitere Verarbeitung b Herstellung einer Ständerkonstruktion aus TJI-Trägern

2

1

C 2.23

4 3

a

1 2 3 4

4

3

Stütze Nebenträger Hauptträger Balkensteg mit Rillennägeln

b C 2.23

} AGEPAN Trägersystem (Glunz AG) Der AGEPAN Träger ist eine Kombination von Ober- und Untergurt aus Vollholz und einem Steg aus Holzfaserplatten oder OSB-Platten. Der Steg hat eine Dicke von 8 mm. Die Trägerhöhen variieren zwischen 160 und 500 mm. Der Steg aus OSB Platten ist 12 mm, für hochbelastbare Trägerquerschnitte 15 mm stark. Es werden Träger mit 12mm dickem Steg in Höhen zwischen 200 und 400 mm, sowie Träger mit 15 mm dickem Steg in Höhen zwischen 240 und 320 mm angeboten (Abb. C 2.24). ¤Einsatzbereiche: Wand, Decke, Dach ¤Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, Büro- und Verwaltungsbauten, Schulen und Kindergärten

} TJI-Träger (Trus Joist sprl) TJI-Träger sind Doppel-T-Träger mit Gurten aus Furnierschichtholz und einem Steg aus geleimten OSB-Platten. Die Bauhöhen liegen zwischen 200 und 600 mm. Dabei lassen sich Spannweiten von bis zu 20 m überbrücken. Stegdurchbrüche für die Aufnahme von Installationsleitungen sind ebenfalls möglich (Abb. C 2.25) ¤Einsatzbereiche: Wand, Decke, Dach ¤Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, Industriund Verwaltungsbauten, Schulen und Kindergärten

a

a

b

62

C 2.24

C 2.25

Verbindungstechniken und -elemente

Traditionelle Holzverbindungen wie Überblattung oder Zapfen kommen im Systembau nur noch selten zur Anwendung. Die Ausführung dieser Verbindungstechniken erfordert handwerkliches Geschick erfahrener Zimmerleute, zudem ist der Arbeitsaufwand sehr hoch und damit für eine serielle Produktion nicht wirtschaftlich. Moderne Abbund- und Fräsmaschinen ermöglichen heute jedoch computergesteuert die Herstellung traditioneller Holzverbindungen. Als Verbindungsmittel werden allerdings hauptsächlich ingenieurtechnische Elemente aus Stahl- oder Gusseisen verwendet, da sie einfach zu verarbeiten und statisch leicht zu bestimmen sind. Die Hölzer werden stumpf gestoßen und mithilfe von Stahlblechen, Bolzen oder Dübeln verbunden (Abb. C 2.23). Die bei der Montage verwendeten Stahlwinkel oder Konsolen bleiben in den meisten Fällen sichtbar. Liegen die Holzwerkstoffplatten vollflächig auf der Rahmenkonstruktion auf, reichen Nagelungen und Schraubverbindungen aus. Bei stabförmigen Bauteilen sind die Verbindungselemente als Knoten ausgebildet. Für die Verbindung stabförmiger Bauteile werden Anschlussformteile benutzt, die nach statischen und gestalterischen Anforderungen individuell hergestellt werden können. Eine weitere Möglichkeit, Holzelemente zu verbinden, ist die Verwendung von Laschen aus Sperrholzplatten. Sie werden z. B. bei der Eckausbildung von Stützte und Träger paarweise an den Seiten der Bauteile angebracht und mit Steckdübeln verbunden. Konstruktiv und gestalterisch anspruchsvolle Anschlüsse von Stütze und Träger lassen sich mit speziellen Hakenplatten aus Stahl umsetzen.

a

c

b

C 2.26

d

Nagelplatten a Gangnail b Twinaplatte c Doppelnagelplatte, bei mehrteiligen Querschnitten d Verwendung einer Gangnail e Verwendung einer Twinaplatte C 2.27 Winkelverbinder C 2.28 Stützenfüße C 2.29 Janebo Hakenplatte: Verbindungssystem für einen vierseitigen Anschluss von Trägern an eine Stütze

e C 2.26

Im Fundamentbereich werden Stützen mit Laschen oder Winkeln angeschlossen. Als Schutz gegen Verwitterung durch Spritzwasser werden die Stützen mit einem Abstand zur Bodenfläche auf Stützenfüßen montiert. Fugen müssen elastisch ausgebildet werden, da bei den Anschlüssen der Wände an die Stützen Bauteilverformungen durch Schwinden auftreten können. Stabdübel Stabdübel aus Stahl mit kreisförmigem Vollquerschnitt sind Verbindungsmittel, die in die vorgebohrten Löcher mit Presskraft eingetrieben werden. Sie werden in Längen von 60 bis 160 mm mit einem Durchmesser von 8 bis 16 mm hergestellt.

dedurchmesser von M 8 bis M 24 [8]. Nagelplatten Nagelplatten sind Stahlbleche mit senkrecht aufgeschweißten Nägeln oder im rechten Winkel umgebogenen Ausstanzungen, die ein- oder beidseitig zum Stahlblech stehen (Abb. C 2.26). Winkelverbinder Mit Winkelverbindern aus Stahllochblech lassen sich Holzrahmenelemente in den Ecken verbinden. Zum Anschluss von Balken in einer Ebene werden z. B. Winkelverbinder als Balkenschuhe ausgebildet. Sie eignen sich für Holzbreiten von 36 bis 200 mm (Abb. C 2.27).

Bolzen Bolzen sind Verbindungsmittel aus Stabstahl mit Kopf, Gewinde sowie einer Mutter als Gegenstück. Wie Stabdübel durchstoßen sie die zu verbindenden Hölzer rechtwinklig zur Länge. Bolzen werden in Längen von 16 bis 200 mm hergestellt und haben gebräuchliche Gewin-

Stützenfüße Stützenfüße werden als Verbindungselement zwischen Stütze und Fundament oder Decke verwendet. Sie bestehen aus Grundplatte, Stahlrohr und einem Anschlusselement. Dies kann ein U-förmig gebogener Flachstahl, ein Winkelprofil oder ein Schraubgewinde sein. Die Stütze wird mit Holzschrauben oder Stahldübeln am Stützenfuß fixiert [9] (Abb. C 2.28).

C 2.27

C 2.28

} Janebo Hakenplatte / Bulldog Holzverbinder / Bozett Stahl SK (SIMPSON STRONG-TIE GmbH) Das am häufigsten verwendete Produkt dieses Herstellers ist die Janebo Hakenplatte für die Verbindung von Stütze und Träger. Die Hakenplatte besteht aus mehreren Teilstücken, die jeweils mittig in die zu verbindenden Bauteile eingesetzt werden. Beim Zusammensetzen verzahnen sich die Hakenplattenelemente der Stütze mit denen der Träger. Von außen sichtbar sind lediglich Stahldübel, die die Hakenplatte im Holz fixieren. Dieses System erlaubt einen vierseitigen Anschluss von Träger und Stütze in einer Ebene (Abb. C 2.29). Weitere Produkte, die von dieser Firma angeboten werden, sind der Bulldog Holzverbinder, der Stahlwinkelverbinder Bozett Stahl SK sowie der Jane-TU Einhängeträger.

C 2.29

63

a

a

a

b

b

b C 2.31

C 2.30

} Merk Multi-Krallen-Dübel (MKD) (Merk Holzbau GmbH & Co.) Der Merk Multi-Krallendübel besteht aus einer stählernen Grundplatte mit aufgeschweißten Nägeln von 50 mm Länge. Die Größe der 10 mm starken Grundplatte ist von den Abmessungen der zu verbindenden Holzbauteile abhängig. Die Krallendübel werden vor allem für Holzfachwerkkonstruktionen verwendet (Abb. C 2.33).

C 2.33

} Mi-Platte (MiTek Industries GmbH) Mi-Nagelplatten sind aus feuerverzinktem Stahl und haben einseitige nagelförmige Ausstanzungen. Als Platten oder Winkel hergestellt, werden sie in die stumpf gestoßenen Holzelemente seitlich eingepresst (Abb. C 2.34).

Aussteifungselemente und -systeme

Scheiben Holzskelettkonstruktionen können mit Platten aus Holzwerkstoffen, Blechen sowie statisch als Scheibe wirkenden Wänden aus Beton und Mauerwerk ausgesteift und stabilisiert werden. OSB-, MDF- oder Sperrholzplatten eignen sich dabei aufgrund ihrer zweiachsigen Spannrichtung und der einfachen Montage besonders für die Beplankung und Aussteifung von Holzständerbauweisen. Der kraftschlüssige Anschluss an die Skelettkonstruktion erfolgt durch Schraubund Nagelverbindungen. Kopfbänder Kopfbänder sind diagonal angebrachte Bretter oder Kanthölzer. Sie wirken als Aussteifung der Rahmenecken und können gleichzeitig Knickaussteifung für die Stützen sein. Kanthölzer werden mit Laschen, eingeschlitzten Stahlwinkeln, Stahlschuhen oder durch einen handwerklich ausgebildeten Versatz mit der Konstruktion verbunden. Bretter können dagegen beidseitig auf die Rahmenecke geschraubt oder genagelt werden (Abb. C 2.30).

Kopfbandanschlüsse a an Stütze mit eingeschlitztem Winkel b an Träger mit Lasche C 2.31 Diagonalverbände a Diagonalverbände bei Fachwerkrahmen b Anschlusspunkt Diagonalverband im Fachwerk mit eingeschlitztem Stahlblech und Nagelverbindung C 2.32 Auskreuzungen a Anordnung von Spannschlössern in Stahldiagonalen zur Auskreuzung von Skeletttragwerken b Anschluss einer Auskreuzung mit eingeschlitztem Stahlwinkel an einer Rahmenecke C 2.33 Merk Multi-Krallendübel: Anordnung der

C 2.32

Diagonalverbände Holzskelettkonstruktionen werden mit diagonal eingesetzten Streben aus Kanthölzern oder Brettern in vertikaler und horizontaler Richtung ausgesteift. Durch Versatz oder Verbindungselemente wie eingeschlitzte Stahlbleche oder Stahlschuhe sind sie mit den gegenüberliegenden Ecken eines Rahmens verbunden. Streben aus Kantholz bilden dabei gleichzeitig die Unterkonstruktion für Wandaufbauten. Die Verbindung der Bretter erfolgt durch Nagel- oder Schraubverbindungen (Abb. C 2. 31). Bei Sparren- und Holzständerkonstruktionen, werden Längsverbände aus Stahlbändern oder Holzlatten zur Aussteifung auf die Konstruktion genagelt. Auskreuzungen Auch sich kreuzende Stahlseile, Rundoder Flachstähle können in einer Holzrahmenkonstruktion die Aussteifung bilden, sie sind allerdings nur auf Zug belastbar. Um die Auskreuzungen in den Rahmenecken mit den Holzbauteilen zu verbinden, werden eingeschlitzte Kopfplatten oder Stahllaschen verwendet. Auskreuzung

C 2.30

C 2.34

64

C 2.34 C 2.35

C 2.36 C 2.37

C 2.38 C 2.39

Krallen (Nägel) auf der Stahlplatte Ansicht und Schnitt einer Mi-Platte Konstruktionsprinzipien (1 Stütze, 2 Träger, 3 Nebenträger): Knotenpunkte bei a Stütze und Riegel b Träger auf Stütze c Stütze und Doppelträger d Doppelstütze und Träger Stütze und Riegel: Anschluss Riegel an Nebenträger mit Stahlblechformteil und Dübel Träger auf Stütze: Anschluss Hauptträger an Stütze, Anschluss Nebenträger an Hauptträger mit Stahlblechformteilen und Stahldübeln Holzraumfachwerk, Schnitt Knotenpunkt Dachtragwerk als Holzraumfachwerk

2

1 3

3

1

3

2

2

2

1

a

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1

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d C 2.35

aus Stahlseilen und Rundstählen werden zusätzlich durch Spannschlösser oder Spannmuffen stabilisiert [10] (Abb. C 2.32). Konstruktionsprinzipien

Holzskelettkonstruktionen unterscheiden sich je nach Anordnung und Ausbildung von Stütze und Träger.

Decke können als Bohlen oder Balken ausgebildet sein (Abb. C 2.35b). Am Auflagerpunkt wird der Träger quer und die Stütze längs zur Faserrichtung belastet. Überschreiten die Auflagerpressungen dabei 2,0 N/mm2, müssen sie durch zusätzlich eingebaute Stahlelemente in Form von Winkeln oder Balkenschuhen aufgefangen werden (Abb. C 2.37).

Träger auf Stütze Die Konstruktion besteht aus geschosshohen Stützen mit aufliegenden Hauptträgern als Einfeld- oder Mehrfeldträger. Die Nebenträger für die Unterkonstruktion der

Stütze und Doppelträger – Doppelstütze und Träger Der Träger besteht aus zwei Balken, die als Zange die Stütze beidseitig umschließen. Die Balken werden mit Passbolzen, Einlassdübeln oder Stahlprofilen an die Stütze angeschlossen. Die Nebenträger können analog zum Stützen-TrägerSystem als Bohlen oder Balken ausgeführt werden. Die außen meist sichtbaren doppelten Zangenköpfe sind ein die Fassade prägendes Merkmal dieser Konstruktionsweise (Abb. C 2.35c). Das System kann auch umgekehrt aus Doppelstütze und Träger bestehen. Zwischen den Stützen ist dabei als Auflager für den Hauptträger ein Füllholz erforderlich [11] (Abb. C 2.35d).

C 2.36

C 2.37

Stütze und Riegel Bei diesem Skeletttragwerk sind die Stützen gebäudehoch, die Riegel können allseitig an den Stützen angebracht werden und so einzelne Einfeldträger bilden (Abb. C 2.35a). Haupt- und Nebenträger liegen dabei in einer Ebene. Als Verbindungsmittel eignen sich Stahlblechformteile, Stabdübelsysteme oder Hakenplatten, die für die Ausbildung der Knotenpunkte serienmäßig hergestellt werden (Abb. C 2.36).

Holzraumfachwerk MERO Das Holzraumfachwerk hat sich aus dem Stahlbau entwickelt (siehe S. 61) und ist eine Mischkonstruktion aus stabförmigen BSH-Bindern und Stahlknotenkugeln mit 18 Anschlussmöglichkeiten. In die Stäbe sind Stahlrohre eingelassen, die über Dübel an den Kugeln befestigt und so zu einem Tragwerk gefügt werden. Das System ist aufgrund der Schraubverbindungen leicht demontierbar [12] (Abb. C 2.38 und C 2.39).

C 2.38

C 2.39

65

C 2.40 C 2.41 C 2.42

Induo Holzskelettsystem a Anschluss Träger an Stütze b Explosionsisometrie eines Knotenpunktes HD-Haus Holzskelettsystem a Anschluss Träger an Stütze b Isometrie, Anschluss Träger an Träger Fassadenschnitt einer modernen Fachwerkkonstruktion

} Induo (induo-Systemholztechnik) Induo ist ein industriell vorgefertigtes Skelettbausystem aus Stützen und Riegeln. Als Verbindungselemente dienen gusseiserne Anker mit Innengewinde, die längs in den Riegel eingelassen und mit einem in der Stütze liegendem Stahlelement verschraubt werden. Für die Aussteifung des Skeletttragwerks ist die Ausbildung einer Auskreuzung mit Stahlrundstäben oder Stahlseilen möglich (Abb. C 2.40). Das System unterliegt keinen Einschränkungen durch Module oder Raster [13]. • Einsatzbereiche: Wand, Decke, Dach • Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, Industrieund Verwaltungsbauten, Aufstockungen, Wintergärten und Balkone, Raumtragwerke, Hallentragwerke

C 2.43

Knotenpunkt Fachwerk 1 Stütze 2 Träger C 2.44 Platform-Konstruktion C 2.45 Balloon-Frame-Konstruktion C 2.46 FrameWorks Bausystem a Vertikalschnitt Anschluss Decke an Wand b Montage eines Holzständerbaus

} HD-Haus (Hansen & Detlefsen GmbH) Dieses System ist ein Skelettbausatz aus Brettschichtholzelementen, das einschließlich der Verbindungsmittel vorgefertigt wird. Für die Geschossdecken können Balkendecken aus Vollholz, Trägerdecken aus Brettschichtholz oder Massiv- und Hohlkastendecken verwendet werden (Abb. C 2.41). Der Rasterabstand der Wandpfosten, Deckenbalken und Deckensparren beträgt als Standardmaß 1,25 m, was den Einbau von Holzwerkstoffplatten ohne Verschnitt ermöglicht. Die Konstruktion kann aufgrund einer einfachen Montage in Eigenleistung errichtet werden [14]. • Einsatzbereiche: Wand, Decke, Dach • Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser

Fachwerkbau Der traditionelle Fachwerkbau hatte bereits erste Ansätze von Vorfabrikation, da die einzelnen Elemente in der Zimmerei gefertigt und aufeinander abgestimmt wurden. Das Tragwerk dieser Holzbauweise besteht aus Schwellen, Pfosten, Riegeln, Pfetten und diagonal aussteifenden Streben, die mittels Zapfen, Versatzungen und Überblattungen miteinander verbunden sind. Die klassische Fachwerkbauweise mit in der Fassade sichtbaren Konstruktionselementen findet man nur noch selten. Im modernen Fachwerkbau wird die Konstruktion in der Regel an der Außenseite mit Holzwerkstoffplatten, an der Innenseite mit Gipskartonplatten verkleidet und mit Dämmstoffen ausgefacht. Die Lastabtragung folgt aber weiterhin den traditionellen Prinzipien (Abb. C 2.42).

5 4 a

a 3

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1 2 3 4 5 6

1

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b C 2.40

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7

Schwelle Einbinder Innere Bekleidung Lattenrost, Dämmung Fachwerkwand ausgefacht (Tragwerk) Balken, Balkenlage (Deckentragwerk) Tragschicht, Deckenschalung

C 2.41

C 2.42

1

2

2 2

C 2.43

C 2.44

Die Schwelle bildet dabei die Basis der Konstruktion und ist das verbindende Bauteil zwischen Boden- und Wandaufbau. Sie liegt auf einem Beton- oder Mauersockel und wird von den Pfosten quer zur Faser auf Druck belastet. Die Pfosten tragen in einer Fachwerkwand die vertikalen Lasten aus Decke und Dach ab und werden statisch auf Knicken und Biegen beansprucht. Der Abstand zwischen den Pfosten ergibt sich aus der Anordnung von Fenstern und Türen. Die horizontal liegenden Riegel werden als Unterkonstruktion für Wandbekleidungen verwendet und können Sturz- oder Brüstungsriegel für Fenster und Türen sein. Die Pfetten bilden den oberen Abschluss der Fachwerkwand. Sie sind die Auflager für Deckenbalken oder Sparren und leiten deren Lasten an die Pfosten weiter. Die Streben geben durch ihre Schrägstellung der Fachwerkkonstruktion die notwendige Steifigkeit. Sie werden immer gegen einander wirkend paarweise angeordnet und führen Horizontalkräfte in Pfosten oder Schwelle ab (Abb. C 2.43). Die Ableitung aller Lasten erfolgt über die Kontaktstöße des Holzes. Mit ingenieurtechnischen Verbindungsmitteln wie Hakenplatten oder Winkelprofilen werden die Bauteile gefügt. Sie sind einfach einzusetzen und statisch leicht zu bestimmen. Im Fachwerkbau sind viele Bauteile wie Schwellen, Riegel und Pfetten horizontal angeordnet. Bei der Planung muss daher die Setzmasse berücksichtigt werden.

des Bauens zum Durchbruch. In Amerika wird noch heute ein Großteil der Wohnbauten in dieser Bauweise ausgeführt. Der Holzständerbau ist ein Skelettbau, der aus Bohlen und mit Nägeln als Verbindungsmittel schnell errichtet werden kann. Die Bohlen bilden neben dem Deckentragwerk auch die Wandkonstruktion. Diese besteht aus eng zueinandergestellten Bohlen mit normierten Querschnitten, die durch eine Beplankung aus horizontal angebrachten Brettern oder Holzwerkstoffplatten ausgesteift wird. Die Holzbauteile können ohne zusätzliche Verbindungsmittel vernagelt werden. Bei der Ständerbauweise unterscheidet man zwei Konstruktionsprinzipien: die Platform- und die Balloon-Frame-Konstruktion.

Holzständerbau Der Ständerbau entstand Mitte des 19. Jahrhunderts im Zuge der Industrialisierung in Amerika, als der Bedarf an Wohnraum beständig zunahm. Die neuen Möglichkeiten, Nägel industriell in Massen herstellen zu können, verhalf dieser Art

Bei der Platform-Konstruktion liegt die Deckenplatte auf den geschosshohen Ständerelementen (Abb. C 2.44). Die Montage erfolgt geschossweise, d. h. die Wände des Folgegeschosses werden auf der darunterliegenden Deckenplatte errichtet. Beeinflusst von der Platform-Bauweise wurden in Europa Anfang des 20. Jahrhunderts die ersten Ständerkonstruktionen errichtet. Aus der Weiterentwicklung der Platform-Konstruktion ging später der Rahmenbau hervor, der hinsichtlich seines Konstruktionprinzips dem Holzpaneelbau zuzuordnen ist (Systembeispiel siehe S. 117).

C 2.45

} FrameWorks Bausystem (Trus Joist sprl) Das FrameWorks Bausystem basiert auf der Balloon-Frame-Bauweise. Bei diesem System werden Träger und Stützen aus Paralam-Furnierstreifenholz, Träger und Randbohlen aus TimberStrand-Langspanholz und TJI-Stegträger verwendet (siehe S. 62). Die Gurte der TJI-Stegträger bestehen aus Furniersperrholz, die Stege aus OSB-Platten. Sie werden im Holzskelettbau für Wandstützen, Deckenbalken und Dachträger benutzt (Abb. C 2.46). Das System ist nicht an ein Raster gebunden [15]. • Einsatzbereiche: Wand, Decke, Dach • Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, Industrieund Verwaltungsbauten, Schulen und Kindergärten

a Bodenaufbau auf schwimmendem Estrich TJI-Träger mit Dämmung Gipskartonplatte auf Lattung

Bei der Balloon-Frame-Konstruktion verlaufen die Ständerreihen der Außenwand hingegen über mehrere Geschosse. Die Geschossdecke wird auf an der Wand angebrachten Konsolen befestigt oder die Deckenbalken liegen auf Zwischenrahmen, die geschossweise mit den Ständerelementen verbunden werden (Abb. C 2.45).

Außenwand hinterlüftet Konterlattung Holzwerkstoffplatte Dämmung Holzwerkstoffplatte Gipskartonplatte b

C 2.46

67

a

b

c

d

e

C 2.47

Betonskelettsysteme

Skelettkonstruktionen aus vorgefertigten Stahlbetonelementen eignen sich aufgrund ihres hohen Eigengewichts nur für Gebäude mit geringer Geschosszahl. Konstruktionselemente sind Stützen, Träger, Deckenplatten und Wände, wobei sich die Last auf Stützen, Träger und Decken verteilt. Die Stützen leiten die Vertikallasten aus Träger, Decke und Dach in die Fundamente ab. Als Vertikalaussteifung dienen Wände, Kerne oder eingespannte Stützen (Abb. C 2.47). Konstruktionselemente

Stützen Vorgefertigte Stützen aus Stahlbeton können mit unterschiedlichen Querschnitten hergestellt werden. Bei Hallentragwerken bis zu 10 m Höhe verwendet man beispielsweise Stützen mit rechteckigem Querschnitt. Zur Aufnahme größerer Lasten bei höheren Hallen können Stützen und Träger mit einem biegesteifen Anschluss als Rahmenträger wirken oder die Stütze ist als Doppel-T ausgebildet (Abb. C 2.48). Aus gestalterischen Gründen können auch Stützen mit rundem

a

d

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Querschnitt hergestellt werden. Bei Geschossbauten werden hingegen Stützen mit quadratischem Querschnitt bevorzugt, da sie im Vergleich zu Stützen mit rechteckigem Querschnitt in beiden Achsen über die gleiche Knicksteifigkeit verfügen. Die vorgefertigten Stützenelemente können entweder auf der Baustelle in Köcher- oder Blockfundamente eingespannt oder bereits im Werk biegesteif an das Fundament angeschlossen und zur Baustelle transportiert werden (Abb. C 2.53). Ist die Stütze gelenkig an das Fundament angeschlossen, wirkt sie statisch als Pendelstütze. Die Aussteifung der Skelettkonstruktion erfolgt in diesem Fall durch vertikale Kerne oder Wandscheiben. Als Auflager für Träger und Deckenplatten dienen Konsolen, die in der Regel an den beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Stütze angebracht sind. Stützen mit drei- oder vierseitig angeordneten Konsolen werden wegen der aufwendigen Vorfertigung nur in Ausnahmefällen hergestellt. Um Bauteilverformungen durch Biegebeanspruchung auszugleichen und die Auflagerkraft planmäßig zu

Träger Träger werden aus Stahlbeton als T-, L- und Rechteckprofile hergestellt (Abb. C 2.49). Aufgrund des Schalungsverfahren haben sie in der Regel einen leicht trapezförmigen Querschnitt (Abb. C 2.50). Träger dienen als Auflager für Deckenund Dachelemente. Sollen die Deckenplatten in der Trägerebene aufliegen, werden Träger mit paarweise angeordneten Konsolbändern auf der Unterseite hergestellt. Die Höhe und Breite der Konsolbänder muss mindestens 20 cm betragen, um Deckenlasten aufzunehmen und eine ausreichende Auflagertiefe zu gewährleisten (Abb. C 2.51). Bei kleinen Spannweiten und Binderabstände bis etwa 4 m sind Träger mit Rechteckquerschnitt und Vollbetonde-

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übertragen, sind zwischen den Konsolen und den aufliegenden Träger- oder Deckenelementen verschiedene Ausgleichsschichten z. B. aus Elastomer aufgebracht. Eine ausreichende Auflagerfläche ist gewährleistet, wenn die Länge der Stützenkonsole mindestens 20 cm beträgt. Die Höhe der Konsole wird nach den statischen Erfordernissen bestimmt.

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cken die wirtschaftlichste Lösung, da das Verhältnis zwischen Betonverbrauch und statischer Höhe optimal ist. Träger und Decke sind bei diesem Prinzip zu einem statischen Verbund zusammengefasst, um höhere Lasten aufnehmen zu können. Bei großen Spannweiten verwendet man Träger mit Doppel-}-Profilen und Decken mit Hohl- oder TT-Profilen. Diese Träger haben im Steg Aussparungen für Leitungsführungen. Um die Höhe des Deckenaufbaus so gering wie möglich zu halten, werden bei TT-Platten die Stege für den Anschluss an die Träger in der Ebene der Auflagerkonsole ausgeklinkt (Abb. C 2.52). Verbindungstechniken

Im Betonskelettbau sind für die Verbindung von Stütze und Träger sowie Träger und Deckenplatte Knotenpunkte zu entwickeln. Diese müssen neben statischen und gestalterischen Anforderungen auch die Installationsführung berücksichtigen. Die Verbindung von Stütze und Träger kann entweder gelenkig oder biegesteif ausgebildet sein. Bei gelenkigem Anschluss wird die Stütze eingespannt, um das Tragwerk auszusteifen. Der Träger

C 2.53

liegt entweder auf dem Stützenkopf oder auf seitlich angebrachten Konsolen, die mit der Stütze verbunden sind. Um die Konsole in die Ebene des Trägers zu integrieren, kann er am Auflagerpunkt ausgeklinkt sein (Abb. C 2.54 – C 2.56). Für einen biegesteifen Anschluss von Stütze und Träger orientiert man sich an den Verbindungsarten der Stahlskelettkonstrukionen. Hierfür eignen sich Schraubverbindungen, mit denen einfach und schnell Rahmensysteme hergestellt werden können. Dazu werden in die Stützen Schraubbolzen und in die Träger Balkenschuhe aus Stahl mit Bohrungen einbetoniert, um eine Verschraubung von Balkenschuh und Bolzen mit Mutter zu ermöglichen (Abb. C 2.57, S. 70). Anschließend wird die Aussparung mit einem schwindarmen und hochfesten Fugenmörtel vergossen. Schraubverbindungen dieser Art eignen sich auch für Anschlüsse der Stützen an das Fundament oder als kraftschlüssige Verbindung zweier stumpf gestoßener Träger. Diese Schraubverbindungen ermöglichen darüber hinaus im Betonskelettbau die Übertragung von Quer- und

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Tragwerk einer Betonskelettkonstruktion vorgefertigte Betonstützen a gelenkige Stütze b Stütze über mehrere Geschosse durchlaufend mit Auflagerkonsolen c Stütze mit umlaufender Konsole d Stütze mit Rechteck oder Hohlquerschnitt e Stütze mit Auflagerkonsolen Trägerquerschnitte a }-Querschnitt b Doppel-}-Querschnitt c Rechteckquerschnitt d }-Querschnitt mit Konsole e Trogquerschnitt Stahlbetonträger in Schnitt und Ansicht a Träger mit trapezförmigem Querschnitt b }-Träger mit trapezförmigem Steg Trägerprofile a Rechteckträger b Träger mit beidseitiger Auflagerkonsole c Träger mit einseitiger Auflagerkonsole d Isometrie, Lagerung einer TT-Platte auf Träger mit einseitiger Auflagerkonsole Lagerung von Trägern auf mehrgeschossigen Stützen Anschluss einer Stahlbetonfertigteilstütze in ein Köcherfundament: Stahlbetonfertigteilstütze (1) mit Dornzentrierplatte (2) in Köcherfundament (3) mit Lochzentrierplatte (4) und anschließendem Fugenverguss (5) Anschluss Träger mit Auflagerkonsole an Stütze mit Auflagerkonsole a ohne Ausklinkung b mit Ausklinkung Anschluss Rechteckträger an Stütze mit Auflagerkonsole a ohne Ausklinkung b mit Ausklinkung Anschluss Träger mit }-Profil an Stütze

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Schraubanschlüsse im Stahlbetonskelettbau (Überschrift) a Anschluss Stütze Binder b Anschluss Binderstoß, Unterzugstoß c Anschluss Stütze Fundament d Anschluss Stütze Träger Betonskelettkonstruktionen a mit durchlaufenden Stützen b mit durchlaufenden Trägern Aussteifung im Stahlbetonskelettbau a mit Scheiben b mit Kern

Biegemomenten. Die Verbindung von Deckenplatte und Wand wird in Außen- und Innenwandanschluss unterschieden. Bei der Außenwand, die in der Regel als dreischichtige Sandwichtafel ausgebildet ist, liegt die Deckenplatte auf der innen liegenden Tragschicht der Wandtafel. Die Fuge zwischen Deckenplatte und Wand wird mit Fugenmörtel vergossen. Bei Zwischenwänden werden die Deckenplatten stumpf über den geschosshohen Wänden gestoßen.

Aussteifungselemente und -systeme

Stützen Stützen sind als Aussteifungselemente wegen der hohen Biegebeanspruchung nur für ein- und zweigeschossige Stahlbetonskelettkonstruktionen geeignet. Sie sind in der Regel geschosshoch und in die Fundamente eingespannt. Wände Für die Stabilisierung einer Stahlbetonskelettkonstruktion gegen Verschiebung und Verdrehung sind Betonscheiben die

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Konstruktionsprinzipien

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Im Betonskelettbau unterscheidet man die verschiedenen Konstruktionsprinzipien nach Ausbildung von Stütze und Träger, d.h. je nachdem ob die Träger oder die Stützen durchlaufend sind. Beide Elemente können allerdings aus herstellungstechnischen und transportbedingten Gründen nur eine begrenzte Länge haben. Sind die Stützen durchlaufend ausgebildet, müssen sie bei Gebäuden mit mehr als fünf Geschossen in Längsrichtung gestoßen werden. Um eine kraftschlüssige Verbindung zu gewährleisten, sind die Stützen wie im Holzbau mit einer Überblattung auszuführen. Die Träger

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Ankerbolzen Balkenschuh Vergussmörtel C 2.57

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Deckenscheiben Deckenscheiben leiten Verkehrslasten und horizontale Lasten aus Wind in die Stützen, Wände und Kerne ab. Da es durch Schwinden und Temperaturänderungen zu Spannungen in den Bauteilen kommen kann, werden zur Vermeidung von Rissbildung Dehnfugen eingeplant. Die Fugen teilen die Deckenscheiben in unabhängige Teilabschnitte, die in sich ausreichend ausgesteift sein müssen. Kerne Oft bilden torsionssteife Kerne aus Betonwänden die Aussteifungselemente bei Stahlbetonskelettkonstruktionen. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Kern zentrisch im Grundriss angeordnet ist bzw. bei mehreren Kernen die Endpunkte der auskragenden Träger in gleichmäßiger Entfernung zum Kern liegen [16] (Abb. C 2.59).

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am häufigsten verwendeten Aussteifungselemente. Dabei müssen mindestens drei Scheiben so angeordnet werden, dass sich ihre Achsen in zwei Punkten schneiden.

werden bei dieser Konstruktion als Einfeldträger mit gelenkigem Anschluss auf die Konsolen der Stützen gelegt. Um die Konstruktionshöhe der Decken zu verringern, können bei geringen Belastungen die Träger in Höhe der Konsole am Auflagerpunkt ausgeklinkt werden. Sind die Träger durchlaufend ausgebildet, liegen sie auf geschosshohen Stützen. Bei der Errichtung mehrerer Folgegeschosse stehen die Stützen geschosshoch auf den Trägern. Die statische Höhe des Durchlaufträgers ergibt sich aus den einwirkenden Lasten, der Spannweite zwischen den Stützen sowie der Anzahl der Auflagerpunkte. Durchlaufträger können bei größeren Längen mit biegesteifem Stoß entweder mittig über dem Auflagerpunkt der Stütze oder in Feldmitte verlängert werden.

Anmerkungen: [1] Neumann, Dietrich u. a.: Frick / Knöll. Baukonstruktionslehre 1. 133. Aufl., Stuttgart 2002, S. 223ff. [2] Stahlbau Zentrum Schweiz: Steeldoc 01/ 06 Bauen in Stahl. Konstruktives Entwerfen. Grundlagen und Praxis. Zürich 2006, S. 12ff. [3] ebd. [1], S. 236 [4] ebd. [2], S. 12ff. [5] Stahl-Informations-Zentrum: Merkblatt 115. Stahlgeschoßssauten Grundlagen für Entwurf und Konstruktion. Düsseldorf 1989, S. 12ff. [6] ebd. [2], S. 27ff. [7] Hugues, Theodor u. a.: Detail Praxis. Holzbau. München 2002, S. 34ff. [8] ebd. [7], S. 71 [9] ebd. [7], S. 73ff. [10] Natterer, Julius u. a.: Holzbau Atlas Zwei. Düsseldorf 1991, S. 125ff. [11] Kolb, Josef: Holzbau mit System. Basel 2007, S. 94ff. [12] Landsberg, Heike u. a.: Holzsysteme für den Hochbau. Grundlagen, Systeme. Beispiele. Stuttgart / Berlin / Köln 1999, S. 104 [13] Cheret, Peter u. a.: Informationsdienst Holz. Holzbausysteme. Holzbauhandbuch Reihe 1, Teil 1, Folge 4. Düsseldorf / Bonn 2000, S. 20 [14] ebd. [12], S. 110 [15] ebd. [13], S. 18f. [16] Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V.: Wissensdatenbank. Horizontale Lastabtragung

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Temporäres Wohnhaus in Paris Dem temporären Wohnhaus – ein Prototyp, der im Rahmen einer Ausstellung im Parc de la Vilette zu sehen war – ging ein Wettbewerb voraus, in dem moderne Wohnformen gezeigt werden sollten. Mit Unterstützung des Kulturministeriums und diverser Sponsoren aus der Wirtschaft war es möglich, zwei Entwürfe, das »Maison en Bois« (Haus aus Holz) und das »Maison en Métal« (Haus aus Metall), für die Dauer der Ausstellung Wirklichkeit werden zu lassen. Das Stahlhaus konnte bei einem Preis von 1600 ™ pro m2 bislang noch nicht an anderer Stelle als langfristiges Gebäude realisiert werden. Nicht nur im Hinblick auf die innere Organisation, sondern auch auf die Konstruktion ist das Haus fortschrittlich: Das Tragwerk besteht aus leichten, teils in der Fabrik zu Elementen vorgefertigten Stahlleichtbauprofilen, die schnell und einfach montiert und wieder demontiert werden können. Im oberen Stockwerk ist der Stahlbau mit einer komplett geschlossenen, streng anmutenden und vollkom-

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Hamonic + Masson, Paris Gaëlle Hamonic, Jean-Christophe Masson Mitarbeiter: Julien Gouiric Landschaftsarchitekten: Daphné Mandel-Buvard + Claire Gilot, Paris Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Einfamilienhaus Stahl Skelettsystem 2,26 – 2,7 m 450 m2 180 m2 493 m3 288 000 ™ (brutto) 2003 5 Monate

men glatten Metallfassade umhüllt. Sie steht in spannungsreichem Kontrast zum überwiegend mit Glas und blank poliertem Edelstahl gestalteten Erdgeschoss. Dieses öffnet sich zum Garten, den berankte Stahlgitter einfassen. Die Berankung schützt vor Einblicken und filtert zugleich das Licht, das durch das Blattwerk bis tief in den Raum fällt. Im oberen Geschoss dreht sich die Situation um: Dort orientiert sich der Raum nach innen zu einem durch hohe Schildwände abgeschotteten Dachgarten. Diesen dominieren künstliche Grashügel, unter denen sich aufgeschichtete Hartschaumplatten verbergen. Im Obergeschoss befindet sich das Kinderzimmer, das Schlafzimmer der Eltern ist dem Wohnbereich im Erdgeschoss zugeordnet. Dieses bestimmen eine Fototapete mit Waldmotiv und große Schiebeelemente aus Glas. Sie öffnen den Innenraum zum Garten und zum Innenhof und lassen Architektur und Landschaft zu einer Einheit verschmelzen.

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Axonometrie Stahlskelett Grundrisse ¤Schnitte Maßstab 1:250

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1 Sandwichpaneel Aluminium, pulverbeschichtet 40 mm Wärmedämmung Polystyrol 60 mm Leichtbausystem aus Stahlprofilen kaltgeformt 2 Rohr PVC Ø 100 mm 3 Bekleidung Wellblech, Stahl lackiert 4 Hügel: Rollrasen, Filzauflage, Tongranulat, Polystyrol 5 Bekleidung Gipskarton 12,5 mm 6 Schiebetür dreiteilig 7 Beschichtung Kunstharz Holzwerkstoffplatte Wasser abweisend 22 mm Polystyrol 2≈ 3 mm, Kalziumsilikatplatte 28 mm, Leichtbausystem aus Stahlprofilen kaltgeformt 8 Träger Stahlleichtprofil 2≈ 250/70 mm 9 Dachabdichtung Kunststoffbahn Wärmedämmumg Polystyrol 100 mm Trapezblech 28 mm auf Z-Profilen Leichtbausystem aus Stahlprofilen kaltgeformt 10 Oberlicht ESG 10 + SZR 16 + VSG 12 mm

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Wohnhaus in Rotenburg / Wümme Der Entwurf dieses Hauses wurde zum Thema »Wohnen mit der Natur« entwickelt und auf einem Grundstück an einer Waldlichtung realisiert. Im Gegensatz zu den üblichen Einfamilienhäusern dieser Siedlung, die aufgrund des Waldschattens auch tagsüber im Innenraum elektrische Beleuchtung erfordern, lässt die Transparenz dieses Gebäudes den Wechsel der Tages- und Jahreszeiten im Inneren des Hauses erlebbar werden. Der additiv entwickelte Grundriss ermöglichte, dass kein erhaltenswerter Baum gefällt werden musste. Das Gebäude besteht aus zwei gegeneinander verschobenen Spangen, deren Räume sich an den Flur angliedern. Dieser ist mit einem verglasten Shed überdeckt und sorgt für die Ausleuchtung der innen liegenden Bereiche des Hauses. Durch den solaren Wärmegewinn trägt er an sonnigen Wintertagen zur Beheizung des Hauses bei. Der geschlossene Teil der Fassade ist in Sandwichbauweise erstellt, bestehend aus einer innen liegenden Gipskartonverkleidung und einer hinterlüfteten Wetterhaut aus beschichteten Aluminiumwellblechen. Der Bau ist als Skelett aus

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Schulitz + Partner, Braunschweig Mitarbeiter: H. C. Schulitz, M. Rätzel, J. König Tragwerksplaner: Michael Sprysch, Vechelde Bauherr: Familie Günther Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe:

Einfamilienhaus Stahl Skelett 2,85 m Wohnzimmer 3,55 m Grundstücksfläche: 3830 m2 Bruttogeschossfläche: 250 m2 Bruttorauminhalt: 740 m3 Baukosten KG300 + 400: ca. 296 000 ™ (brutto) Baujahr: 1996 Bauzeit: ca. 10 Monate

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Stahlrechteckrohrstützen auf einem Grundraster von 1,8 ≈ 1,8 m konstruiert. Unterspannte Träger überdecken die einzelnen Räume. Die Deckenuntersicht besteht aus Trapezblech, das direkt auf die Träger aufgelegt wurde. Im Gebäudeinneren sind die Stahlteile mit einem Korrosionsschutzanstrich versehen. Die Außenbauteile wurden feuerverzinkt.

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Grundriss Maßstab 1:500 Isometrien Vertikalschnitt Maßstab 1:20

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Aluminium-Wellenprofiltafeln 18 / 76 mm Lattung/ Hinterlüftung 45 mm Wind- und Regendichtung Spanplatte 19 mm Lattung dazwischen Mineralfaserdämmung 50 mm Mineralfaserdämmung 70 mm Dampfsperre Gipskarton 2≈ 12,5 mm Dachdichtung Bitumenbahn Wärmedämmung 80 mm mit Dampfdruckausgleich Gefälledämmung, Ausgangshöhe 80 mm Dampfsperre, Stahltrapezblech, E-40 Obergurt Stahlprofil } 80/8 / 9 Stahlstab Ø 18 mm Stahlprofile 2≈ fi 40/ 20 mm Knotenblech 9 mm Stützen, Mehrschichtholz | 80/ 80 mm

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Schnitte Grundrisse Maßstab 1:250

Wohnhaus in Phoenix Das Projekt Xeros wurde am Stadtrand von Phoenix, an der Grenze zum North Mountain Naturschutzgebiet realisiert. Am Ende zweier Sackgassen an einem Hang gelegen, orientiert sich das schmale Gebäude im Süden zur Stadt, im Norden zur Landschaft hin. Über einen von einem Metallgewebe umgrenzten Innenhof, zu dem einige Stufen hinabführen, betritt man das sich über zwei Geschosse erstreckende Studio im Untergeschoss. Zum Wohnbereich im Obergeschoss gelangt man auf Bodenniveau über eine außen liegende Stahltreppe, die auf einen Balkon führt, von dem aus sich der Wohn- und Essbereich erschließt. Am Ende eines zentralen Ganges liegt der auf einer Seite auskragende Schlafbereich. Während dieser raumhoch verglaste Teil der Wohnung den Blick auf die Berge freigibt, ist der Richtung Stadt orientierte Balkon hinter einer außen liegenden Schicht aus Metallgewebe verborgen. Das Tragsystem besteht aus Stahlrahmen kombiniert mit vorgefertigten Holzfachwerkträgern. Gewellte Stahlplatten und Verschattungselemente aus Stahlgewebe bilden die Außenhaut des Gebäudes.

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: blank studio, Phoenix Matthew G. Trzebiatowski Tragwerksplaner: The BDA Group, Greg Brickey, Scottsdale, Arizona Bauherr: Matthew and Lisa Trzebiatowski, Arizona Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Einfamilienhaus Stahl Skelett 2,44 – 6,20 m 1241 m2 209 m2 487 m3 379 750 ™ (brutto) 2006 13 Monate

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Eingang Wasserbecken Innenhof Studio Eingang zur Wohnung

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Bibliothek Bad Terrasse Wohnzimmer Küche/Essbereich Galerie Ankleide Schlafzimmer Medienzimmer

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Vertikalschnitt Maßstab 1:20 15 Dichtungsbahn Wärmedämmung, Hartschaum 38 mm Schalung Sperrholz 12,7 mm Ausgleichsslattung 16 Wärmedämmung 300 mm zwischen Trägern TJI 300 mm 17 Randträger Stahlprofil ÅPE 400 18 Randträger Stahlprofil ÅPE 200 19 Streckmetallgewebe 20 Abhängungssystem 21 Gipskarton 12,7 mm auf Bauplatte, zementgebunden 12,7 mm 22 Stütze Stahlprofil ÅPE 120 23 Randträger Stahlprofil ÅPE 500 24 Bodenbelag Sperrholz, kunstharzimprägniert 16 mm Schalung Sperrholz 16 mm 25 Träger Stahlprofil ÅPE 300 26 Wellblech 38 mm Abdichtung Sperrholz 12,7 mm 27 Stahlstütze Stahlprofil ÅPE 160

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Vertikalschnitt • Horizontalschnitt Maßstab 1:20 1 Deckenaufbau: Dichtungsbahn Wärmedämmung Hartschaum 38 mm Schalung Sperrholz 12,7 mm Ausgleichslattung Holz Wärmedämmung 300 mm zwischen Trägern TJI 300 mm Abhänger mit Tragprofil Aluminium Bauplatte zementgebunden 12,7 mm Gipskartonplatte12,7 mm 2 Abstandsstück 3 Stahlblech 5 mm 4 Randträger Stahlprofil ÅPE 200 5 Stütze Stahlprofil ÅPE 120 6 Wandaufbau: Verkleidung Wellblech 38 mm Dichtungsfolie Sperrholz 12,7 mm Wärmedämmung 150 mm zwischen U-Profilen Gipsfaserplatte 15,8 mm Putz Gipsfaser gewachst 12,7 mm 7 Bodenaufbau Medienraum: Sperrholz kunstharzimprägniert 16 mm Sperrholzschalung 16 mm Wärmedämmung 300 mm zwischen Träger TJI 300 mm Abhänger mit Tragprofil Aluminium Sperrholz 12,7 mm Dichtungsfolie Verkleidung Wellblech 38 mm 8 Lüftungsrohr 9 Stütze Stahlprofil ¡ 200/150 mm 10 Bodenaufbau Bibliothek: OSB-Platte 19 mm Schalung Sperrholz 12.7 mm Tritschalldämmung 200 mm zwischen Träger TJI 240 mm OSB-Platte 12,7 mm 11 Sockel Stahlbeton 200 mm 12 Stahlwinkel ∑ 100/100/18 mm 13 Verglasung ESG 13 mm 14 Stahlstab | 13/13 mm 15 Schiebetür VSG mit geschliffenen Kanten 13 mm 16 Verglasung VSG farbig 13 mm mit geschliffenen Kanten 17 Gitter 50 mm 18 Träger Stahlprofil ÅPE 140 19 Träger Stahlprofil ÅPE 400 20 Stütze Stahlprofil ÅPE 160 21 Stahlplatte 12,5 mm

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Musterhaus in Tosu-City Japan verfügt über eine lange und lebendige Tradition modularer Bauweisen. Reisstrohgefüllte Tatamimatten dienen auch heute noch als dominierendes Flächenmaß zur Angabe von Wohnungsund Zimmergrößen und bilden die Basiseinheit traditioneller Grundrissplanung. Riken Yamamoto übertrug den klassischen modularen Konstruktionsansatz in die Neuzeit und entwickelte für einen Hersteller von Spezialprofilen und Systemmöbeln aus Aluminium den Prototyp für ein industrielles Leichtbausystem. Es sollte die spezifischen Qualitäten von Aluminium optimal nutzen und ästhetisch überzeugend die Identität des Materials herausstellen, was mit den im Baugewerbe üblichen Werkstoffen – einschließlich Stahl – nicht denkbar gewesen wäre. Das »Ecoms House« liegt direkt neben der in gleicher Bauart errichteten Fabrik und demonstriert die Flexibilität dieses modular konfigurierbaren Systems. Der Prototyp sucht – neben der konstruktiv wie visuell neuartigen Bauweise – auch nach einer architektonischen Lösung für sich wandelnde urbane Lebensmuster. Wohnen und Arbeiten sind hier flexibel miteinander vereinbar. Das Erdgeschoss

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Riken Yamamoto & Field Shop, Yokohama Mitarbeiter: Naoko Kawaguchi, Koji Toki Tragwerksplaner: Iijima Structural Design Office, Nagoya Bauherr: SUS Corporation, Shizuoka Nutzung: Konstruktion: System: Modulgröße:

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Musterwohnhaus Aluminium Skelett 1,2 ≈ 1,2 m

enthält zwei Schlafzimmer, Bad und Lagerflächen; im Obergeschoss befinden sich Küche, Ess-, Wohn- und Arbeitsbereiche. Die Aufteilung kann aufgrund der Modulbauweise variabel gestaltet werden, sie lässt sich auch umkehren oder abschnittsweise verändern. So ermöglicht sie alternativ das Wohnen im Obergeschoss, wenn das Erdgeschoss als Büro oder Laden genutzt wird. Extrudierte Aluminiumprofile können in höchster Präzision und nahezu jeder gewünschten Form hergestellt werden. Der Schmelzpunkt bei der Herstellung liegt niedriger als der von Stahl, die Festigkeit bei gleichem Gewicht ist jedoch 1,5-fach höher. Bei der Herstellung kann anteilig auch auf recyceltes Rohmaterial zurückgegriffen werden. Verbunden mit der Reduzierung auf eine geringe Anzahl standardisierter Komponenten ermöglicht dies eine äußerst ökonomische und kalkulierbare Fertigungsweise. Die Maximierung werkseitig vorfabrizierter, vormontierter und qualitätsgesicherter Elemente senkt die Bauzeit und in der Folge auch die Kosten. Jedes Grundmodul hat die Außenmaße 1200 ≈ 1200 mm. Die Gitterkonstruktion besteht aus einem

Verbund kreuzförmiger Profile, welche über schienenartig ausgebildete Endpunkte kraftschlüssig gefügt werden. Durch nahezu unbegrenzte Addition lassen sich Module verschiedener Größe werkseitig konfigurieren und flexibel zu den gewünschten Raumkonstellationen anordnen. Vor Ort müssen die Einzelmodule lediglich über kreuzförmige Kopplungselemente miteinander verschraubt werden. Auf das Raster abgestimmte Fassaden-, Tür- und Fensterelemente bilden die klimatische Außenhaut. Durch die hohe Fertigungspräzision der extrudierten Profile sind die Montagetoleranzen minimal und gegebenenfalls über die Schraubverbindungen ausgleichbar. Da auch die Bodenelemente aus einer modularen Aluminiumstruktur bestehen, ist eine vertikale Anpassung an unterschiedliche Raumhöhen oder eine Erweiterung um Zwischengeschosse leicht zu realisieren. Für die Zukunft denkt Riken Yamamoto auch an die Möglichkeit, Komplett- oder Teilsysteme je nach Bedarf im Leasingverfahren anzubieten. Die Bauten lassen sich mit geringem Aufwand zu jedem Zeitpunkt an geänderte Bedürfnisse anpassen, modifizieren oder erweitern, vertikal wie horizontal. Auch die Demontage, z. B. bei einer Nutzung als temporärer Pavillon, ist ebenso schnell und einfach auszuführen. Das niedrige Gewicht der Systemteile spart darüber hinaus Transportkosten.Teil des Auftrags war auch die Entwicklung einer baulich abgestimmten Möbelserie, die produktionstechnisch auf dem gleichen seriellen Prinzip basiert. Die Möbel wie auch das Bausystem wurden in mehreren Versuchsreihen statisch optimiert, zur Serienreife geführt und patentiert. Für beide Systeme sind derzeit weitere Entwicklungen in Planung. Jan Dominik Geipel

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Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:200

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Bodenelement Aluminiumpaneel Dachpaneel Leiter Fenster Tür

schematische Explosionszeichnung a Gitterelement b Isolierglas c Vordach

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Vertikalschnitt • Horizontalschnitt Maßstab 1:10

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Thermoschema der Verbindung, frühes Stadium

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ausgeführte Verbindung, thermisch verbessert

1 Dachaufbau: Abdichtung Kunststoffbahn Holzfaserplatte 15 mm Profil Aluminium ∑ 50/50/3 mm Polystyrol 50 mm Sperrholzplatte 10 mm Elementdecke 1200/3600 mm aus Strangpressprofilen Aluminium 20/200 mm auf 150/200 mm 2 Aluminiumprofil ∑ 50/150 mm 3 Entwässerung 4 Bodenaufbau: Teppichfliesen 9 mm Filz 6 mm Sperrholzplatte 12 mm Elementdecke 1200/3600 mm aus Strangpressprofilen Aluminium 20/200 mm auf 150/200 mm 5 Öffnungselement Paneel Aluminium gebürstet 20 mm 6 Rahmen 1200/1200 mm aus Aluminiumprofil ¡ 8/120/1200 mm 7 Schraube M12 8 Gitter Strangpressprofile 5 mm Maschenweite 205 mm 9 Paneel gedämmt Aluminium gebürstet 20 mm 10 Isolierverglasung Float 3 + SZR 6 + Float 3 mm 11 Teppichfliesen 9 mm, Filz 6 mm Sperrholzplatte 12 mm Doppelboden Stahlbeton 250 mm, Trennlage Hartschaumdämmung 50 mm Sauberkeitsschicht 50 mm Kies verdichtet 60 mm 12 Wange aus Strangpressprofilen Aluminium 130/25 mm 13 Trittstufe Aluminium 240/25 mm 14 Verbindungskreuz Aluminium 10 mm 15 Rahmen 1200/1200 mm aus Aluminiumprofil 8/120 mm 16 Schraube M12 17 Strangpressprofil Aluminium 5 mm

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Wohnhaus in Sakurajosui Das Einfamilienhaus in Sakurajosui steht in unmittelbarer Nachbarschaft eines Hauses, das Toyo Ito bereits 1975 für den gleichen Bauherrn errichtet hat. In einem der eng bebauten Wohnviertel von Tokio gelegen, ist das Grundstück fast vollständig überbaut. Trotz dieser Gebäudedichte ist die Fassade nicht geschlossen ausgeführt, sondern geschosshohe Schiebeelemente aus Glas ermöglichen Ausblicke auf das direkte Umfeld. Den traditionellen Hofgarten ersetzt ein zweigeschossiger »Sonnenraum« im Zentrum des Hauses, der die Wohnbereiche zusätzlich belichtet. Von dort führt eine Treppe zum Gästezimmer und zu der großen Terrasse im Obergeschoss, die beinahe zwei Drittel der Grundfläche einnimmt. Die schlanken Profile der Aluminiumkonstruktion und die verglasten Schiebeelemente verleihen dem Innenraum einen lichten, großzügigen Cha-

rakter. Durch die geschosshohe Verglasung wird der Wechsel von Sonne und Wolken, Wind und Regen auch im Wohnbereich spürbar, ein Thema, das Ito bereits bei seinen frühen Wohnhausprojekten aufgegriffen hat. Ursprünglich sollte das Haus als Stahlbetonkonstruktion ausgeführt werden. Durch die Teilnahme an einem Forschungsprojekt für Aluminiummodellhäuser hat Toyo Ito die Tragstruktur jedoch in eine Aluminiumskelettkonstruktion umgewandelt. Eine Bedingung dafür war, dass das zuvor mit den Bauherrn vereinbarte Budget nicht überschritten wird. Die an den Modellhäusern arbeitende Forschungsgruppe hatte bereits 1999 mit dem »Eco-Material-House« das erste Projekt dieser Art realisiert. Das entwickelte System beruht auf einem Stützenraster von 3,6 ≈ 3,6 m bzw. 1,8 m in den Randbereichen. Die Stützen haben einen außergewöhnlich kleinen quadratischen Querschnitt von nur 70/70 mm,

sodass eine sehr filigrane Tragstruktur entsteht. Ein kreuzförmiger Kern, der zur Stabilisierung in die rechteckigen Aluminiumprofile eingesetzt wird, ermöglicht die minimierte Dimensionierung der Stützen. Darüber bilden Träger aus stranggepressten Å-Profilen einen Tragrost, in den wiederum Å-Profile in sehr dichten Abständen von nur 300 mm gelegt werden. In Verbindung mit steifen Stützenanschlüssen dient der Deckenrost der Aussteifung in der Horizontalen. Außen ist die Konstruktion einheitlich mit rechteckigen, geschosshohen Elementen aus Aluminiumblech verkleidet, während im Inneren die warmen Holztöne der Möbel, Türen und des Bodens vorherrschen. Die klare Architektur, die Bezüge zum Umfeld und die Verbindung der Räume im Inneren spiegeln Itos Formensprache wider. Ungewöhnlich für ihn ist jedoch der Ansatz, diese Prinzipien mithilfe standardisierter Systembaumodule umzusetzen.

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Toyo Ito & Associates, Tokio Tragwerksplaner: Oak Structural Design Office, Tokio Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Baujahr: Bauzeit:

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Einfamilienhaus Aluminium Skelett 2,2 – 5,0 m 184 m2 86,5 m2 295 m3 2000 4 Monate

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Axonometrie 1 2 3 4

Aluminiumprofil { 146/70/8 mm Aluminiumprofil Å 146/70/6 mm Aluminiumrohr | 70/70/2 mm Aluminiumblech 4 mm

Schnitt Grundrisse Maßstab 1:200 5 6 7 8 9 10 11

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Tatami-Raum Wohnraum Küche Schlafzimmer Luftraum Gästezimmer Terrasse

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Horizontalschnitt Maßstab 1:20 Axonometrie Vertikalschnitt • Horizontalschnitt Maßstab 1:5

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1 Aluminiumblech 4 mm auf Gummilager 2 Aluminiumprofil Å 96/70/6 mm 3 Aluminiumprofil 10/10 mm 4 Aluminiumprofil { 96/70/8 mm 5 Wärmedämmung 30 mm 6 Gipskartonplatte 10 mm 7 Aluminiumrohr | 70/70/2 mm 8 Betonplatte 30 mm 9 Aluminiumprofil Å 146/70/6 mm 10 Flachaluminium 150/15 mm 11 Aluminiumprofil { 146/70/8 mm 12 Schiebetür Fichte 32 mm mit Verglasung ESG 6 mm 13 Schiebetür Aluminium 20 mm mit Verglasung ESG 6 mm 14 Fenster Aluminium 20 mm mit Verglasung ESG 6 mm

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Aufstockung in Preding Der Gutshof nahe Graz wurde im 19. Jahrhundert erbaut. Nachdem 1997 ein Teil des Dachstuhls abgebrannt war, wurden zwei Geschosse mit drei Wohneinheiten in Leichtbauweise aufgestockt. Der Bestand in herkömmlicher Ziegelbauweise übernahm die Funktion eines Sockels. Während das erste Geschoss bündig mit der Fassade des Bestands abschließt, springt das zweite zurück und erweitert die beiden Maisonettewohnungen um je eine geschützte Dachterrasse. Eine außen liegende einläufige Stahltreppe erschließt die Wohnungen und bildet durch ihre raue rostende Oberfläche einen Kontrast zum klaren Baukörper. Die tragenden Stahlstützen der Mischkonstruktion aus Holz und Stahl stehen im Abstand von 2,5 m auf den massiven Außenwänden des Bestandes. Die Wohnungen sind stützenfrei, da die Decken aus Holzfertigelementen die gesamte Breite von 8 m überspannen. Ebenso sind die geschlossenen Fassadenelemente vorgefertigt und mit Aluminiumtafeln verkleidet. Der Großteil der Fassade ist verglast, was die Leichtigkeit des Aufbaus betont und großzügige Ausblicke in die Landschaft gewährt.

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Hans Gangoly, Graz Projektleitung: Irene Kristiner Mitarbeiter: Raimund Kuschnig Tragwerksplaner: Johann Birner, Graz Bauherr: Jörg Holler, Preding Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Baujahr: Bauzeit:

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Mehrfamilienhaus Stahl und Holz Skelett mit Holzfertigelementen 2,56 bzw. 2,40 m 400 m2 1450 m3 1997–1998 13 Monate

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Grundrisse • Schnitt Maßstab 1:400 A 1. Obergeschoss B 2. Obergeschoss 1 2 3 4 5

Zimmer Bad Ess- / Wohnzimmer Galerie Terrasse

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6 Dachaufbau: Kies 50 mm, Schutzbahn Dachabdichtung einlagig, lose verlegt Trennschicht, Ausgleichsvlies Spanplatte 28 mm, Balkenlage 80 / 200 – 240 mm dazwischen Dämmung Dampfsperre, Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm Zwischenraum 40 mm abgehängte Decke Gipskarton 15 mm 7 Wandaufbau: Fassadenplatte hinterlüftet: Alumiumblech gekantet 2 mm Konterlattung 30 / 50 mm, Folie diffusionsoffen Spanplatte 19 mm Holzriegel 120 mm dazwischen Dämmung Spanplatte 19 mm, Dampfsperre Hohlraum für Installationen 200 mm Gipsfaserplatte 2≈ 15 mm 8 Bodenaufbau: Parkett 15 mm, Spanplatte 19 mm, Lattung 24 mm Polsterhölzer 50 / 80 mm Ausgleichsschicht Schüttung 40 mm, Spanplatte 28 mm, Balkenlage 120/ 340 – 420 mm dazwischen Dämmung Dampfsperre, Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm Zwischenraum 40 mm abgehängte Decke Gipskarton 15 mm 9 Holzrost 10 Festverglasung 11 Fassadenelement: Fassadenplatte hinterlüftet: Alumiumblech gekantet 2 mm Konterlattung 30 /50 mm, Folie diffusionsoffen Spanplatte 19 mm Holzriegel 160 mm dazwischen Dämmung Dampfsperre, Gipsfaserplatte 12,5 mm Gipskarton 15 mm 12 Bodenaufbau auf Bestandsdecke: Parkett 15 mm Estrich 60 mm, Folie Trittschalldämmplatten 25 mm Schüttung 140 mm

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Wohnhaus in Andelsbuch Das Zweifamilienhaus im Bregenzer Wald steht in exponierter Lage auf einer kleinen Anhöhe. Das Treppenhaus mit den Erschließungsflächen für beide Wohneinheiten ist als geschlossener Baukörper dem Hauptgebäude vorgesetzt. Abstellflächen und Haustechnik sind im Keller untergebracht. Das Haus ist Pilotprojekt eines Baukastensystems: Grundelement ist ein quadratisches Konstruktionsmodul von 5 x 5 m in Form eines einfachen Holzskeletts. Diese Module können beliebig aneinandergereiht und aufeinandergestellt werden. Die Anordnung und Größe der einzelnen Räume ist frei wählbar. Das Skelett wird mit komplett vorgefertigten Wand- und Deckenelementen beplankt: Die Außenfassade, die Fenster inklusive Verglasung, der Sonnenschutz, die Vorinstallationen sowie die Innenverkleidungen sind bereits fertig montiert, alle Anschlussteile immer gleich ausgebildet. Bad und Küche sind beim Prototyp als ebenfalls vorgefertigte Boxen zentral im Haus angeordnet. Durch ihre teilweise verglasten Wände erhalten sie ausreichend Tageslicht. Die Montagezeit für Konstruktion, Decken- und Fassadenelemente, Bad- und Küchenbox betrug zwei Tage, bauseits mussten nur noch die Installations- und Bodenbelagsarbeiten vorgenommen werden.

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Oskar Leo Kaufmann, Johannes Kaufmann, Dornbirn Tragwerksplaner: Oskar Leo Kaufmann, Johannes Kaufmann mit Markus Flatz, Bregenz Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr:

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Wohnhaus Holz Skelett 3,1 m 1500 m2 200 m2 650 m3 450 000 ™ (brutto) 1997

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Grundrissvarianten des Systems mit dem Grundmodul 5 ≈ 5 m A Obergeschoss B Erdgeschoss Maßstab 1:400

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Einteilung der Deckenelemente Erdgeschoss Maßstab 1:200

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aa dd Schnitt Maßstab 1:200 Horizontalschnitt Vertikalschnitt Auflagerkonstruktion der Mittelstützen Maßstab 1:20 1

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Dachaufbau: Kies Abdichtung Kunststoffbahn Gefälledämmung 100 – 60 mm Dreischichtplatte 20 mm Rahmen aus Holzriegeln 60/200 mm dazwischen Wärmedämmung 2≈ 100 mm Dampfsperre Dreischichtplatte 20 mm furnierte Sperrholzplatte 9 mm Randbalken BSH 150/370 mm Stütze BSH 150/150 mm Deckenaufbau: furnierte Sperrholzplatte 9 mm Dreischichtplatte 25 mm Trittschalldämmung 20+30 mm Dreischichtplatte 20 mm Rahmen aus Holzriegeln 60/200 mm dazwischen Wärmedämmung 100 mm und Kalkschotter 100 mm Dreischichtplatte 20 mm furnierte Sperrholzplatte 9 mm Wandaufbau: Nut- und Feder-Schalung 20 mm Lattung und Hinterlüftung 30 mm Spanflachpressplatten 15 mm Rahmen aus Holzriegeln 60/235 mm dazwischen Wärmedämmung 2≈ 120 mm Dampfsperre Nut- und Feder-Schalung 20 mm Raum für Rohrverlegung Konsole für Mittelstützen Stahlblech 8 mm Füllholz 150/300 mm zwischen Holzstützen Rolladenführungsprofil Aluminium 15/25/2 mm

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Isometrie des Tragwerks: Standardsystem aus Betonfertigteilen auf Ortbetonsockel Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:200 1 2 3 4 5

Wohnhaus in Gams Das formal schlichte Wohngebäude liegt am Rande eines Wohngebietes mit Einfamilienhäusern in der Rheintalebene bei Chur. Dem einfachen Kubus vorgelagert, dient ein niedriger, lang gestreckter Garagenbau zur Abschirmung gegen die vorbeiführende Straße. Das gegenüber dem Eingangsniveau um zwei Stufen abgesenkte Erdgeschoss ist als offene Raumzone um den Erschließungs- und Sanitärkern angeordnet. Der zum Garten gelegene, abgetrennte Bereich ist vollständig verglast und nicht gedämmt. Er fungiert als ein in den Baukörper integrierter Wintergarten. Die vier Zimmer des Obergeschosses werden – in Umkehrung des im Ergeschoss angewandten Prinzips – von einem Mittelflur erschlossen. In der Konstruktion des Gebäudes sind Standardbauprodukte mit speziellen, vorgefertigten Elementen kombiniert. Die Bauherrn wünschten sich ein kostengünstiges Holzhaus mit dauerhaftem Tragskelett. So entstand auf dem in Ortbeton ausgeführten Keller die tragende Struktur aus marktgängigen Betonfertigteilen. Zweigeschossige, eingespannte Stützen mit integrierten Knaggen bilden zusammen mit den kraftschlüssig verbundenen

Trägern auf der Längsseite zwei Rahmen, die über die Querträger in der Dachebene horizontal ausgesteift sind. Die Fertigteile weisen aufgrund der werkseitigen Fertigung in Metallschalung eine besonders glatte Oberfläche und scharfe Kanten auf. Die Geschossdecke besteht aus hölzernen Hohlkastenelementen – ebenfalls ein handelsübliches Produkt. Sie liegt auf Montagehölzern an den Längsträgern auf und überspannt das Gebäude in Querrichtung. Das Dach durfte aus baugesetzlichen Gründen nur als Satteldach ausgeführt werden. Seine notwendige minimale Neigung wird jedoch durch einen horizontal auskragenden Dachrand kaschiert. Die Fassaden bestehen aus vorfabrizierten, in das Betonskelett eingesetzten Holzelementen. Ihre außenseitigen, unbehandelten Sperrholztafeln sind in massiven Rahmen gefasst. Sie kragen gegenüber der Konstruktion leicht aus, um den Charakter eines Gefaches optisch zu betonen. Innenseitig sorgt eine 8 cm starke Gipsbauplatte für die klimatisch und akustisch vorteilhafte Schwere der Wand.

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Christian Wagner, Trübbach; Jürg Graser, Zürich Mitarbeiter: Jörg Koch Tragwerksplaner: Egeter und Tinner, Lienz (Keller und Decken) Bauherr: Josef und Claudia Lenherr, Gams Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe:

Einfamilienhaus Beton Skelett 2,09 – 2,31 m (UG) 2,86 m (EG), 2,40 m (OG) Grundstücksfläche: 773 m2 Bruttogeschossfläche: 320 m2 Bruttorauminhalt: 890 m3 Gesamtbaukosten: 534 000 ™ (brutto) Baujahr: 1995 Bauzeit: 8 Monate

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Gästezimmer Wohnzimmer Wintergarten Bibliothek Schlafzimmer

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Vertikalschnitt Längsseite Horizontalschnitt Längsseite Vertikalschnitt Schmalseite mit Wintergarten Maßstab 1:20 1 2 3 4

Kaltdach mit Zinkblech-Stehfalzdeckung Massivholzdecke Fichte 80 mm Dachbalken 300/400 mm, Betonfertigteil Träger 400/300 mm, Betonfertigteil

5 Isolierverglasung in Nadelholzrahmen 6 Deckenaufbau: Buchenparkett 8 mm Heizestrich 60 mm auf Trennfolie Trittschalldämmung 40 mm auf Kunststofffolie Hohlkasten-Elementdecke Fichtenholz 240 mm 7 Montageholz als Deckenauflager 40/60 mm 8 Stütze 400/300 mm mit Knaggen, Betonfertigteil 9 Unterkellerung in Ortbeton 10 Wintergartenverglasung, ESG-Schiebeelemente

11 Aluminiumblech gekantet, ausgeschäumt 12 Innendämmung Stütze 60 mm, gipskartonverkleidet 13 Douglasholzrahmen 14 Aufbau Wandelement: Douglassperrholz 21 mm Holzfaserplatte 19 mm Zellulosefaserdämmung 160 mm Gipsbauplatte 80 mm, gespachtelt, gestrichen 15 Zinkabtropfblech

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A Montage der Träger, Verbindung durch vertikale Spannstähle in den Stützen B provisorische Befestigung der Betonfertigteile mit Winkeleisen

Modeschule in Fukuoka Die 2002 fertiggestellte Modeschule in Fukuoka sollte ursprünglich gemäß der japanischen Handwerkstradition als Holzskelettbau ausgeführt werden. Brandschutzvorschriften, Fragen des Bauablaufs und Kosten ließen jedoch eine Ausführung in Beton sinnvoll erscheinen. Im Gegensatz zu den Bauten der 1960erJahre, die sich ebenfalls als Transformation von der Holzbauweise zum Baustoff Beton verstanden, ist das Tragwerk hier nicht in Ortbeton, sondern als System vorgespannter Stahlbetonfertigteile ausgeführt. Stützen, Träger und Deckenplatten wurden zusammengesetzt, bevor die Spannseile angezogen wurden, die der Konstruktion ihre Stabilität und Formgenauigkeit verleihen. Bei dieser Art des Fügens konnten die Architekten auf ausgezeichnet ausgebildete Fachkräfte zurückgreifen, die mit dieser Technik aus dem Holzbau von Tempeln und Schreinen seit Jahrzehnten vertraut sind. So entstand ein durch und durch japanisches Gebäude. Ein Innenhof schafft reichlich Platz und Weite in der durch die dichte Bebauung sehr beengten Situation. Vergleichbar den traditionellen transluzenten Shoji-Papierwänden erzeugt die Profilbauglasfassade ein diffuses Licht, das der Modeschule ihren Namen gegeben hat: Luminare. Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Takamatsu Architects and Associates, Kioto Mitarbeiter: Kim Kihong Tragwerksplaner: SD ROOM, Osaka Bauherr: Omula Bunka Gakuen, Fukuoka Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Bildung Stahlbeton Skelettsystem 2,5 – 2,6 m 478 m2 1308 m2 3400 m3 2,3 Mio. ™ (brutto) 2002 10 Monate

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Axonometrie des statischen Gefüges Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:400

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Wassertank Büro Innenhof Technik Umkleide/ Schließfächer Sanitärräume Unterricht Luftraum über Innenhof

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Institutsgebäude in Grenoble Das aus einem Wettbewerb hervorgegangene Projekt ist Bestandteil der »Université 2000« auf dem Campus von Grenoble. Es reiht sich ein zwischen andere neue Gebäude entlang der Achse der Universität und wurde in zwei Phasen realisiert. Der westliche Baukörper funktionierte zunächst als eigenständiges Gebäude. Fünf Jahre später schließlich entstand in 13 m Abstand ein gleichartiger, etwas kleinerer Gebäudeteil. Schmale Wintergärten, die den Nord- und Südfassaden der Obergeschosse vorgelagert sind, fassen die Baukörper zu einem einzigen Gesamtvolumen zusammen. Über den so entstandenen Innenhof hinweg verbinden drei geschlossene Stege die Obergeschosse. Durch die transparenten Fassaden öffnet sich das Gebäude zum Campus und zur Umgebung – der Unterricht findet vor dem Hintergrund der »Hautes Montagnes« statt, die Grenoble umgeben. An den Hauptfassaden wird der Blick gefiltert durch die bepflanzten Gewächshäuser. An der Süd-

seite sind sie mit Bougainvillea, im Norden mit verschiedenen Bambusarten bepflanzt. Der Unterhalt der Gewächshäuser ist denkbar einfach. Sie werden automatisch bewässert, belüftet und beheizt, wie bei der professionellen Pflanzenzucht. Im Inneren des Gebäudes herrscht Klarheit und Schlichtheit, man beschränkte sich auf das wirklich Wesentliche – aufwendige Details wurden zugunsten räumlicher Qualität und Lichtstimmung vermieden. Die Tragstruktur des Gebäudes besteht aus einfachen, vorgefertigten Stahlbetonteilen. Die kostenbewusste Planung gestattete eine räumliche Großzügigkeit ohne Einschränkungen bei der Ausstattung. So konnten zusätzliche Unterrichtsräume, eine größere Halle und geräumige Flure mit gut nutzbaren Aufenthaltszonen realisiert werden. Innerhalb der zurückhaltenden Atmosphäre und Strenge der Konstruktion erscheinen die Gewächshäuser mit dem Farbspiel der Pflanzen als überraschendes und poetisches Element.

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b Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Anne Lacaton & Jean Philippe Vassal, Bordeaux Mitarbeiter: Sylvain Menaud, Emmanuelle Delage, Mathieu Laporte, Pierre Yves Portier Tragwerksplaner: Ingérop Sud Ouest, Merignac Bauherr: Universität Pierre Mendès, Grenoble

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Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe:

Bildung Beton Skelett 4,0 m (Erdgeschoss) 2,7 m (Obergeschosse) Grundstücksfläche: 2250 m2 Bruttogeschossfläche: 5062 m2 Gesamtbaukosten: 3,078 Mio. ™ (brutto) Baujahr: 1. Bauabschnitt 1995 2. Bauabschnitt 2001 Bauzeit: 1. Bauabschnitt 11 Monate 2. Bauabschnitt 11 Monate

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Grundrisse Schnitte Maßstab 1:800 A B C D

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Erdgeschoss Mezzanin 1. Obergeschoss 2. Obergeschoss

Hörsaal Parken Verwaltung Foyer 1. BA Foyer 2. BA EDV-Raum Bibliothek Lehrstuhlraum Seminarraum

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Vertikalschnitt Horizontalschnitt Maßstab 1:20 1 Kantenprofil Polycarbonat transparent mit UV-Schutzschicht warmgeformt 2 Stahlrohr verzinkt ¡ 100/50 mm 3 Wellplatten Polycarbonat transparent mit UV-Schutzschicht 177/51/3 mm 4 Stahlträger verzinkt HEA 120 5 Öffnungsklappe Wellplatten wie 3 auf Rahmen aus Stahlprofil ∑ 50/50/5 mm mit Aussteiffung aus Stahlrohr | 20/2,3 mm 6 Dachdichtungsbahn Wärmedämmung Hartschaumplatten 80 mm Dampfsperre Trapezblech 70 mm 7 Elektromotor als Antrieb für 5 8 Stahlgitterpressrost 40 mm 9 Stahlblech gekantet und verzinkt 10 Stahlträger verzinkt ÅPE 140 11 Stahlträger verzinkt HEA 120 12 Heizungsrohre 13 Stahlbetonskelett 14 Aluminiumschiebefenster mit Isolierverglasung 15 Pflanzgefäß 16 Unterkonstruktion Stahlrohr verzinkt ¡ 70/50/4 mm 17 Stütze Stahlprofil verzinkt HEA 100

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Wohn- und Bürogebäude in Kassel Das modulare Prinzip dieser Stadtvilla basiert auf der Wettbewerbsausschreibung, einen Gebäudetypus für die acht unterschiedlichen Grundstückszuschnitte dieser Wohnanlage am Rande der Kasseler Unterneustadt zu entwerfen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, entwickelten die Architekten eine räumliche Tragstruktur, die flexibel in jede Richtung wachsen kann und nutzungsneutrale Räume zulässt. Ausgehend von einem Stützenraster von ca. 3,0 ≈ 3,3 m kann das Stadthaus je nach Nutzung erweitert oder abgewandelt werden. Ausgeführt wurde ein Prototyp als strenger Kubus mit den Außenmaßen 13,52 ≈ 12,30 m und 15,4 m Höhe. Die übrigen sieben Villen werden von den anderen Preisträgern realisiert. Das Haus ist idyllisch in einem Park gelegen, in unmittelbarer Umgebung zur Fulda mit ihren Bootsanlegestellen und der historischen Drahtseilbrücke. Südliche Atmosphäre kommt im Gebäude durch die geschosshohen Verglasungen der Wohnzimmer mit Blick auf den Park und die Ausfachungen aus unbehandeltem Lärchenholz zum Ausdruck. Um eine gleichmäßige witterungsbedingte Vergrauung zu

erreichen, wurde auf einen konstruktiven Holzschutz verzichtet. Die unterschiedlich hohen Klappschiebeläden können in beliebiger Öffnungsstellung arretiert werden und beleben so die Fassaden. Um die angestrebte Vielfalt der Fassade und das dafür notwendige Tragsystem zu erreichen, wurde das Gebäude in verschiedene Systeme gegliedert. Als Tragkonstruktion dient ein Skelett aus Betonstützen, Filigrandecken sowie aussteifenden Filigranwänden, die zu Installations- und Erschließungskernen zusammengefasst sind. In diese Grundstruktur werden innerhalb von 14 Tagen die Holzrahmenelemente, die zwischen geschlossenen Teilen, Teilen mit kleinem und mit großem Fensterband variieren, eingesetzt. Diese werden als Kleinserie in einem örtlichen Zimmereibetrieb hergestellt. Die Stülpschalung und die Klappläden wurden später montiert, um hier die gewünschte Bündigkeit zur glatten Betonfertigteilfassade zu erhalten. Einheitliche Bauteilgrößen der tragenden wie der füllenden Teile ermöglichen die serielle Fertigung mit allen Vorteilen wie Maßgenauigkeit, Witterungsunabhängigkeit, Zeit- und Kostenersparnis. Um möglichst schlanke Dimensi-

onen zu erreichen, sind das Stahlbetonskelett und die massiven Teile der Außenwände mit Fertigteilen aus Glasfaserzementbeton verkleidet, wodurch die unterschiedlichen Nutzungen wie Garage, Bäder und Abstellräume ablesbar werden. Nordseitig sind die Kellerersatzräume ausgelagert und gänzlich mit Faserbeton bekleidet. Der Werkstoff besteht aus zementgebundenen Feinbeton, dem alkaliresistente Glasfasern beigemischt werden. Diese übernehmen die Zug- und Rissbewehrung des Bauteils. Da diese Fasern nicht korrodieren, besteht kein Grund für eine Mindestüberdeckung der Bewehrung. Um den Charakter einer frei steheneiner Villa deutlich zu machen, haben die Architekten auf Nebengebäude verzichtet und acht der geforderten neun Stellplätze in einem Kombiliftparksystem im Haus untergebracht. Im Sockel- und Erdgeschoss befindet sich eine 120 m2 große Maisonetteeinheit mit zugeordnetem Tiefhof, die als Büro oder Wohnung genutzt werden kann. Die darüberliegenden Wohnungen sind in 2- oder 3-Zimmereinheiten aufteilbar. Die Maisonettes der obersten Geschosse verfügen zum Wasser hin über eine großzügige Dachterrasse.

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Alexander Reichel, Kassel / München Mitarbeiter: Johanna Reichel-Vossen, Stefan Seibert, Caroline Ossenberg-Engels, Elke Radlof Tragwerksplaner: Hobein, Kleinhans, Marx, Hochtief AG, Kassel Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Büro- und Mehrfamilienhaus Beton Skelett 2,5 m 552 m2 3079 m3 1,9 Mio. ™ (brutto) 1999 14 Monate

Isometrie Grundrisse Maßstab 1:500 A Untergeschoss B Erdgeschoss C 1. und 2. Obergeschoss D 3. Obergeschoss E Dachgeschoss

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Eingang Fahrradabstellraum Garage Büro Abstellraum 2-Zimmer-Wohnung Maisonettewohnung Dachterrasse

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Schnitte Maßstab 1:500 Detailschnitte Maßstab 1:20 1 Betonfertigteil 350/350 mm 2 Holzlamellen Lärche natur 3 Glasfaserbeton 30 mm 4 Werksteinplatten 40 mm auf Abstandhalter Bautenschutzmatte Abdichtung Bitumenbahn 2-lagig Mineralwolle 80 mm Dampfsperre Stahlbetonplatte 200 mm, gespachtelt 5 Holzfenster Lärche transparent lasiert 6 Klappschiebeläden Lärche natur 50 mm 7 Absturzsicherung Edelstahl geschliffen Ø 30 mm 8 Brüstung ESG 12 mm 9 Industrieparkett 22 mm Estrich 45 mm Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung Mineralwolle 30 mm Filigrandecke Stahlbeton 200 mm, gespachtelt 10 Stülpschalung Lärche 22/80 mm 11 Brüstung Bad Betonfertigteil 160 mm, gefliest

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Paneelsysteme Bei der Paneelbauweise besteht das Tragwerk aus flächigen Wand- und Deckenelementen, die gleichzeitig den Raumabschluss bilden. Die Tafeln können aus Stahl, Holzwerkstoffen, Beton oder Mauerwerk hergestellt werden. Sowohl schmale Kleintafeln, als auch raumbreite Großtafeln sind selbsttragende Elemente. Man unterscheidet in der Paneelbauweise drei Konstruktionsprinzipien: Kleintafelbauweise Die Kleintafelbauweise findet man nur noch im niedrig geschossigen Hochbau. Bei dieser Bauweise bestehen die Wände aus geschosshohen Platten mit geringer Breite, zwischen denen schmale Deckenelemente gespannt werden. Wand- und Deckenplatten werden mit Breiten von 60 bis 120 cm hergestellt. Kleinformatige Plattenelemente erlauben eine individuellere Gestaltung als Großtafeln, der Fugenanteil erhöht sich dadurch allerdings und sollte bei der Planung berücksichtigt werden. Obwohl die kleinformatigen Elemente mit leichtem Hebewerkzeug positioniert werden können, nimmt die Montage mehr Zeit in Anspruch. Großtafelbauweise Das Tragsystem der Großtafelbauweise besteht aus Längs- und Querwänden, auf denen eine Deckenplatte vierseitig lagert. Beträgt die Deckenspannweiten weniger als 6 m, kann die Deckenplatte auch zweiachsig gespannt und in Quer- oder Längsrichtung aufgelagert sein. Bei der Auflagerung in Querrichtung tragen nur die Längswände, die nichttragenden Querwände dienen nur noch der Aussteifung und Raumtrennung.

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Schottenbauweise Das Tragsystem der Schottenbauweise besteht aus parallel angeordneten Querwänden (Schotten), die als Auflager für die Deckenelemente dienen. Da die Spannrichtung der Decke längs ausgerichtet ist, kann sie über mehrere Felder mit durchlaufender Wirkung ausgeführt werden. Der günstige Momentenverlauf erlaubt eine Konstruktion von Deckenplatten mit geringerer statischer Höhe, was zu Materialeinsparungen führt. Die Aussteifung erfolgt über Längs- oder Treppenhauswände. Die Fassaden können an den Stirnseiten der Schotten mit leichten, raumbildenden Ausbauelementen geschlossen werden, da sie keine tragende Funktion übernehmen. (Abb. C 3.1). Generell müssen Außenwandelemente alle bauphysikalischen Anforderungen erfüllen und nach dem Einbau an allen Stößen vollkommen dicht sein. Auch bei hinreichender Wärme- und Schalldämmung dürfen sie nicht zu schwer sein, um transportabel und montierbar zu bleiben. Die Abmessungen der Tafeln werden vom Baustoff, den Transportbedingungen und dem Entwurfsraster bestimmt, die Tafelhöhe ist gleichzeitig Geschosshöhe. Verbunden werden die Tafeln durch herkömmliche Verbindungsmittel, die Wahl der Verbindung hängt dabei vom Tafelbaustoff und vom Wandaufbau ab. Kraftübertragende Konstruktionselemente sind Auflagerkonsolen, die konstruktiven Verbindungen müssen bei tragenden Bauteilen Druck-, Zug- und Scherkräfte übertragen.

C 3.1

C 3.2 C 3.3

C 3.4 1 2 1 3 4 C 3.2

Bauen mit Stahlpaneelen Stahlpaneelbauarten

Das Grundkonstruktionsprinzip beim Bauen mit Stahlpaneelen ist die Ständerbauweise. Während bei einer Holzrahmenkonstruktion die Kräfte über die Stützen des Skeletts abgeleitet werden, wirkt dagegen der Stahlrahmen im Verbund mit der Beplankung als Scheibe. Als Mischbauweise werden die Rahmen und Querrippen werkseitig hergestellt und die Paneele je nach Vorfertigungsgrad nur als Rahmenkonstruktion oder bereits mit Beplankung an die Baustelle geliefert.

C 3.5

Konstruktionsprinzipien bei Paneelsystemen a Kleintafelbau b Großtafelbau c Schottenbau Herstellung einer Stahlrahmenkonstruktion im Werk Wandaufbau einer Stahlrahmenkonstruktion 1 Beplankung Gipsfaserplatte 2 Blechtafel 3 CW-Profil (Achsabstand 416 mm) 4 Faserdämmstoff isometrische Darstellung von Deckenanschluss und Fußpunkt einer Stahlrahmenkonstruktion Konstruktionsprinzipien im Stahlrahmenbau a Platform-Bauweise b Balloon-Frame-Bauweise

C 3.3

zusätzlich angebrachte Dämmebene ergänzt werden. Die Elemente können bereits sämtliche Installationen und fertige Oberflächen erhalten. Bei der Montage der vorgefertigten Paneele erfolgt die Verbindung durch Schraub- und Schließringbolzen mit einfachen Handund Elektrowerkzeugen.Das Planungsund Konstruktionsraster baut auf dem Achsrasterprinzip auf. Analog zum Holzständerbau gibt es auch bei der Stahlrahmenbauweise zwei verschiedene Ansätze für die Montage:

Stahlrahmenbau Im Stahlrahmenbau werden aus kaltgewalzten Stahlprofilen tragende Paneelelemente als Rohbauteile für Wand, Decke und Dach im Werk hergestellt (Abb. C 3.2). Die Vorteile dieser Bauweise sind das geringe Gewicht und die hohe Tragfähigkeit der Konstruktionselemente. Der Metallrahmen besteht aus senkrecht stehenden Profilstäben (Ständer), die in einem Abstand von 40 bis 80 cm angeordnet sind und oben und unten mit U-Profilen zusammen gehalten werden. Die Verbindung erfolgt durch Schweißen oder Schrauben. Das obere U-Profil verteilt die Vertikalkräfte auf die Stützen. Ihre Stabilität erhält die Konstruktion durch eine beidseitige Beplankung aus unterschiedlichen Werkstoffen. Es entsteht eine Wand, die statisch als Scheibe oder Platte wirkt und alle Beanspruchungen an angrenzende Bauteile weiterleitet. Der Hohlraum zwischen den Ständern wird nach energetischen und bauakustischen Anforderungen gedämmt (Abb. C 3.3 und C 3.4). Um die Wärmebrückenwirkung der Metallständer zu mindern, kann das Element durch eine

Platform-Bauweise Gebäude in Platform-Bauweise werden geschossweise montiert. Dabei liegt die Deckenplatte auf den geschosshohen Wandbauteilen (Abb. C 3.5 a). Balloon-Frame-Bauweise Bei der Balloon-Frame-Bauweise sind die Außenwände gebäudehoch. Die Deckenplatte wird nicht in die Wandkonstruktion eingebunden, sondern an Konsolen angeschlossen, die an die Ständerprofile angeschweißt sind (Abb. C 3.5 b).

a

b C 3.4

C 3.5

111

Trapezprofil Wärmedämmschicht Unterkonstruktion Z-Profil Silikatstreifen

Trapezprofil

C 3.6

Die Gewichtseinsparung bei der Stahlrahmenbauweise liegt bei 30 % gegenüber dem Holzrahmenbau und bei 66 % gegenüber massiven Wandkonstruktionen. Besonders in Japan ist diese Bauweise für Fertighäuser weitverbreitet und auch in den USA, Kanada und Australien hat sie bereits den Durchbruch am Markt geschafft. In Deutschland konnte sich diese »junge« Bauweise im Wohnungsbau dagegen noch nicht durchsetzen, nur etwa 1 % der Wohnbauten basiert auf diesem Konstruktionsprinzip. Hier wird sie vorwiegend im Industriebau für Hallenund Lagerbauten eingesetzt. Bei der Stahlrahmenbauweise können sowohl kleine als auch große Tafeln verwendet werden. Kleinformatige Wandelemente haben dabei den Vorteil, dass sie den unterschiedlichsten Gebäudeformen angepasst werden können. Großtafeln werden als Wandbauteile mit Breiten bis 12,5 m und Deckenbauteile mit Spannweiten bis 14 m hergestellt.

} Cocoon Tranformer (Cocoon Systemleichtbau AG) Diese Stahlrahmenkonstruktion eignet sich für Neubau, Anbau und Aufstockung. Die Wandbauteile werden im Werk für die Baustelle montagefertig hergestellt (Abb. 3.8). Die Beplankung und Dämmung der Elemente ist auf die spezielle Nutzung eines Bauvorhabens abgestimmt. Die Elemente dieses Systems eignen sich auch für weitgespannte Wand- und Deckenkonstruktionen. Sie können in vertikaler und horizontaler Richtung nach Belieben addiert werden. Die Tragstruktur beispielsweise eines Einfamilienhaus kann mit diesem System innerhalb von drei bis vier Tagen errichtet werden (Abb. 3.7). • Einsatzbereiche: Aussen- und Innenwände, Geschossdecken, Feuer- und Brandschutzwände. • Nutzung: Büro- und Verwaltungsgebäude, Wohngebäude, Sozialgebäude, kleine Industrieeinheiten

Konstruktionsmaterialien und -elemente

Profilblechtafeln Wandtafeln aus Profilblech sind vorgefertigte, nichttragende Elemente und dienen dem Raumabschluss und der Raumtrennung (Abb. C 3.9). Sie sind ein- und zweischalig mit und ohne Dämmung herstellbar (Abb. C 3.6). Dabei werden im Werk beschichtete Profilbleche mit einer Unterkonstruktion zu Wandelementen montiert, der Zwischenraum kann je nach Bedarf vor Ort mit Wärmedämmung ausgefacht werden. Durch den geringen Montageaufwand sind sie sehr wirtschaftlich und können bei baulichen Veränderungen wiederverwendet werden. Sie kommen meist im Industriebau zum Einsatz, da sie sich aufgrund der geringen Speichermasse weniger für die bauphysikalischen Anforderungen im Wohnungsbau eignen. Hier hat sich generell die zweischalige, wärmegedämmte Trapez- oder Wellblechwand durchgesetzt. Die oberflächenveredelte Außenschale und die Innenschale sind durch Distanzprofile miteinander verbunden, wobei die Außenschale mit thermischer Trennung angebracht ist. Die von inneren eindringende Luftfeuchte wird in der Luftschicht hinter

Ringanker CW 150-1,5 GKB-Bauplatte Dämmung GKB-Bauplatte

UW 150-1,5

C 3.7

112

C 3.8

C 3.9

a

U-Profil

C-Profil

Z-Profil

S-Profil

Hut-Profil

Å-Profil

Decken-, Bodenprofil

Ständer, Deckenträger

Pfette

Pfette, Deckenträger

Pfette

Deckenträger

b C 3.10

der Außenschale nach außen abgeleitet. Die Felder zwischen den Distanzprofilen werden mit Wärmedämmung aus Mineralfasern ausgefacht. Sowohl die Bleche auf der Unterkonstruktion als auch die Wandtafeln werden untereinander mit Schraubbolzen und Keilverschlüsse kraftschlüssig verbunden. Sandwichelemente Sandwichelemente sind in sich tragende Verbundbauteile, die für Fassade und Dacheindeckungen verwendet werden. Sie bestehen aus zwei dünnen Metallschichten, die schubfest mit einem Dämmstoffkern verbunden sind. Dadurch können die Elemente bei geringer Dicke und Gewicht auf Biegung beansprucht werden und die zum Bauteil senkrecht wirkenden Lasten wie beispielsweise Wind aufnehmen. Durch vormaliges Walzen und Falten der Bleche erhöht sich zusätzlich die Stabilität der Sandwichelemente. Als Werkstoff für die Metallschichten eignen sich Aluminium, Stahl und Edelstahl. Die Dämmstoffkerne bestehen in der Regel aus PolystyrolHartschaumplatten. Die Herstellung erfolgt auf Fertigungsanlagen, die einen

a

C 3.11

Endlosstrang produzieren. Sandwichdachelemente sind meist 1000 mm breit und zwischen 70 und 110 mm stark. Die Fassadenelemente werden in Baubreiten von 600 bis 1200 mm mit einer Elementstärke von 40 bis 200 mm hergestellt. Lieferlängen von bis zu 20 m sind für beide Elementtypen möglich. Für Bausysteme mit Sandwichelementen hat man Anschlüsse und Übergänge mit systemspezifischen Verbindungsmitteln entwickelt (Abb. C 3.10). Im anspruchsvollen Fassadenbau werden neben der Schraubenbefestigung auch nicht sichtbare Befestigungen wie verdeckte Schraub- oder Steckverbindungen verwendet. Die Oberflächenstruktur, die Farbauswahl, die Fugenausbildung und die Befestigungsart von Sandwichelementen sind entscheidend für die äußere Gestalt eines Gebäudes [1]. Stahlleichtprofile Stahlleichtprofile werden aus feuerverzinktem Stahlblech mit Stärken von 1 bis 2,5 mm geformt. Die gängigen Profile sind C-, U- oder Z-förmig und werden in Längen von bis zu 12 m hergestellt (Abb. C 3.11).

b

C 3.12

Stahlbleche Stahlbleche werden im Stahlwerk in Breiten von 2000 mm gewalzt. Kaltgewalzte Bleche können bis 100 mm, warmgewalzte Bleche bis 3 mm dick sein und zu Profilblechen wie Trapez- oder Wellblech geformt werden (Abb. C 3.12). Die Stabilität der unprofilierten Bleche kann in der weiteren Verarbeitung durch Faltung von Stegen und Rippen erhöht werden.

C 3.6 Stahlblech-Trapezprofilwand C 3.7 Wohnhaus, Stahlrahmenbauweise (Cocoon Transformer), Zagreb (HR) 2006 C 3.8 Aufbau einer Cocoon-Wand C 3.9 Herstellung eines Stahltrapezprofilblechs C 3.10 verdeckte Fugenausbildung bei Sandwichelementen a mit gewelltem Deckblech b mit ebenem Deckblech C 3.11 kaltgewalzte Stahlleichtprofile aus Stahlblech C 3.12 profilierte Stahlbleche a Trapezblech b asymmetrisches Wellblech C 3.13 Fassade aus Sandwichelementen, Verwaltungsgebäude der Telekommunkationsgesellschaft, Oporto (P) 1997, Joao Alvaro Rocha und José Manuel Gigante

C 3.13

113

Bodenaufbau VerbinTragkonstruktion dung, (Brettsperrholz) Verankerung

a

Bodenaufbau Tragkonstruktion Verbindung, (z. B. Spanplatte) Verankerung

Fußschwelle b Äußere Bekleidung Dämmschutzschicht Zusatzdämmung Dämmung mit Distanzlattung Tragkonstruktion

c C 3.14

Bauen mit Holzpaneelen

In der Holzpaneelbauweise unterscheidet man zwischen Tafelbau, Rahmenbau Blockbau und Bauen mit Holzmodulen. Paneelelemente im Holztafelbau sind beispielsweise massive Holztafeln und Holzwerkstoffplatten mit aussteifenden Querrippen, im Holzrahmenbau dagegen sind es beplankte Holzrahmenkonstruktionen. Holzpaneelbauarten

Die verschiedenen Bauarten werden im Folgenden beschrieben: Holztafelbau Tragende Elemente im Holztafelbau sind Klein- und Großtafeln aus Holzwerkstoffen, die statisch als Scheibe wirken (Abb. C 3.15). Sie übernehmen sowohl die Funktion des Tragwerks als auch der Raumbildung. Die Lasten werden über die Plattenelemente in Fundamente abgeleitet, bei Holzbauweisen sind dies Betonbodenplatten. Die kraftschlüssige Verbindung zweier Holztafelelemente wird im Stoß in der Regel mit Nut und Feder, Überfälzungen,

Äußere Bekleidung Hinterlüftung Dämmung Tragkonstruktion Innere Bekleidung

a

b

Stabdübeln aus Hartholz oder Stahl und aufgenagelten Lochblechen hergestellt (Abb. C 3.14). Die Eckverbindung erfolgt mittels einer Verankerung mit Schrauben oder Bolzen. Für den Schutz der Fugen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit sind geeignete Dichtmittel wie Dichtprofile oder Dichtbänder zu verwenden. Die Art des Transports und der Hebewerkzeuge richtet sich nach den Elementgrößen und dem daraus resultierenden Gewicht. Großtafeln kommen besonders beim Fertighausbau als raum- bzw. gebäudehohe Wandelemente zum Einsatz. Die Holztafeln für Außen- und Innenwände können bis zu 14,5 m lang sein. Die Deckenelemente sind bis zu 2,5 m breit und können Spannweiten bis 10 m überbrücken. Kleintafeln sind raumhoch und haben eine Breite von 60 bis 125 cm, die Abmessungen der Deckenelemente entsprechen denen der Großtafeln. Aufgrund des geringen Bauteilgewichts der Tafeln können einfache Hebewerkzeuge verwendet werden. Die Wandtafeln sind sowohl bei Klein- als auch bei Großtafeln zwischen 60 und 120 mm stark.

Man unterscheidet im Holztafelbau nach Konstruktion mit Holzblocktafeln oder Massivholzbauteilen. Holzblocktafeln Holzblocktafeln werden aus Holzwerkstoffplatten hergestellt und durch Querrippen gegen Knicken stabilisiert. Dabei entstehen sehr steife und formstabile Bauelemente. Die Felder zwischen den Rippen werden mit Wärmedämmung ausgefacht oder können der Installationsführung dienen (Abb. C 3.17). Massivholzplatten Massive Holzplatten werden aus Vollholz, Holzwerkstoffplatten oder Holzspänen unter Druck zu homogenen Platten verleimt (Abb. C 3.18). Im Vergleich zu Holzblocktafeln sind sie in zwei Achsen beanspruchbar. Im Werk werden die Platten montagefertig vorbereitet, Öffnungen für Fenster und Türen sowie Aussparungen für Installationsleitung passgenau eingefräst (Abb.C 3.16). Bauklimatisch notwendige Dämmung wird außen auf dem Tragwerk angebracht, die Stärke variiert je nach Anforderung an den Wärmeschutz [2] (Abb. C 3.19).

C 3.17

C 3.15

114

C 3.16

C 3.18

Kopfschwelle

Bodenaufbau Tragkonstruktion (Brettstapelplatte)

C 3.14

c

Verbindung, Verankerung

C 3.15 C 3.16

Außenwandbekleidung, hinterlüftet Dämmung mit Distanzlattung Brettstapelplatte Beplankung (statisch wirksam) C 3.19

C 3.17 C 3.18 C 3.19

Verbindung von massiven Holztafelelementen a Überfälzung b Nut und Feder c Stabdübelverbindung Positionierung eines Holztafelelements Rohbau eines Gebäudes mit Massivholztafeln, Ateliergebäude, Hellerau (D) 2004, Deutsche Werkstätten Hellerau, Albrecht Quinke Holzblocktafel Massivholztafel Anschluss Decke an Wand mit tragenden Bauteilen aus Dickholzplatten

a Brettsperrholzkonstruktion b Flachpressplattenkonstruktion c Brettstapelkonstruktion C 3.20 System Haas a Fügung von Brettstapelelementen mit doppelter Nut-und-Feder-Verbindung b Vertikalschnitt Anschluss Wand Decke C 3.21 LIGNOTREND Flächenelement a Holzblocktafelelemente b Vertikalschnitt Anschluss Wand Decke C 3.22 Lignatur-Flächenelement a Kasten-, Schalen-, Flächenelement b Vertikalschnitt Anschluss Decke an Wand in Holzrahmenbauweise

} System Haas (Haas Fertigbau GmbH) Die Massivholzbauteile sind Brettstapelplatten, deren Abmessungen bis zu 600 mm in der Breite bei einer Stärke von 80 bis 240 mm betragen. Bei Einfeldträgern sind Spannweiten von 6 m möglich, bei Durchlaufträgern 7,5 m. Verbunden sind die einzelnen Elemente mit Nut und Feder, Fremdfedern oder oberseitigen Streifen aus Holzwerkstoffplatten. Die Besonderheit dieses Systems liegt darin, dass die Platten mit CNC-Fräsen bearbeitet werden können (Abb. C 3.20). • Einsatzbereiche: Wand, Decke, Dach • Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, Industrieund Verwaltungsbauten, Schulen und Kindergärten, Sportbauten, Landwirtschaftsgebäude

} LINGOTREND Flächenelement (LINGOTREND AG) Die Holzblocktafeln dieses Systems sind bis zu 18 m lang und 600 mm breit bei einer Plattenstärke von 282 mm (Abb. C 3.21a). Die Platten sind aufgrund ihres mehrschichtigen Aufbaus sehr massestabil und bieten guten Schallschutz. Die Hohlräume zwischen den Queraussteifungen können die Installationen aufnehmen (Abb. C 3.21b). • Einsatzbereiche: Wand, Decke, Dach • Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, Industrieund Verwaltungsbauten, Schulen und Kindergärten

} Lignatur (Lignatur AG) Die Holzblocktafeln sind als tragende Kasten-, Flächen- und Schalenelemente erhältlich. Verbunden werden sie über doppelte Nut und Feder oder Stabdübel. Bei einer Stärke von 120 bis 320 mm sind die Kastenelemente 195 mm, die Flächen- und Schalenelemente 514 mm und 1000 mm breit. Alle Elemente erfüllen wärme- und schalldämmendene Anforderungen, die Kastenelemente sind zudem innenseitig gedämmt. Die Tafeln können CNC-gesteuert bearbeitet werden (Abb. C 3.22). • Einsatzbereich: Wand, Decke, Dach • Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, Industrieund Verwaltungsbauten, Schulen und Kindergärten

a

a

a

Bodenbelag schwimmender Estrich

Bodenbelag schwimmender Estrich Lignotrend Element mit Kalksplittfüllung Beplankung

BS-Holz-Elemente System Haas

Außenbekleidung Konterlattung, Lattung Dämmung mit Winddichtung BS-Holz-Elemente System Haas Gipskartonplatte b

C 3.20

Bodenbelag schwimmender Estrich

Lignatur-Flächenelement

Außenwand hinterlüftet Konterlattung, Lattung Dämmung Lignotrend Element Beplankung b

C 3.21

b

Außenbekleidung Konterlattung, Lattung Wandständer / Dämmung Installationsebene mit Dämmung Wandbekleidung C 3.22

115

C 3.23

C 3.24

Holzrahmenbau Der Holzrahmenbau ist eine Weiterentwicklung des traditionellen Fachwerkbaus und des Ständerbaus. Der wichtigste Unterschied zwischen diesen Konstruktionsweisen ist das Aussteifungsprinzip. Das Tragwerk des Fachwerkbaus wird durch Strebehölzer ausgesteift, während der Ständerbau seine Stabilität über eine Beplankung mit Holzwerkstoffplatten erhält. Der moderne Holzrahmenbau kombiniert diese beiden Bauweisen (Abb. C 3.24). Während Holzrahmenelemente im Skelettbau als nichttragendes Ausfachungselement eingesetzt werden, haben sie in der Paneelbauweise die Funktion tragender Wände. Die Rahmenelemente werden zum Schutz des Holzes in klimatisierten Produktionshallen hergestellt. In einem ersten Schritt wird die tragende Unterkonstruktion mit Holzwerkstoffen auf mindestens einer Seite beplankt und zu einem Bauteil vormontiert. Anschließend erhält das Element Öffnungen für Fenster und Türen. In einem weiteren Schritt wird das Bauteil gedämmt und auf der anderen Seite beplankt (Abb. C 3.25). Die Elemente werden mit unterschiedlichem, je nach Bau-

aufgabe und bauphysikalischen Anforderungen bestimmem Vorfertigungsgrad angeboten. Ein hoher Grad der Vorfertigung ist erreicht, wenn die Elemente sowohl bereits mit Fassaden- und innerer Wandbekleidung als auch mit Leerrohren für die Haustechnik ausgestattet werden. Die Tragstruktur besteht aus Rahmen aus stabförmigen Kanthölzern, die mit Tafeln aus flächigen Holzwerkstoffen beplankt werden, wodurch eine Scheibenwirkung erreicht wird. Die senkrecht stehenden Kanthölzer übernehmen die vertikalen Lasten aus Decke und Dach, die Holzplatten nehmen die Horizontallasten auf. Für eine gute Formstabilität der Tafeln wird die Verwendung von Leimholz aus Tanne oder Fichte empfohlen. Die Querschnittsabmessung der Kanthölzer wird nach statischen Berechnungen bestimmt. In den meisten Fällen liegt der Querschnitt zwischen 60 ≈ 120 sowie 80 ≈ 160 mm. Die Felder zwischen den Kanthölzern ermöglichen die Ausfachung mit Wärmedämmung (Abb. C 3.26). Um Wärmebrücken zu vermeiden, werden die Außenwände zusätzlichen mit herkömmlichen Materialien gedämmt. Dadurch

kann das Gebäude Niedrigenergie- oder Passivhausstandard erreichen. Auf der Baustelle werden die Rahmenelemente mittels Hebewerkzeugen versetzt, im Fundament oder in der Bodenplatte verankert und so geschossweise zu einem Gebäude montiert. Die kraftschlüssige Verbindung der Einzelelemente erfolgt durch Stahlelemente, die mit den Wandpaneelen verschraubt werden (Abb. C 3.23). Während die maximalen Elementgrößen von den Transportbeschränkungen abhängig sind, richtet sich die Abmessung der Räume nach den Spannweiten der Deckenplatten. Als zusätzliche Fassadenbekleidung dienen häufig Holzwerkstoffplatten, Schindeln und Platten aus Massivholz. Für die Innenwandbekleidung können Gipskarton- oder Holzwerkstoffplatten verwendet werden. Die innen liegende Beplankung bildet zusätzlich die Luftdichtung und Dampfsperre. Bei der Planung einer Holzrahmenkonstruktion ist vor allem die Setzmasse zu berücksichtigen. Sie beträgt beim Rahmenbau je Geschoss zwischen 240 und 500 mm [3]. 1

2 3 4

a

c

b

d

1 Innere Beplankung 2 Lattenrost 3 Holzwerkstoffplatte (dampfdicht) 4 Rahmen oben 5 Rahmen seitlich 6 Dämmung 5 7 Lattung 6 8 Rahmen unten 9 Weichfaserplatte bituminiert 7 10 Schalung 10 9 C 3.25

116

8

C 3.26

a

b

c

d

e

f

g C 3.28

} Agepan-Bausystem (Glunz AG) Die Paneelelemente des Agepan-Bausystems sind als Rahmenkonstruktion aus OSB-Platten und Stegträgern konstruiert. Das System ist an kein Raster gebunden, die Elemente werden für das Bauvorhaben speziell hergestellt. Dampfdiffusionsoffene Dachelemente sind mit Vollsparren-Zellulosedämmung ausgestattet, die Wände erreichen die Qualität von Niedrigenergieaußenwänden (NEW-F30-B) (Abb. C 3.27). • Einsatzbereiche: Wand, Decke, Dach • Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, Industrieund Verwaltungsbauten, Schulen und Kindergärten, Sonderbauten

Holzblockbau Der Holzblockbau hat eine lange Tradition und gilt als Vorläufer für den heutigen Holztafelbau mit Massivholzplatten (Abb. C 3.28 und 3.29). Die Wände aus horizontal liegenden Blockbalken, die in den Ecken kraftschlüssig verbunden sind. Die Balken übernehmen somit die bekleidende, raumabschließende und tragende Funktion. Die Aussteifung geschieht durch die Scheibenwirkung der Vollholzwand und durch biegesteife Eckausbildung, die durch die Verkämmung der Balken im Schnittpunkt zweier Wandscheiben entsteht. Bei dieser Konstruktion ist zu beachten, dass es nach der Montage zu Setzung der Massivholzelemente bis zu 25 mm pro Geschoss kommt. Allerdings genügt der Dämmwert des traditionellen Blockbaus den heutigen Ansprüchen nicht mehr. Um den Charakter der massiven Vollholzwand trotz zusätzlicher Dämmung zu erhalten, werden die Wände zweischalig mit Kerndämmung ausgeführt. Dafür gibt es inzwischen verschiedene Systeme, deren Elemente bereits Wärmedämmung, Installationshohlräume und Verkleidung enthalten. (Abb. C 3.30).

C 3.29

15

14

13 17

16

18 12 11 12 13 14 15 16 17 18

Schwelle Fenstersturz Innere Bekleidung Lattenrost, Dämmung Blockbauwand (Tragwerk) Tragschicht Balken (Deckentragwerk) Deckenbekleidung

11

C 3.30

a Agepan OSB-Flachpressplatte Agepan Trägersystem Lattung auf Beplankung C 3.23 C 3.24

b

Außenbekleidung aus Vollholz Konterlattung, Lattung Agepan DWD Faserplatte Agepan Träger mit Dämmung Agepan OSB Flachpressplatte Dämmung Wandbekleidung C 3.27

Rohbau in Holzrahmenbauweise Tragwerksisometrie einer Holzrahmenkonstruktion C 3.25 Fertigungsstufen einer Wand im Holzrahmenbau a Holzrahmenelement mit einseitiger Beplankung b Holzrahmenelement mit beidseitiger Beplankung und Ausfachung mit Wärmedämmung c Element inklusive Einbauten wie Fenster und Türen d Element inklusive äußerer und innerer Bekleidung C 3.26 isometrische Darstellung der Schichten einer Holzrahmenwand C 3.27 Agepan Trägersystem

a Agepan Träger b Vertikalschnitt Anschluss Wand Decke C 3.28 Entwicklung der Außenwand vom traditionellen zum modernen Blockbau a Rundhölzer b Rundhölzer mit eingenuteten Federn c Kanthölzer mit eingenuteten Federn d Kanthölzer mit doppelter Nut und Feder e Vorgefertigte Sandwichelemente f Blockwand mit Außendämmung g Blockwand mit Innendämmung C 3.29 Anwendung einer modernen Blockbauweise in der Schweiz, Wohnhaus, Blatten, Wallis (CH) 2001, Gion A. Caminada, Vrin Cons C 3.30 Fassadenschnitt durch ein Wohnhaus in moderner Blockbauweise

117

a

b

Bauen mit Holzmodulen Eine neuartige Entwicklung für den Massivholzbau sind industriell gefertigte Module aus Massivholz, die aus kreuzweise verleimten Massivholzlamellen bestehen (Abb. C 3.32a). Die handlichen Module lassen sich wie Bausteine in einem speziellen Steckverbund zu tragenden Wänden montieren (Abb. C 3.31a). Das Tragsystem selbst wirkt flächig und kann sowohl Horizontal- als auch Vertikalkräfte aufnehmen. Durchgehende Hohlräume in den Elementen bieten Raum für haustechnische Installationen oder Dämmstoffe. Die kleinteiligen Bausteine ermöglichen die unterschiedlichsten Gebäudeformen.

} Steko Holzmodulstecksystem (Steko Holz-Bausysteme AG) Die Module sind kleinformatige Kastenelemente, aus denen sich im Steckverbund Wände errichten lassen (Abb. C 3.31b). Die Module gibt es in der Standardbreite von 160 mm mit den Längen 160, 320, 480, 640 mm und den Höhen 240 und 320 mm. Da das System als Baukasten funktioniert, ist eine hohe Gestaltungsfreiheit im Entwurf und eine einfache Montage gegeben. Die Holzmodule bestehen aus kreuzweise verleimten Massivholzplatten und sind dadurch von hoher Stabilität und Dauerhaftigkeit (Abb. C 3.32b). • Einsatzbereich: Wände • Nutzung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, Industrieund Verwaltungsbauten, Schulen und Kindergärten, Ausfachung für Skelettbauten

Mit den aufeineinander abgestimmten Modulen und Sonderbauteilen wie beispielsweise Schwellen und Fensterstürze entsteht ein in sich geschlossenes Bausystem, das die Konstruktionstechnik des Mauerwerkbaus mit den positiven Eigenschaften des Rohstoffes Holz verbindet [4].

C 3.31

Tragkonstruktion: Module, Hohlräume gedämmt Verbindung, Verankerung

a

118

b

Äußere Bekleidung Lattung, Konterlattung Unterkonstruktion mit Dämmung und Winddichtung Tragkonstruktion Innere Bekleidung C 3.32

Konstruktionsmaterialien und -elemente

Bei der Holztafelbauweise können einfache Platten als Element verstanden werden, da sie bei entsprechender Materialstärke als massives Paneel verwendet werden. Holzfaserplatten Holzfaserplatten werden durch Verdichten und Pressen aus faserartigen Holzpartikeln hergestellt. Die so entstandene homogene Struktur in der Platte erlaubt ein Spannrichtung in beide Achsen. Im elementierten Bauen werden Holzfaserplatten für die Beplankung und Aussteifung von Holzrahmenelementen verwendet. Flachpressplatten Flachpressplatten bestehen aus Holzspänen, die mit Bindemitteln durch Verpressen hergestellt werden. Sie kommen im elementierten Bauen hauptsächlich bei der Beplankung von Wand-, Decken- und Dachelementen als mittragende und aussteifende Bauteile zum Einsatz. OSB-Platten OSB-Platten (Oriented Strand Board) sind Spanplatten aus groben Holzsplittern, die kreuzweise unter Hitze und Druck verleimt sind. Aufgrund der Wechselorientierung der Holzsplitter können die Platten in Längs- und Querrichtung belastet werden. Typische Anwendungsbereiche sind Beplankungen von tragenden und aussteifenden Wänden im Holzrahmenbau. Zementgebundene Spanplatten Die Standardabmessungen zementgebundene Spanplatten (aus Holzfasern, Portlandzement und Wasser hergestellt) betragen 3100 ≈ 1250 mm. Die Plattenstärke variiert zwischen 12 und 18 mm.

C 3.31 C 3.32 C 3.34 C 3.35 C 3.36

Steko Holzmodulstecksystem a Eckausbildung b Fertigungsschritte Steko Holzmodule a Ansicht Stirnseite der Module b Vertikalschnitt Wand Decke Dickholzplatte Brettstapelelement Rohbau eines mehrgeschossigen Wohngebäudes in Großtafelbauweise C 3.35

Sie sind aufgrund von Eigenschaften wie Frostbeständigkeit, Feuchteresistenz sowie sehr geringes Quellen als Fassadenelemente besonders geeignet. Brettsperrholzplatten Brettsperrholzplatten sind aus drei oder fünf kreuzweise in Faserrichtung verleimte Brettlagen hergestellt. So entsteht ein Baustoff für Flächentragelemente, die in vertikaler und horizontaler Richtung belastbar und sehr formstabil sind. Brettsperrholzplatten werden im elementierten Bauen für tragende Holzkonstruktionen und aussteifende Beplankungen im Wand-, Decken- und Dachbereich eingesetzt.

Dickholzplatten Dickholzplatten bestehen aus gepressten Holzspänen oder mehrschichtig verleimten Holzwerkstoffplatten. Die übliche Bauteilstärke beträgt 60 –100 mm. Die aus diesem Material industriell gefertigten Wandbauteile können tragend verwendet werden. Der Zuschnitt der Platten ist in beliebigen Abmessungen möglich, handelsübliche Ausbauelemente wie Türen oder Fenster können zudem problemlos bereits im Werk eingesetzt werden (Abb. C 3.33).

Furnierschichtholztafeln (FSH) Furnierschichtholztafeln bestehen aus mehrlagig verleimten Holzfurnieren, die im Gegensatz zu Brettsperrholz faserparallel geschichtet werden. Anschließend wird das Furnier mit versetzten Stößen mit wasserfestem Leim zu Platten gepresst. Hinsichtlich ihrer Verwendung entsprechen FSH-Platten Brettsperrholzplatten.

Brettstapelplatte Brettstapelplatten sind massive Holzbauteile mit einer hohen Tragfähigkeit. Sie bestehen aus Brettern oder Bohlen, die parallel zueinander angeordnet und mit speziellen Nägeln oder Hartholzdübeln verbunden sind. Gebräuchliche Stärken von Brettstapelelementen sind 80 – 240 mm. Die Länge beträgt maximal 12 m. Aussparungen für Fenster und Türen sowie Deckendurchbrüche können bereits bei der Herstellung berücksichtigt werden [5] (Abb. C 3.34).

C 3.33

C 3.34

Bauen mit Betonpaneelen Betontafelbau

Unter den Paneelbauweisen ist das Bauen mit vorgefertigten Stahlbetontafeln die am häufigsten auftretende Bauform (Abb. C 3.35). Beim Betontafelbau wird von den Konstruktionsprinzipien Schotten-, Kleintafel- und Großtafelbauweise im Geschosswohnungsbau vor allem die Schottenbauweise angewendet (Abb. C 3.36a, S. 120). Die zur Gebäudelänge querstehenden tragenden Wände (Schotten) können gleichzeitig die Funktion von Trennelementen zwischen zwei Wohnungseinheiten übernehmen. Zwischen den Schotten ist eine flexible Grundrissorganisation möglich. Da sie als tragendens Element genügend Masse aufweisen, erfüllen sie die Anforderungen an Schallund Brandschutz. Die auf den Schotten aufliegenden Deckenscheiben bilden, durchlaufend ausgeführt, ein wirtschaftliches Tragsystem. Kleintafelbauweisen sind heute ein gängiges Konstruktionsprinzip im niedriggeschossigen Wohnungsbau. Die kleinteiligen Elemente erlauben eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten für die unterschiedlichsten Planungsaufgaben. Als Konstruktionselemente eignen sich Tafeln aus Porenbeton, die aufgrund ihres geringen Gewichts nur den Einsatz leichter Hebewerkzeuge auf der Baustelle erfordern. Bei der Großtafelbauweise bestehen die Elemente für Wand und Decke aus Stahlbeton, der je nach Anforderung aus Normal- oder Leichtbeton hergestellt wird. Die Wandplatten können raumhoch und bis zu 6 m breit im Werk bereits mit Fenstern, Türen, Putz und einem Leerrohrsystem für Installationen vorgefertigt werden. Auf der Baustelle erfolgt die Montage der Elemente geschossweise.

119

C 3.36

C 3.37 C 3.38

C 3.39 C 3.40

C 3.41

Tragsysteme bei Großtafelbauten a Schottenbauweise mit tragenden Querwänden und durchlaufender Decke b Großtafelbauweise mit tragenden Längswänden und nichtragenden Querwänden c Großtafelbauweise mit tragenden Längsund Querwänden Stahlbetonsandwichelement Traganker für den Schichtenverbund einer Sandwichtafel a Traganker b Verbindung Traganker mit Bewehrung Fugenausbildung mit stufenartigem Versatz Fugenausbildung bei Sandwichtafeln a Fugenband mit Fasenhaftung b Abdichten mit Fugendichtstoffen c Schlaufenförmiges Fugenband mit Flankenhaftung d Horizontal-, Vertikalfuge Verguss der Zwischenräume einer Doppelwand mit Ortbeton

a

b C 3.37

Die Maßtoleranzen für Wandtafeln aus Beton sind in der DIN 18 203-1 geregelt.

1 2

4 2

3

2

a

1 4

2

4

4

Konstruktionselemente

3

Stahlbetonwandelemente Stahlbetonwandelemente sind das charakteristische Element der Großtafel- und Schottenbauweise und werden als tragende oder auch nichttragende Bauteile verwendet. Die Stärke der tragenden Wände ergibt sich aus der statischen Bemessung und der erforderlichen Mindestauflagertiefe der Deckenplatte. Sie liegt bei etwa 14– 20 cm. Dies reicht aus, um die Anforderungen des Schall- und Brandschutzes zu erfüllen. Nichttragende Wände werden zur Gebäudeaussteifung und als Trennwand eingesetzt. Bei dem Montagevorgang auf der Baustelle werden die Stahlbetonwandelemente nach dem Aufstellen und Justieren in den Stoßfugen mit einem speziellen Fugenmörtel vergossen, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. Im heutigen Bauwesen wird der Rohbau meist als Tafelbau aus Stahlbeton errichtet. Abgesehen von Außenwandelementen werden für Innenausbau und Außenhülle eigenständige Systeme verwendet.

b

1 2

4 2 2

3

c

1 2 3 4

Deckenplatte Querwand Fassadenelement Längswand C 3.36

120

Die Großtafelbauweise war maßgebend für den Massenwohnungsbau nach dem Zweiten Weltkrieg. Das charakteristische im Erscheinungsbild dieser Bauten ist die Ablesbarkeit der inneren Raumstruktur durch sichtbare Fugen in der Fassade. Durch die Abkehr vom vielgeschossigen Massenwohnungsbau und dem Wunsch nach immer individuelleren architektonischen Lösungen wird die Großtafelbauweise heute nur noch dort eingesetzt, wo eine schnelle Montage auf der Baustelle gefordert ist und gleichzeitig der Einsatz von schweren Hebewerkzeugen wirtschaftlich bleibt (Abb. C 3.36b und c).

C 3.38

Sandwichelemente Für Außenwände werden Sandwichtafeln im Werk hergestellt, die aus Tragschicht, Dämmschicht und Vorsatzschicht bestehen (Abb. C 3.37). Hochfester Beton wird in eine Stahlschalung gegossen und kann witterungsunabhängig unter optimalen Bedingungen aushärten. Somit sind bei vorgefertigten Betonelementen geringere Wanddicken und bessere Betonoberflächen als bei Ortbeton möglich. Die Elemente werden liegend in mehreren Arbeitsgängen schichtweise produziert und als Ganzes montiert. Bei der Herstellung werden die Gestaltung der Oberfläche und die Struktur der Außenseite in der Regel durch den Schalboden bestimmt. Die raumseitige Oberfläche der Tragschicht wird später manuell oder maschinell geglättet oder nach dem Einbau verputzt oder verkleidet. Gleiches gilt, wenn für die Innenseite Sichtbetonqualitäten gefordert sind. Mit den bei der Herstellung eingegossenen Tragankern, die Kräfte aus allen Richtungen aufnehmen können, werden die Schichten des Sandwichelements verbunden (Abb. C 3.38). Die Tragschicht der Sandwichtafel, auf der die Decke liegt, leitet alle vertikalen und horizontalen Kräfte in das Fundament ab. Sie ist entsprechend statisch nachgewiesen und bewehrt, die Dicke beträgt im Allgemeinen 80 –150 mm. Die Wärmedämmung zwischen den Betonschichten besteht aus schwer entflammbarem Hartschaum mit geschlossenen Poren. Die Stärke richtet sich nach den Anforderungen des Wärmeschutzes. Die Vorsatzschicht aus Beton dient dem Wetterschutz und bildet als Außenschale das gestalterische Element. Aufgrund der erforderlichen Stahlbewehrung muss deren Stärke mindestens 70 mm betragen. Ist aufgrund erhöhter Dampfdiffusion eine

Hinterfüllmaterial

a

b

Fugendichtungsstoff

Lager c C 3.39

Luftschicht erforderlich, können die Sandwichelemente mit einer Luftschicht von mindestens 40 mm zwischen Dämmung und Vorsatzschicht hergestellt werden. Dazu werden während der Herstellung Noppenfolien oder herausnehmbare Styroporklötze zwischen die Schichten gelegt. Die Abmessungen der Sandwichelemente sind abhängig von den Produktions-, Transport- und Montagemöglichkeiten. Die handelsüblichen Längen betragen 4 –10 m. Große Wandelemente sind generell wirtschaftlicher, da deren Montage auf der Baustelle weniger Zeit in Anspruch nimmt. Die Größe eines einzelnen Elements der Vorsatzschicht ist allerdings auf eine Fläche von maximal 15 m2 begrenzt und damit kleiner als die der Tragschicht. Der Grund dafür liegt darin, dass die Vorsatzschicht der Witterung ausgesetzt ist und somit Ausdehnungen durch Temperatureinwirkung möglich sind. Das daraus resultierende kleinteiligere Fugenbild muss bei der Gestaltung der Fassade berücksichtigt werden. Die Ecken werden meistens mit Sonderformteilen ausgebildet [6]. Fugenausbildung Bei Sandwichelementen ist es wichtig, eine geeignete konstruktive Ausbildung der Fugen zu entwickeln, damit sich u. a. kein Wasser in den Bauteilfugen sammelt. Konstruktive Lösungen sind z. B. Nutund Feder-Verbindungen, bei denen die Horizontalanschlüsse durch mindestens eine Schwelle geschützt werden (Abb. C 3.39). Eine weitere Maßnahme besteht darin, an den Fugenkreuzungen die senkrechten Ebenen gegeneinander zu versetzen. Für die Abdichtung mit Dichtmitteln werden in der Regel vorkomprimierte Dichtungsbänder oder Dichtmassen verwendet. Die Dichtwerkstoffe müssen über

d C 3.40

C 3.41

einen langen Zeitraum elastisch und witterungsbeständig sein. Sie dürfen nicht spröde werden, um Rissbildung zu vermeiden. Bei der Planung sind Toleranzen in den Bauteilfugen genau abzuschätzen, um eine Überbeanspruchung der Dichtwerkstoffe zu vermeiden [7] (Abb. C 3.40).

Porenbetonelemente Porenbeton gehört zur Gruppe der Leichtbetone, die bei geringem Gewicht hohe Festigkeiten erreichen. Porenbetonelemente kommen als Wand-, Deckenund Dachelement zum Einsatz. Als tragende Bauteile werden sie bis zu einer Höhe von 350 cm, einer Breite von 150 cm und einer Dicke von 37,5 cm hergestellt. Decken und Dachplatten aus Porenbeton haben maximale Abmessungen von 800 cm in der Länge und 75 cm in der Breite. Porenbetonelemente, die im Tragwerk Biegebeanspruchungen aufnehmen müssen, werden mit einer zusätzlichen Bewehrung aus korrosionsgeschütztem Stahl versehen. Elemente aus Porenbeton haben den Vorteil, dass sie aufgrund der Materialeigenschaften bereits als einschaliges Konstruktionselement die Anforderungen an Wärme-, Schall- und Brandschutz erfüllen. In Verbindung mit entsprechenden Porenbetonwand-, Dach- und Deckenelementen sind komplette Montagesysteme für Gebäude bis zu drei Vollgeschossen möglich. Zusätzlich nehmen die Wandelemente auch Lasten aus dem Erddruck auf und können somit als Kellerwände verwendet werden. Porenbetontafeln werden nach Bedarf im Werk mit einem Leerrohrsystem für technische Leitungen und Öffnungen für Fenster versehen.

Doppelwandelemente Ein wirtschaftliches und präzises System zur Herstellung von tragenden Wandtafeln aus Beton sind teilvorgefertigte Doppelwandelemente mit Ortbetonergänzung. Im Werk werden dünne Betonwände mit Gitterträgern auf Abstand verbunden. Zwischen den Wänden sind bereits alle für die Statik notwendigen Bewehrungen enthalten. Die Doppelwand wird auf der Baustelle mit Füllbeton ausgegossen, wodurch eine einschalige Wandkonstruktion entsteht (Abb. C 3.41). Die außen liegenden Oberflächen der Stahlbetonschalen haben Sichtbetonqualität und müssen nach der Montage nicht mehr weiter bearbeitet werden. Aussparungen für Fenster und Türen sowie Leerrohre für Installationen können bei der Vorfertigung im Werk berücksichtigt werden. Die Wände werden in Höhen und Breiten bis zu 12 m vorfabriziert, was eine Konstruktion mit wenigen Stoßfugen ermöglicht. Bei der Montage werden die Doppelwände mit dem Kran auf die Anschlussbewehrung der Bodenplatte gestellt. Die als Doppelwandsystem errichteten Bauteile können vertikale und horizontale Belastungen aufnehmen. Eigenschaften wie eine gute Schalldämmung und Feuchteresistenz erlauben den Einsatz im Wohnungsbau, sowohl für Außen als auch für Innen- und Kellerwände. Je nach Anforderung können Doppelwände feuerbeständig ausgebildet werden und sind somit als Brandwände geeignet [8].

Bei der Montage setzt man die Porenbetontafeln auf Fundamente oder Deckenränder in ein Mörtelbett (Abb. C 3.43, S. 122). Die Stoßfugen werden stumpf, als Nut-Nut-Verbindungen oder Nut- und Feder-Verbindungen ausgebildet. Bei der Nut-Nut-Verbindung wird der Hohlraum zwischen den Nuten nach dem Aufstellen mit Füllbeton vergossen. Bei der NutFeder-Verbindung und stumpfem Stoß

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a 1 3

2

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b

1 Dachplatten 2 Fugenbewehrung 3 Rundstahlbügel

4 Mehrzweckstein bzw. U-Schale 5 Plansteine C 3.42

werden die Wandtafeln mit Dünnbettmörtel verklebt. Die streifenförmigen Deckenelemente werden bei der Montage auf die Wandtafeln gelegt. Die Verbindung der Deckenund Dachelemente erfolgt nach dem Prinzip der Wandtafeln. Mit dem kraftschlüssigen Fugenverguss lässt sich bei Deckenplatten eine Scheibenwirkung erzielen (Abb. C 3.42). Aufgrund des geringen Gewichts kommen bei Porenbetonelementen lediglich leichte Hebewerkzeuge zum Einsatz. Fassadenelemente aus Porenbeton Elemente aus Porenbeton können in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung als

C 3.43

C 3.44

Fassadenelement angebracht oder auch als Ausfachung von Skelettkonstruktionen eingebaut werden (Abb. C 3.44). Neben aussteifender Funktion übernehmen sie gleichzeitig die bauphysikalischen Eigenschaften. Bei liegender Anordnung der Elemente erfolgt die Befestigung an der tragenden Unterkonstruktion mit Laschen, die in der Horizontalfuge der Porenbetonwand mit Winkel- oder Hülsennägeln fixiert werden (Abb. C 3.45). Für stehende Wandplatten verwendet man als Befestigung einen Bewehrungsstab, der in die Nut des Vertikalstoßes eingelassen ist. Der Bewehrungsstab wird mittels einer Verankerungsschlaufe mit der Unterkonstruktion verbunden. Mit dem anschlie-

ßenden Fugenverguss entsteht eine kraftschlüssige Verbindung [9] (Abb. C 3.46).

6

Decken Vorgefertigte Deckenelemente werden im Betonbau als Voll-, Hohl- oder Stegdecken hergestellt. Sie bilden ebene Flächentragwerke aus Stahl- oder Spannbeton als oberen Raumabschluss von Skelett- und Paneelbauweisen. Sie müssen hauptsächlich Biegebeanspruchungen aufnehmen und leiten sowohl vertikal als auch horizontal wirkende Kräfte wie beispielsweise Wind in die Tragkonstruktion ab. Decken müssen Anforderungen wie Standsicherheit, Wärme-, Schall- und Brandschutz erfüllen.

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Sturzwandplatte U-Profil Nagellasche

15 C 3.45

122

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Wandplatten Stahlbetonkonstruktion Ankerschiene Fugenbewehrung durchlaufende Schiene Feuchtigkeitssperre Fertigteilsockel C 3.46

C 3.47

Volldecken Vollplatten können linear auf Wänden oder punktuell auf Stützen aufliegen. Sie werden selten für Stützweiten über 6 m verwendet, da die Decke bei großen Spannweiten durch die erforderliche Stärke ein zu hohes Gewicht haben würde. In der Praxis setzt man Vollplatten bevorzugt bei der Großtafel- und Schottenbauweise ein. Bei der Montage werden die einzelnen Deckenelemente an der Stoßfuge mit Fugenmörtel vergossen, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird. Elementdecken Ein weiteres und in der Praxis weitverbreitetes Deckensystem ist die Elementdecke aus teilweise vorgefertigten Deckentafeln mit Ortbetonergänzung. Die Elemente werden mit einer Breite bis zu 3 m hergestellt und bestehen aus einer etwa 5 cm dicken vorgefertigten Betonplatte mit frei liegenden Stahlgitterträgern (Abb. C 3.47). Diese Bewehrung wirkt als Verbund zwischen den vorgefertigten Platten und der Ortbetonergänzung. Auf der Baustelle wird auf die Gitterträger eine Längs- und eine Querbewehrung gelegt, wodurch eine zweiachsige Spannrichtung erreicht wird. Eine fugenlose Ortbetonergänzung ermöglicht eine Durchlaufwirkung der Elementdecke [10]. Hohldecken Elemente aus Stahlbetonhohlplatten sind bei großen Spannweiten ein wirtschaftliches System, da bei diesen Platten Beton eingespart werden kann. Bei einer Hohldecke ist es im Vergleich zur gleichstarken Vollplatte möglich, eine Gewichtsreduzierung von bis zu 50 % zu erzielen. Je nach Fertigungsverfahren sind die Hohlraumquerschnitte oval, rund oder

C 3.48

rechteckig. Bei der Produktion dieser Hohlplatten werden Verdrängungskörper in Spannrichtung der Decke eingelegt, dadurch ist jedoch nur eine einachsige Spannrichtung möglich. Die Platten haben eine Standardbreite von 60 cm, um eine flexible Anpassung an unterschiedliche Grundrisse zu gewährleisten. Bei Deckenstärken von 15 bis 40 cm liegen die Spannweiten zwischen 6 und 16 m. Um eine statische Scheibenwirkung zu erzielen, müssen die Stoßfugen mit Fugenmörtel kraftschlüssig vergossen werden. Durch die maschinelle Herstellung in Stahlschalungen werden Oberflächen mit Sichtbetonqualität erreicht. Um eine Hohlkörperdecke mit zweiachsiger Spannrichtung herzustellen, werden Kunststoffkugeln als Verdrängungskörper verwendet (Abb. C 3.48). Sie halten den Beton von den Bereichen fern, in denen er die geringste statische Wirkung hätte. Bei Kugeln mit einem Durchmesser von 18 bis 36 cm können die Deckenstärken bei 23 bis 60 cm liegen. Die kugelförmigen Hohlkörper reduzieren dabei das Eigengewicht der Decke bis zu 35 % (Abb.C 3.49). Diese Systeme sind als Teilfertigelement oder Fertigteil lieferbar. Bei Teilfertigmodulen sind die Kunststoffkugeln mit den statisch erforderlichen Bewehrungsgittern fixiert. Nach der Verlegung und Montage werden die Decken mit Ortbeton ausgegossen und bilden so eine einschalige Hohlkörperdecke. Stegdecken Für sehr großen Spannweiten und Belastungen werden TT-Platten eingesetzt, so z. B. im Industriebau. Sie eignen sich auch für die Unterbringung von Installationsleitungen zwischen den Stegen. Diese haben einen Achsabstand von 120 cm. Die maximalen Abmessungen

C 3.49

betragen 250 cm in der Breite, 80 cm in der Höhe und 160 cm in der Länge. Mit Vorspannung können Stützweiten von 20 m erreicht werden. Dabei vergrößert sich die maximal Höhe auf 95 cm. TTPlatten können auch als Halbfertigteilelemente mit Ortbetonergänzung hergestellt werden [11]. Sonderelemente Hinsichtlich der Betonpaneelbauweise gelten Treppen, Aufzugsschächte und Balkonbrüstungen als Sonderelemente. Treppen wirken im Tragwerk als lineare Bauteile, Aufzugsschächte werden als vorgefertigte Raumelemente hergestellt und können zudem als Aussteifung eingeplant werden. Balkonbrüstungen als nichttragende Betonpaneele werden im Werk in den unterschiedlichsten Formen vorfabriziert. Diese vorgefertigten Elemente werden auch als Sonderelemente bei der Errichtung eines Gebäudes in Ortbeton weiterverarbeitet.

C 3.42

C 3.43 C 3.44 C 3.45 C 3.46 C 3.47 C 3.48 C 3.49

Deckenplatten aus Porenbeton a Ausbildung der Stoßfuge zwischen zwei Deckenelementen aus Porenbeton b Lagerung und Verankerung von Porenbetondeckenelementen auf tragenden Wänden Montage einer Porenbetongroßtafel Plastische Fassadenausbildung mit Porenbetonelementen, Lager- und Verkaufshalle in Eichstätt (D) 1995, Hild & Kaltwasser Montage von liegend angeordneten Porenbetonelementen Montage von stehend angeordneten Porenbetonelementen Montage von Elementdecken Hohldecke mit Kunststoffkugeln als Verdrängungskörper vor der Ortbetonergänzung schematischer Aufbau Hohlköperdecke

123

C 3.50

b

c C 3.53

C 3.52

Bauen mit Mauerwerkspaneelen und Ziegelelementen

feln, Vergusstafeln oder Verbundtafeln hergestellt.

Mauerwerk aus Fertigbauteilen

Mauertafeln Im Werk können mithilfe modernster Herstellungsverfahren Mauertafeln in allen denkbaren Mauerverbänden gefertigt werden. Die Abmessungen und Maßtoleranzen der Elemente sind denen der Betonfertigteile vergleichbar. Die Maßgenauigkeit der vorfabrizierten Mauerverbände ist so exakt, dass der Innenputz nur noch als dünne Schicht mit einer Spachtel aufgetragen werden muss. Bei der Herstellung werden die Mauertafeln aus Mauersteinen mit Mauermörtel geschosshoch vorgefertigt. Dabei kommen genormte Steine wie Mauerziegel, Kalksandsteine und Betonsteine zum Einsatz. Mithilfe von Mauerwerksrobotern oder Mauerautomaten können im Werk die Elemente senkrecht stehend hergestellt werden. Die Standardabmessung dieser Wände beträgt in der Länge 6,5 – 7 m mit einer Höhe von 2,65 m, aber auch davon abweichende Größen können im Rahmen der Herstellungsmöglichkeiten gefertigt werden. Nach DIN 1053-4 laufen vertikale Kanäle durch die Mauertafeln, in denen die für den Transport erforderlichen Anker eingelassen und befestigt sind. Vorgefertigte Mauerwerkselemente mit einem Eigengewicht bis zu 5 t können problemlos mit einem Autokran mittlerer Größe versetzt werden. Die statischen und bauphysikalischen Eigenschaften der Ziegelelemente werden in der DIN 105 geregelt.

Die industrielle Herstellung von Fertigbauteilen aus Mauerwerk ist die Weiterentwicklung der traditionellen handwerklichen Baustellenfertigung. Besonders die Ziegelindustrie hat in den letzten Jahren die Entwicklung von industriell vorgefertigten Mauerwerkstafeln vorangetrieben. Diese Bauweise kombiniert die Vorzüge traditioneller Baumaterialien mit den Möglichkeiten industrieller Vorfertigung. Somit kann der zeit- und lohnintensive Herstellungsprozess auf der Baustelle rationalisiert werden. Mauerwerkfertigbauteile sind Wand-, Decken- und Dachelemente, die im Werk mit hoher Qualität aus Ziegel-, Bims- oder Kalksandstein in unterschiedlichen Stärken hergestellt werden. Sie können bereits Aussparungen für den Innenausbau enthalten. Fertigelemente aus Mauerwerk sind grundsätzlich in allen Bereichen des Wohnungs-, Gewerbe- und Industriebaus einsetzbar und bieten ein hohes Maß an architektonischer Gestaltungsfreiheit. Bei der Herstellung von Mauerwerkspaneelen werden für die Montage in den Horizontalfugen der Elemente Schlaufenbewehrungen eingearbeitet, die am Stoß zweier Bauteile ineinandergreifen. In die Schlaufen wird ein geschosshoher Bewehrungsstab vertikal eingelassen. Anschließend werden die Bauteile im Tafelstoß mit Fugenmörtel druck- und zugfest verbunden (Abb. C 3.50). Die Montage der geschosshohen Mauerwerkstafeln kann nur mit dem Einsatz von schwerem Hebewerkzeug erfolgen (Abb. C3.51). Für Außenwandbauteile müssen die bauphysikalischen Anforderungen wie Wärme-, Feuchte- und Schallschutz erfüllt sein. Mauerwerkspaneele werden als Mauerta-

a

124

C 3.51

Vergusstafeln Vergusstafeln werden im Gegensatz zu Mauerwerkstafeln liegend in Formkästen hergestellt. Der Verbund der Hohlziegel erfolgt durch einen speziellen Vergussbeton. Wegen des hohen Betonanteils ist

Ziegelwand Ziegel-Elementdecke

C 3.50 C 3.51 C 3.52 C 3.53

C 3.54 Ziegelsturz C 3.55 C 3.56

Positionierung einer vorgefertigten Mauertafel auf ein Mörtelbett Montage von vorgefertigten Mauertafeln Montage einer Ziegelelementdecke Darstellung einer Mauer-, Verguss- und Verbundtafel in Ansicht, Schnitt und Grundriss a Mauertafel b Vergusstafel c Verbundtafel Anschluss einer Ziegelelementdecke an eine tragende Wand isometrische Darstellung einer Ziegel-Einhängedecke Ziegeleinhängedecke mit Fußbodenaufbau und Anschluss an eine Trennwand

C 3.54

bei Außenwandbauteilen aus Gründen des Wärmeschutzes eine zusätzliche Dämmebene vorzusehen. Die Einzelelemente sind raumhoch und bis zu 10 m lang. Ein hoher Vorfertigungsgrad wird erreicht, wenn Fenster, Türzargen und Installationen bereits im Werk mit eingebaut werden. Verbundtafeln Verbundtafeln sind eine Sonderform der Vergusstafel. Es handelt sich bei Verbundtafeln prinzipiell um Stahlbetonfertigteilelemente mit speziell profilierten Hohlziegeln in Längen von 25 bis 50 cm. Bei der Herstellung werden die Ziegel mit einem Abstand von mindestens 30 mm auf einer 35 mm dicken Betonschicht verlegt. Nach dem Verlegen der Ziegel entsteht die Verbundtafel durch Verguss der Fugen zwischen den Ziegelreihen und durch Aufbringen einer weiteren Betonschicht von mindestens 35 mm im Werk [12] (Abb. C 3.53). Ziegelelemente

Raumhohe Ziegelelemente Die Standardhöhe der Dach- und Wandelemente beträgt 250 – 280 cm bei einer Breite von 30 bis 60 cm. Die raumhohen Elemente sind zusammen mit speziellen Eck-, Sturz- und Brüstungselementen Einzelmodule in einem System und können je nach Anforderung kombiniert werden. Das Basiselement bildet ein Hohlziegel, der als tragendes Element bereits mit oder ohne Kerndämmung hergestellt und ohne weitere Oberflächenbehandlung für Fassaden verwendet werden kann. Die Bewehrungsstäbe sind entweder bereits integriert oder werden auf der Baustelle erst in den Hohlräumen mit Zement vergossen, um dann am Fundament oder an anderen Bauteilen mit Bewehrungseisen verankert zu werden.

Ziegelelementdecke Ziegelelementdecken oder auch Stahlsteindecken sind industriell vorgefertigte Plattenelemente (Abb. C 3.52). Sie bestehen aus speziell geformten Deckenziegeln, die zur Herstellung nebeneinander in Reihen verlegt werden. Die Stoßfugen zwischen den Reihen werden mit Stabstahl bewehrt und anschließend mit Fugenmörtel vergossen. Aus Einzelplatten zusammengesetzt, wird bei der Decke somit eine Plattenwirkung erreicht, die Ziegel selbst wirken statisch mit. Bei einer Elementbreite von 1,0 bis 2,5 m können Spannweiten bis 6 m ohne Unterstützung durch Wände oder Pfeiler überbrückt werden. Die Ziegelelementdecke ermöglicht einen schalungslosen und zeitsparenden Einbau und benötigt keinen Aufbeton. Die Decken können unmittelbar nach der Verlegung belastet werden (Abb. C 3.54). Ziegel-Einhängedecke Die Elemente der Ziegel-Einhängedecke sind bewehrte Ziegelträger und großformatige Deckenziegel (Abb. C 3.55). Auf der Baustelle werden die Ziegelträger mit Abstand auf tragende Wände gelegt. Spezielle Hebewerkzeuge ermöglichen anschließend das Legen der Ziegelelemente zwischen die Träger. Die Stoßfugen über den Trägern werden mit Fugenmörtel vergossen. Je nach Belastung erfolgt eine Ergänzung mit Ortbeton und Bewehrung. Die Ziegel-Einhängedecke kann schnell und schalungslos montiert werden [13] (Abb. C 3.56).

C 3.55

C 3.56 Anmerkungen: [1] Stahl-Informations-Zentrum: Dokumentation 558. Bausysteme aus Stahl für Dach und Fassade. Düsseldorf 2000, S. 25ff. [2] Kolb, Josef: Holzbau mit System. Basel 2007, S. 112 ff. [3] ebd. [2], S. 62ff. [4] ebd. [2], S. 1134f. [5] Hugues, Theodor u. a.: Detail Praxis. Holzbau. München 2002, S. 37ff. [6] Döring, Wolfgang u. a.: Fassaden. Architektur und Konstruktion mit Betonfertigteilen. Köln / Bonn 2000, S. 56ff. [7] ebd. [5], S. 62f. [8] Syspro-Gruppe Betonbauteile e.V. (Hrsg.): Die Technik zu Decke und Wand. Wie wird’s gemacht?. S. 21ff. [9] Weber, Helmut u. a.: Porenbeton Handbuch. Planen und Bauen mit System. 5. Aufl. Gütersloh 2002, S. 25ff. [10] Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V. (FDB). Wissensdatenbank, Elementdecken, www.fdb-wissensdatenbank.de [11] ebd. [9], Vertikale Lastabtragung. TT-Platten [12] Pfeifer, Günter u. a.: Mauerwerk Atlas. München / Basel 2001, S. 119ff. [13] Arbeitsgemeinschaft Ziegeldecke: Auszug aus der Broschüre »Planen und Bauen mit Ziegeldecken«, Kapitel 1.3 – 4.4.2

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Wohnhaus in Sumvitg Der mit Lärchenschindeln verkleidete Wohnturm befindet sich an einem steilen Hanggrundstück am Rande des Dorfes Sumvitg in der Schweiz. Die Reduktion auf wenige Materialien und die unaufdringliche Formulierung der Details ergeben einen klaren kompakten Baukörper. Eine raumhohe Glasfassade markiert den Eingang an der Stirnseite und öffnet den Raum ebenerdig zum Garten. In den darüberliegenden Wohngeschossen gibt es jeweils zwei Langräume, die nutzungsneutral je nach Gebrauch frei unterteilbar sind. Statt einer konventionellen Holzrahmenbauweise kam bei diesem Gebäude eine Holztafelbauweise mit vorgefertigten Elementen zum Einsatz. Das Grundelement, das als tragende Scheibe fungiert, besteht aus einer 3,5 cm dicken Dreischichtplatte. Zur Knickstabilisierung dienen darauf geleimte 20 cm tiefe Querrippen, deren Zwischenraum mit Wärmedämmung aufgefüllt ist. Eine einfache Schalung verschließt das Sandwich und wird zum Träger der Außenhaut. Die Blockholzdeckenplatten liegen lediglich auf der 3,5 cm starken Dreischichtplatte auf. So kann die Trag- und Dämmschicht ohne Unterbrechung durchlaufen.

Grundrisse Maßstab 1:200 1 2 3 4 5 6 7 8

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Eingangshalle Technikraum Keller Zimmer Esszimmer Küche Wohnzimmer Bad

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Bearth & Deplazes Architekten, Chur / Zürich Valentin Bearth, Andrea Deplazes, Daniel Ladner Tragwerksplaner: Branger, Conzett + Partner, Chur Bauherr: Claudia und Armon BearthCandinas, Sumvitg Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Einfamilienhaus Holz Paneel 2,5 m 964 m2 220,2 m2 515 168 ™ (brutto) 1998 7 Monate

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Vertikalschnitt Horizontalschnitt Maßstab 1:20

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4 Sturzbrett Lärche demontierbar 20 mm 5 Fensterbrett Fichte gestrichen 20 mm 6 Außenwand 302 mm: Schindeln Lärche 300/40 mm Schalung horizontal roh stumpf gestoßen 27 mm, Windpapier Holzrippen 40/200 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 200 mm Dreischichtplatte 35 mm 7 Fenstersturz vollflächig mit Dreischichtplatte verleimt 100/200 mm 8 Stirnbrett Lärche 50/82 mm 9 Nut für Vorhangschiene 10 Schwelle BSH 190/213 mm 11 Stahlprofil als Tropfschiene 12 Wetterschenkel in Türrahmen eingenutet, Lärche 13 Stahlprofil feuerverzinkt 14 Stahlprofil als Tropfschiene 15 Türrahmen Lärche 16 Kantholz Lärche 50/103 mm

Dachaufbau: Stehfalzdeckung Edelstahlblech 6 mm Dachschalung 30 mm Lattung 50 mm Konterlattung 30/50 mm dazwischen Hinterlüftung, Unterdachbahn Weichfaserplatte 40 mm Blockholzrippe 40/180 mm dazwischen Wärmedämmung Beplankung Weichfaserplatte 30 mm Bodenaufbau Dachgeschoss: Holzdielen Lärche 25 mm Estrich 60 mm, Trennlage Trittschalldämmung 20 mm Blockholzdecke Dreischicht 90 mm einseitig Sichtqualität Fensterrahmen Lärche

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Wohnhaus in Dalaas Der monolithische Baukörper des Einfamilienhauses liegt an einem steilen Hanggrundstück in Vorarlberg und nimmt mit seiner einfachen Formensprache Bezug auf die schlichten Holzbauten der Umgebung. Mit seiner schwarzen Fassade aus Harzkompositplatten und dem Verzicht auf Dachüberstände setzt er sich deutlich von den konventionellen Gebäuden der Siedlung ab. Wie bei traditionellen Vorarlberger Bauten üblich, ist der Eingang in einer Loggia zurückgesetzt, die als Windfang dient und das Garagentor optisch in den Hintergrund treten lässt. Überraschend für den außen geschlossen wirkenden Baukörper ist die Offenheit der fließenden Räume im Innern. Der zweigeschossige Wohnraum schafft Verbindungen zum oberen Geschoss sowie zur Terrasse im Garten, die von einer Sichtbetonwand gefasst und von einer Pergola bedeckt ist. Während die Außenwände und Decken des in den Hang geschobenen Untergeschosses aus wasserundurchlässigem Stahlbeton bestehen, kam bei den Obergeschossen ein Holzbausystem, das individuell variiert werden kann,

zum Einsatz. Die Wandelemente sind 1,20 m breit und in drei verschiedenen Geschosshöhen erhältlich. Verbunden sind die Elemente untereinander mit umlaufenden Randträgern aus Massivholz, die mit einer überstehenden OSBPlatte vernagelt sind. Diese OSB-Platte dient als Zuganker bei Windsog. Sie wird am unteren Riegel und am oberen Abschluss in die Nut der Wandelemente gesteckt und verleimt, wodurch die horizontalen Stöße winddicht geschlossen werden. Die Deckenplatten aus Brettstapelholz liegen auf dem inneren Drittel des Wandquerschnitts auf. Mit dem Bausystem könnte die oberste Geschossdecke auch als Flachdach ausgebildet werden, die Architekten entschieden sich jedoch für ein Satteldach mit Sparren aus Vollholz. Nach zwei Tagen stand der Holzbau, eine Woche erforderte das Anbringen der Fassade und das Aufrichten des Dachs. Abhängig von der Wahl des Estrichs kann ein Haus dieser Bauweise mit Installationen und Innenausbau in zwei Monaten fertiggestellt werden.

Grundrisse Schnitte Maßstab 1:200 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Luftraum Zimmer Badezimmer Terrasse mit Pergola Wohn- / Esszimmer Küche Abstellraum Schlafzimmer Ankleide

A Erdgeschoss B Obergeschoss

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1 Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Gohm & Hiessberger, Feldkirch, Markus Gohm, Ulf Hiessberger Mitarbeiter: Otto Brugger Tragwerksplaner: Berlinger Holzbau, Alberschwende Bauherr: privat Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Baujahr: Bauzeit:

Einfamilienhaus Holz Paneel 2,27 – 2,45 m 964 m2 311 m2 976 m3 2005 6 Monate

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Vertikalschnitt Horizontalschnitt Maßstab 1:20 1

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Doppelstehfalzdeckung Aluminium Kunststoff schwarzgrau beschichtet 0,7 mm Unterdach Windpapier Vollschalung Fichte 24 mm Sparren Vollholz 80/240 mm Dämmung 200 mm, Dampfbremse Brettstapeldecke 115 mm Randträger BSH 160/260 mm bzw. 80/160 mm Zuganker OSB-Platte 15 mm Harzkompositplatte HPL schwarz matt 6 mm Hinterlüftung 40 mm Wandelement Holz 1,20 / 2,65 m: Polyestervlies acrylatbeschichtet diffusionsoffen Gipsfaserplatte 10 mm Holzständer 220 mm dazwischen Mineralwolle OSB-Platte 15 mm Dampfbremse, Gipskarton 12,5 mm Parkett Akazie 15 mm Heizestrich 65 mm PE-Folie Dämmung Polystyrolbetonplatte 50 mm Brettstapeldecke 155 mm Fensterlaibung Aluminium kunststoffbeschichtet schwarzgrau 3 mm Harzkompositplatte HPL schwarz matt 6 mm Hinterlüftung 40 mm Noppenfolie Dämmung Polystyrol XPS 80 mm WU-Beton 250 mm Gipskarton 12,5 mm Eckpfosten BSH 245/245 mm

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Wochenendhaus bei Tokio Den Blick über die Berge der NaganoPräfektur kann man vom offenen Wohnbereich des Wochenendhauses genießen. Keine Stütze beeinträchtigt die Sicht durch die raumhohe Verglasung. Auch im Inneren des eingeschossigen Gebäudes stört keine sichtbare Tragkonstruktion den Grundriss. Raumhohe Möbelelemente – Kleiderschränke, Regale, Küchenmöbel – dienen bei diesem Haus zugleich als Raumteiler und als tragende Bauteile. So erklärt sich auch der Name des Projekts – Möbel-Haus –, das erste einer Serie von drei Häusern. Die Vorfertigung in der Fabrik gewährleistet bessere Qualität gegenüber einer Konstruktion auf der Baustelle. Der Transport des »Baumaterials« gestaltete sich problemlos. Die einzelnen Elemente – 240 cm hoch, 90 cm breit und 70 bzw. 45 cm tief – konnten von einem einzigen Handwerker montiert, d. h. zunächst untereinander, dann mit dem Boden verschraubt werden. Das Dach besteht aus ebenfalls vorgefertigten Trägern, zur Horizontalaussteifung sind sie mit Sperrholztafeln verkleidet. Die ungewöhnliche Konstruktion ermöglichte beträchtliche Einsparungen an Material, Bauzeit und Kosten.

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Shigeru Ban, Tokio Mitarbeiter: Yoko Nakagawa Tragwerksplaner: Gengo Matsul, Minoru Tezuka, Shuichi Hoshino, Tokio Bauherr: privat Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Baujahr: Bauzeit:

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Einfamilienhaus Holz Paneel 2,4 m 562 m2 111 m2 1995 17 Monate

a Explosionszeichnung 4 Grundriss Maßstab 1:200 Vertikalschnitt Maßstab 1:20 1

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Dachaufbau: Stehfalzdeckung farbig Bitumendachbahn Sperrholzplatte wasserfest verleimt 12 mm im Gefälle verlegt Sperrholzplatte 12 mm zur Aussteifung Holzstegträger 356 mm dazwischen Wärmedämmung 100 mm Gipskartonplatte auf Unterkonstruktion Sperrholzplatte 25 mm Schranktüren beplankt mit

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Spanplatten 5,5 mm Schrankrückwand: Holzschalung 12 mm farbig lasiert Sperrholzplatte 9 mm Wärmedämmung 90 mm Sperrholzplatte 5,5 mm Holzriegel 2x 50/100 mm im Fundament verankert Bodenaufbau: Kunststoffbelag Sperrholzplatte 2≈ 12 mm Holzbalken 45/105 mm dazwischen Wärmedämmung 100 mm Sperrholzplatte wasserfest verleimt Schiebeelemente 4≈ mit Glasfüllung 1≈ mit Drahtgewebe Geländer Stahlrohr 19/44 mm

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Wochenendhaus in Northport

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Das abgelegene Wochenendhaus liegt an der Grand Traverse Bay auf einer Halbinsel im Lake Michigan und entstand in einer Bauzeit von nur acht Wochen. Dieser Prototyp eines elementierten Hauses in Mischbauweise verbindet die Vorteile des Leichtbaus mit denen des Massivbaus: Vorfertigung und kurze Montagezeiten werden mit Speichermasse kombiniert und führen so zu einem wirtschaftlichen Ergebnis. Der teilweise in den Hang geschobene massive Sockel aus Stahlbeton enthält die Schlaf- und Technikräume. Darauf sitzt der großzügig verglaste Leichtbau aus Holzpaneelen. Ein zusätzlicher Stahlrahmen sorgt für die nötige Aussteifung und ermöglicht außerdem relativ große Spannweiten sowie Auskragungen bei geringer Trägerhöhe. Die Wandelemente werden zunächst untereinander verbunden, dann auf die Geschossdecken gestellt. Auch das Dach und die Treppen sind vorfabriziert. Der klar strukturierte Kubus überrascht im Inneren aufgrund einer Split-Level-Organisation mit offenen fließenden Räumen. Ein zweigeschossiger Wohnraum im Obergeschoss schafft Blickbeziehungen in die anderen Räume sowie zum Außenraum.

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Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Bruttogeschossfläche: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Einfamilienhaus Holz Paneel 2,47– 3,77 m 137 m2 298 524 ™ (brutto) 2002 8 Wochen

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Anderson Anderson Architecture, San Francisco Mitarbeiter: Mark Anderson, Peter Anderson, Brent Sumida, Hannah Brown, Dennis Oshiro, Rito Sio, Carla Dominguez, Lawton Eng Tragwerksplaner: Terry Nettles, Gig Harbor Bauherr: Dan und Sue Brondyk

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Grundrisse Maßstab 1:200 Explosionszeichnung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

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Lagerraum Technik Zugang zum Garten Eingang Zimmer Balkon Essbereich Küche Wohnbereich Gästebereich Fundament Stahlbeton Stahlrahmen Sandwichpaneel Wand Sandwichpaneel Dach Deckenpaneele vorgefertigte Stahltreppe innen Kragarm Stahlkonstruktion Balkon vorgefertigte Stahltreppe außen Fassadenkonstruktion auf Stahlrohrgerüst

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Wohnhaus in Münchenbuchsee Beim Entwurf des ungewöhnlichen Wohnhauses, das wie eine schwarze Kiste in einem Schweizer Wohngebiet steht, inspirierten den Architekten nach eigener Aussage die Werftbauten und Fischerhütten an der Atlantikküste. Auch im Inneren findet man Anklänge an Werft- bzw. Schiffsarchitektur: So erinnern beispielsweise die Fenster im schmalen Flur im Erdgeschoss an Bullaugen. Auch die stegartige Galerie, die durch Gitterroste rhythmisiert ist, und die überall roh belassenen stählernen Konstruktionen, die den Innenraum prägen, greifen dieses Thema auf. Im Kontrast dazu stehen die hölzernen Wände und Decken, die soweit möglich in ihrem natürlichen Zustand, d. h. unveredelt, belassen wurden. Folgerichtig wurde auch der Alterungsprozess der unterschiedlichen Materialien mit in den Entwurf einbezogen. Der Grundriss ist einfach und linear aufgebaut. Man betritt das Gebäude im Obergeschoß über einen stählernen Steg und gelangt fast unmittelbar in den Hauptraum, der sich über die gesamte Gebäudelänge erstreckt und nur durch die stählernen Stützenpaare und die diagonalen

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Arn + Partner AG, Michel Arn, Münchenbuchsee Tragwerksplaner: Berger + Wenger AG, Zollikofen, Mosimann Holzbau AG, Köniz Michael Arn, Münchenbuchsee Bauherr: Sandra Wilhem Arn, Michael Arn, Münchenbuchsee Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Wohnen Holz Paneelsystem 2,45 / 5,3 m 418 m2 328 m2 1410 m3 576 514 ™ (brutto) 1997 8 Monate

Aussteifungen in verschiedene Wohnbereiche aufgegliedert wird. Der mächtige Wassertank setzt einen Akzent in der Mitte des langen schmalen Raumes. An den Längsseiten nur über ein kleines Fenster recht spärlich belichtet, richtet sich der Raum gänzlich nach Norden und Süden zu den vollverglasten Fensterfronten an den Stirnseiten aus. Im unteren Geschoss sind die Räume linear entlang des Flurs angeordnet, nur unterbrochen vom Installationskern in der Mitte des Gebäudes rund um den Wassertank. Diese Zimmer werden über ein durchlaufendes Fensterband belichtet. Gebäudehülle, innere Trennwände und Decken bestehen aus vorfabrizierten Holzrahmenelementen mit einheitlichen Holzquerschnitten von 80 ≈ 210 mm. Die Konstruktion ist diffusionsoffen, mit Zellulose gedämmt, außen mit Okumésperrholz und innen mit Birkensperrholzplatten verkleidet. Für Heizung und Brauchwassererwärmung sind 23 m2 Sonnenkollektoren und ein 30 kW Stückholzkessel installiert. Das erwärmte Wasser wird in dem 7500 l fassenden Wassertank gespeichert und über ein Bodenregister im Haus verteilt.

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Horizontalschnitt • Vertikalschnitt Maßstab 1:100 Grundrisse Erdgeschoss und Obergeschoss Maßstab 1:200 1 2 3 4 5 6 7 8 9

WC Zimmer Wassertank Bad Zugangsbrücke Wohn- und Essbereich Galerie Kochbereich Bibliothek

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Vertikalschnitte Horizontalschnitt Maßstab 1:20

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1 Fassadenaufbau: Okumésperrholz 15 mm Hinterlüftung 30 mm bitumierte Weichfaserplatte 18 mm Zellulosedämmung 210 mm Birkensperrholz 12 mm 2 Dachaufbau: Blech auf Holzschalung 27 mm, mit offenen Fugen Dreischichtplatte 27 mm Zellulosedämmung 210 mm Birkensperrholz 12 mm 3 Zuluftöffnung 4 Galerieboden: Riemenboden Tanne 20 mm Dreischichtplatte 27 mm Balkenlage 210 mm 5 Stützenpaar, Stahlprofile Ø 100 mm 6 Bodenaufbau: Estrich 70 mm Trennlage Trittschalldämmung 40 mm Dreischichtplatte 27 mm Balkenlage 210 mm 7 Stahlprofil für Geländer und Beleuchtung Ø 3,5 mm 8 Innenwand: Ständerkonstruktion, einseitig beplankt mit Birkensperrholz 12 mm 9 Schiebetür, Birkensperrholz 12 mm 10 Entlüftung: Holzlamellen 20 ≈ 30 mm 11 Windverband Fassade: Stahlprofile Ø 32 mm und Ø 20 mm, verzinkt 12 VSG 20 mm in thermisch getrennten Stahlprofilen 13 Holzprofil 40 mm 14 Konvektor

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Zimmerei in Feldkirch Das neue Fertigungs- und Bürogebäude für einen Zimmereibetrieb in Vorarlberg soll die ökologische Arbeitsweise des Unternehmens zum Ausdruck bringen. Aus funktionellen, wirtschaftlichen und energetischen Gründen sind die einzelnen Baukörper kompakt ausgebildet. Nach der Fusion mit einem weiteren Zimmereibetrieb wurde die Südfassade, wie von Anfang an im Konzept vorgesehen, versetzt und der Raum so bedarfsgerecht vergrößert. Durch die Halle und den nach Norden vorspringende Gebäuderiegel mit der Verwaltung ist ein einladendender Zugangsraum entstanden, der von einem Rundsilo mit Firmenlogo akzentuiert wird. Die transparente Nordwand ermöglicht Einblick in die Fertigung und sorgt zusätzlich für blendungsfreie Belichtung. Auch die Büroräume gewähren Blickkontakt zur Halle und durch Öffnen eines Schallschutzfensters ist Rufkontakt möglich. Das verglaste Treppenhaus führt gut ablesbar zum Bürobereich. Die Fertigungshalle ist im Achsraster von 200 cm

konstruiert. Die Stützen und die Träger sind aus Brettschichtholz gefertigt. Auf Stahl- oder Betonstützen zur Abtragung der Kranlast wurde verzichtet, aufwendige Konsolen wurden vermieden. Die Aussteifung der Horizontalkräfte erfolgt über die geschlossenen Fassadenelemente der Ost- und Westwand. Die Konstruktion hat den Vorteil, dass der Kran nah an die Fassade heranfahren kann. Die Dachbinder sind beim Stützenauflager ausgeklinkt und eingedübelt, sodass ein eleganter Übergang entsteht und die Fuge für durchlaufende, seitliche Beleuchtungsbänder und Leitungen über Kranbahnniveau genutzt werden kann. Isolierglaspaneele und geschlossene Fassadenelemente aus großflächigen Holzwerkstoffplatten werden gummigelagert mit Aluminiumklemmprofilen an eine separate Zwischenleiste gepresst. Der Büroteil ist in Passivhausqualität errichtet. Die sichtbare Haustechnik macht erlebbar, dass die Abfälle des nachhaltigen Baustoffes Holz als lokal vorhandener Brennstoff genutzt werden.

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A Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Walter Unterrainer, Feldkirch Tragwerksplaner: Merz/Kaufmann & Partner, Dornbirn Bauherr: LOT Holzbau Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Gewerbe Holz Paneele 10,40 m 1800 m2 680 m2 550 000 ™ (brutto) 2000 6 Monate

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Grundrisse • Schnitte Maßstab 1:500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Eingang Halle Maschinenraum Heizraum Luftraum Archiv Gang Lager Umkleide/WC Büro Besprechung Silo

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Horizontalschnitte Vertikalschnitte Maßstab 1:20

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Horizontalschnitte Vertikalschnitte Maßstab 1:20 1 Wandaufbau: OSB-Platte 22 mm Dampfsperre Wärmedämmung 200 mm OSB-Platte 22 mm 2 Faserzementleiste 8 mm 3 Brettschichtholzrahmen 4 Wandaufbau: OSB-Platte 22 mm Faserzementplatte 15 mm Dampfsperre Wärmedämmung 200 mm Faserzementplatte 15 mm Wärmedämmung 45 mm 2 Faserzementplatten 15 mm OSB-Platte 22 mm 5 Stahlplatte 10 mm 6 Dachaufbau: Abdichtung Wärmedämmung 2≈ 100 mm Dampfsperre Holzlattung 35 mm 7 Alurahmen mit Isolierglas 8 Faserzementplatte 8 mm Dichtungsbahn Wärmedämmung 50 mm 9 Wärmedämmung 180 mm 10 Wärmedämmung 150 mm 11 Dachaufbau: Dichtungsbahn OSB-Platte 22 mm Wärmedämmung 280 mm Dampfsperre OSB-Platte 22 mm 12 Zwischendecke: Linoleum Estrich 70 mm Trittschalldämmung 30 mm OSB-Platte 22 mm Schalldämmung 200 mm Splitt 80 mm auf Abdichtung OSB-Platte 22 mm

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Technologiezentrum in München Seit der Ausrichtung der Olympischen Sommerspiele 1972 gilt München als Sportstadt von internationalem Rang. Das neue Technologiezentrum für Sportwissenschaften der Technischen Universität München sollte diesem Renommee des Sports gerecht werden und hochspezialisierte Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Gesundheits-, Sport- und Materialwissenschaften ermöglichen. Das Gebäude liegt in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Olympischen Stätten, zentral und doch versteckt mitten im Grünen: am Schnittpunkt von dem in NordSüd-Richtung verlaufenden Gelände für den Zentralen Hochschulsport mit der in Ost-West-Richtung verlaufenden Haupterschließungsachse des Olympischen Dorfes. Ausgangspunkt des Entwurfs war die Vorgabe des Bauherrn, einen flexiblen Zweckbau zu schaffen. Basierend auf einem Ausbauraster von 2,4 Meter wurde das 13 Meter hohe und 67 Meter lange Gebäude mit zwei Kopfbauten und einem Mitteltrakt als Stahlbetonbau konzipiert. Während sich in den Kopfbauten öffentlich zugängliche Veranstaltungs- und

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Hild und K, München Mitarbeiter: Matthias Haber, Sandra Räder Tragwerksplaner: Herrschmann Ingenieure, München Bauherr: Freistaat Bayern Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe:

Forschung Stahlbeton Paneel 4,2 m im Erdgeschoss 3,6 m in Ebene 1 2,8 m in Ebene 2 Bruttogeschossfläche: 3100 m2 Bruttorauminhalt: 12 400 m3 Gesamtbaukosten: 6,7 Mio. ™ (brutto) Baujahr: 2004 Bauzeit: 18 Monate

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Seminarräume sowie die Erschließungsbereiche befinden, teilen sich vier Lehrstühle mit ihren Büro- und Laborräumen den hochgesicherten Mitteltrakt. Dementsprechend finden sich in den ersten zwei Geschossen mit 4,2 bzw. 3,6 Meter lichter Raumhöhe unterschiedliche Labors. Im oberen Geschossen sind Büros und Seminarräume der Lehrstühle untergebracht. Die finanziellen Spielräume für die architektonische Gestaltung waren schon zu Planungsbeginn äußerst gering, zumal für die technische Ausstattung der Labors und die Baumaßnahmen ein Gesamtbudget zur Verfügung stand. Die hohen Anforderungen an den Standard der Einrichtung hatten ein eher knappes Budget für die Baumaßnahmen zur Folge. Daher kamen Betonfertigteile statt Ortbeton, eine Gebäudehülle als Wärmedämmverbundsystem und ein verhältnismäßig geringer Anteil an Glasflächen zum Einsatz. Lediglich die Kopfbauten sind zur Aussteifung der Konstruktion in Ortbeton ausgeführt. Für die Außenwände des 50 Meter langen und 13 Meter breiten Mitteltrakts wurden 2,4 Meter breite ge-

schosshohe Stahlbetonfertigteile entwickelt, in welche die Fensteröffnungen integriert sind. Am oberen Rand sind die Elemente ausgeklinkt, um die Geschossdecke aufzunehmen. Diese vorgefertigten Flachdecken liegen auf einem Stützenpaar zwischen Flur und Labor auf, um die Flexibilität zu gewährleisten. Die Trennwände sind fast ausschließlich in Leichtbauweise ausgeführt und können beliebig versetzt werden. Durch die lindgrüne Putzfassade fügt sich der Gebäuderiegel in das Grün der umgebenden Wiesen und Sportplätze ein. Die textile Wirkung der Fassade, einer Webstruktur gleich, war von den Architekten durchaus beabsichtigt. Wie ein enges Sporttrikot sollte die Fassade das Gebäude umhüllen. Die Umsetzung dieser Vorstellung gelang mit einer hellgrünen Lasur, die in unterschiedlich breiten horizontalen und vertikalen Streifen bis zu viermal aufgetragen wurde. Statt identische Öffnungen monoton zu addieren, rythmisieren die Architekten mit einer alternierenden Abfolge schmaler und breiter Fensterformate gleichermaßen die Fassaden wie die Innenräume.

Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Eingang Foyer Labor Abstellraum Umkleideräume Anlieferung Seminarraum Technik Besprechung Büro aa

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Vertikalschnitt Horizontalschnitt Maßstab 1:20 1

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Abdeckung Attika: Aluminiumblech pulverbeschichtet 2 mm Abdichtung 40 mm Wärmedämmung 100 mm Dampfsperre Brüstung Attika Stahlbeton 180 mm Randbereich: Kies Dachaufbau: Vegetationsschicht 80 mm Filtervlies, Dränage mit Speicherschutzmatte 30-50 mm Wurzelschutzbahn, Trennlage Gefälledämmung Steinwolle 60 mm Wärmedämmung Steinwolle 180 mm Dampfsperre Stahlbeton 275 mm Isolierverglasung VSG 8 + SZR 16 + ESG 16 Fensterrahmen Metall Bodenaufbau Bürogeschoss: Nadelfilz 7 mm Estrich schwimmend 93 mm, Trennlage Trittschalldämmung 20 mm Stahlbetondecke 275 mm Kabelkanal verstellbar mit aufgelegtem Konvektionsgitter Wandaufbau: Lasuranstrich Wärmedämmverbundsystem geklebt 120 mm Sichtbeton 250 mm Bodenaufbau Sportlabor: Sportboden mischelastisch 16 mm Kunststoffmatrix 0,5 mm Glasrovinggewebe 0,5 mm Elastikschicht 11 mm Estrich bewehrt 64 mm Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung 2≈ 20 mm Stahlbeton 200 mm

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Werbeagentur in München Gewerbebau als architektonisch anspruchsvolle Aufgabe zu verstehen, war das Ziel der Architekten. Mit geringem Budget entstand eine Halle von hohem Wiedererkennungswert, die sich nach außen selbstbewusst in der uneinheitlichen Bebauung der Umgebung behauptet und im Inneren räumliche Qualitäten schafft. Das weit auskragende Vordach verweist auf den Eingangsbereich und schützt Haupteingang und Vorbereich des Lagers. Eine zum Teil zweigeschossige, durch vier große Nordsheds lichtdurchflutete Halle empfängt den Besucher, der über die geschwungene Treppe zu den Büroräumen im Obergeschoss geführt wird. Von außen ist die Komplexität der Innenräume nicht ablesbar. Zwei Reihen von Lochfenstern umgeben das Gebäude, die Differenzierung von Lager- und Bürogeschoss erfolgt durch die etwas höheren Fenster in der oberen Reihe. Die großen Formate der Stahlbeton-Sandwichelemente geben dem Bau einen Maßstab, der dem weitläufigen Umfeld gerecht wird. Für die Festigkeit der Wände hätte Beton B 35 ausgereicht, der verwendete B 45 bindet jedoch schneller ab und ist früher transProjektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Amann & Gittel Architekten, München Ingrid Amann, Rainer Gittel Mitarbeiter: Christian Hartranft, Christopher von der Howen, Thomas Thalhofer Tragwerksplaner: Dorrer Bau AG, Neunburg v. Wald Bauherr: Walter Werbung GmbH, München Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr:

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Büro Beton Paneel 3,0 m 1500 m2 1060 m2 5300 m3 1,3 Mio. ™ (brutto) 2002

portierbar. Die flexibel zu nutzenden Räume erhalten ihre Qualität durch großformatige Schiebefenster und die klare Skelettstruktur. So bestimmen die Unterkanten der Träger die durchgehenden Linien der Gipskartonbekleidung, denen auch Fenster- und Türhöhen folgen. Die Vorteile des Stahlbetonfertigteilbaus für den Gewerbebau liegen auf der Hand: niedrige Baukosten, schnelle Bauzeiten durch Standardisierung und kontrollierte witterungsunabhängige Produktionsbedingungen im Werk. Die Ausführung in komplett vorgefertigten Sandwich-Wandelementen war in diesem Fall noch effizienter als die Ausbildung einer inneren Ortbetonschale mit vorgehängten Fertigteilplatten. Trotz dieser Standardisierung sind bei exakter Vorplanung der Architekten und rechtzeitiger Einbeziehung der Baufirma auch individuelle Lösungen möglich. Zwei wesentliche Gestaltungsmerkmale waren den Architekten wichtig: die Fügung von Träger, Wand und Stütze ohne die üblichen im Innenraum störenden Konsolen sowie eine unverwechselbare Oberfläche der Fassaden. Bei den konsolenfreien Verbindungen wurde das Stecksystem, das die

Architekten zuvor bei einer benachbarten Halle angewandt hatten, weiterentwickelt. Die grünlichen Fassaden sollen an das Bergwasser der von hier aus zu sehenden Alpen erinnern. Die angetrockneten Oberseiten der Sandwichplatten werden, noch auf dem Rütteltisch liegend, mit Flügelglättern poliert. Trocknungsgrad, Bearbeitungszeit und Intensität der Bearbeitung haben einen großen Einfluss auf das Endergebnis, was individuelle Oberflächen trotz hohem Vorfertigungsgrad ermöglicht. Die in der Deckschale eingestreuten grünen Farbpigmente kommen durch diese Behandlung intensiver zur Geltung. Ursprünglich wurde überlegt, die flügelgeglätteten Platten zusätzlich z. B. mit Wachs oder Imprägniermitteln zu behandeln. Doch schon die ersten Wochen zeigten auch ohne jede Nachbehandlung einen lebendigen, tiefgrünen Glanz von tiefgrün, spiegelglatt bei Regenbeschlag bis zu blass-zart-wolkig an bedeckten Tagen, was dem strengen Baukörper Tiefe und Komplexität verleiht. Die Eckausbildung als Gehrung betont das Spiel mit der Massivität des Baustoffs Beton und der Gebäudehülle als dünner Haut. a

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Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:400 Axonometrie Stecksystem ohne sichtbare Konsolen 4

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Anlieferung Lager Eingangshalle Büro Besprechung Luftraum

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Horizontalschnitt • Vertikalschnitte Maßstab 1:20 A

Der Transport in Schrägbocklage ermöglicht größere Plattenhöhen B, C zügige Montage der Wandelemente D Die Deckenplatten der Sheds sind auf die schrägen Aussparungen der dreieckigen Seitenwände aufgelegt. 13 11

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1 Sandwichelement: Fertigteil Stahlbeton 70 mm, grün durchgefärbt, Oberfläche flügelgeglättet Wärmedämmung PS-Hartschaum 80 mm Fertigteil Stahlbeton 140 mm 2 dauerelastische Fuge, farbiges Silikon 3 Verbindungsanker Stütze/Wand: eingelegte U-Schienen 4 Stütze Fertigteil Stahlbeton 400/400 mm 5 Schiebefenster Aluminium mit Isolierverglasung: Float 5 mm + SZR 32 mm mit beweglichen Sonnenschutzlamellen 15 mm + Float 6 mm mit Wärmeschutzbeschichtung U = 1,1 W/m2K 6 Vegetationsschicht Pflanzerde mit Sedumansaat 80 mm, Filtervlies Schutz- und Dränschicht Mineralsubstrat 20 mm PE-Trennfolie Abdichtung Bitumenschweißbahn Wärmedämmung PS-Hartschaum 160 mm Dampfsperre, Trapezblech Stahl 150/0,9 mm abgehängte Decke Gipskarton 2≈ 12,5 mm 7 Faserzement-Randprofil 12/120/200 mm 8 Dachbinder Fertigteil Stahlbeton 400/800 – 950/1935 mm, Oberkante von Gebäudemitte zu Außenwänden mit 2 % Gefälle geneigt 9 Stabparkett 22 mm Eiche geräuchert Estrich 68 mm, Trennlage Trittschalldämmung 25/20 mm Ausgleichsdämmung/Kabelkanäle 40 mm 10 Fertigteil Stahlbeton 160 mm, auf den Seitenwänden der Sheds aufliegend 11 Kupferblech 0,7 mm, Bitumendachpappe Schalung Nadelholz 30 mm, Sparren 80/160 mm, dazwischen Wärmedämmung PS-Hartschaum 160 mm 12 Dachbinder 400/800–900/1935 mm, Oberkante mit 2 % Gefälle geneigt, in Feldmitte unter Sheds horizontal 13 Schalbrett 24 mm 14 Pfosten-Riegel-Konstruktion Aluminium: ESG 8 + SZR 16 + VSG 2≈ 6 mm, U = 1,1 W/m2K Öffnungsflügel flächenbündig, motorbetrieben 15 Rinne Kupferblech beheizt

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Erweiterung eines Weinguts in Fläsch Lediglich drei Personen bewirtschaften das exklusive Weingut in der Schweizer Gemeinde Fläsch – ein Familienbetrieb im wahrsten Sinne des Wortes. Am Rand des sanft geneigten Rebbergs bilden drei Bauten einen kleinen Hof. Die beiden eingeschossigen Bestandsbauten ergänzt ein zweigeschossiger Neubau: Ein Säulenkeller mit acht ausladenden Pilzstützen erweitert den halbseitig unterirdischen Gärkeller, darüber entstand auf Hofniveau ein Saal zur Weinkelterung. Im Obergeschoss bietet eine offene Dachterrasse mit repräsentativen Räumen zur Degustation der edlen Weine den Gästen einen Ausblick über das Ragazer Rheintal. Die Architekten entwarfen einen pragmatischen und zugleich ästhetischen Nutzbau. Der Konstruktion liegt ein Betonskelett zugrunde, das mit einem einfachen Satteldach aus Wellplatten gedeckt ist. Für die Ausfachung der Fassade zogen die Architekten in der Rohbauphase zwei Kollegen hinzu, die im Rahmen eines Forschungsprojekts am Lehrstuhl für Architektur und Digitale Fabrikation der ETH Zürich prototypische Wandelemente ent-

wickelt hatten, zusammengefügt vom institutseigenen Industrieroboter. Inspiriert von der Bauaufgabe betrachteten diese das Betonskelett als Sinnbild eines überdimensionalen Korbes, in den sie per Computersimulation Kugeln unterschiedlichen Durchmessers wie »Weintrauben« in einen virtuellen Behälter fallen ließen. Eine entsprechende kontinuierliche Verdrehung der einzelnen Ziegelsteine im Läuferverband mit offenen Stoßfugen empfindet das so entstandene Bild durch den unterschiedlichen Schattenwurf wie mit Pixeln in der Fassade nach. Da der Industrieroboter direkt mit den Entwurfsdaten gesteuert wird, konnten die Elemente innerhalb von zwei Wochen an der ETH vorfabriziert, dann zum Bauplatz gebracht und per Baustellenkran versetzt werden. Das offene Mauerwerk bietet den erforderlichen Sonnenschutz, reduziert den direkten Lichteinfall, sorgt für eine ausgeglichene Temperatur und schafft so optimale Bedingungen für den Gärungsprozess. Im Inneren schützen transparente Polycarbonatplatten vor Wind und Feuchtigkeit.

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Bearth & Deplazes Architekten, Chur/Zürich Mitarbeiter: Valentin Bearth, Andrea Deplazes, Daniel Ladner Fassade: Zusammenarbeit mit Gramazio & Kohler Architekten, Zürich Architektur und Digitale Fabrikation, ETH Zürich Tragwerksplaner: Jürg Buchli, Haldenstein Bauherr: Martha und Daniel Gantenbein, Fläsch Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Baujahr: Bauzeit:

Gewerbe Mauerwerk / Betonskellett Paneel 3,35 – 4,88 m 924 m2 4207 m3 2008 2007/08

Schnitt Grundrisse Maßstab 1:500 1 2 3 4 5

Kelterung Terrasse Präsentationsraum Degustation WC / Garderobe A

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A Anbringung der Klebeflächen B Platzierung der Steine durch den Industrieroboter C fertige Wandelemente D Anlieferung auf der Baustelle E Varianten der Klebeflächen F offene Fugen zwischen Steinen Elemente: 3330 – 4570 ≈ 1098 –1464 mm max. Drehung: 16,96° min. Fuge Rand: 2 mm min. Fuge Feld: 2 mm max. Fuge Feld: 50,5 mm

Klebefläche 122 cm2

vollflächig

Klebefläche 85 cm2

Punktraster

Klebefläche 64 cm2

Streifen

E min. Fuge Rand

F

min. Fuge Feld

max. Fuge Feld

max. Drehung

Im Rahmen ihrer Forschungstätigkeit an der ETH Zürich entwickeln Gramazio und Kohler Produktionsverfahren zur Herstellung von hochinformierten, nichtstandardisierten architektonischen Elementen. Dazu bauten sie eine hauseigene CNCIndustrieroboteranlage mit einem Verfahrensraum von ca. sechs auf drei Meter auf, mit deren Hilfe die Studenten im Lehrsemester unter anderem Prototypen von Mauerwerkselementen in einem additiven Verfahren erstellten. Die selbsttragende Fassadenausfachung des Weinguts basiert auf einer Weiterentwicklung dieser Prototypen. Die 400 m2 große Fassadenfläche des Stahlbetonskelettbaus ist in 72 Segmente aufgeteilt und mit insgesamt 20 000 Steinen gefüllt. Das auf die Wandfläche applizierte Bild der »Trauben im Korb« entsteht durch die kontinuierliche Verdrehung der Ziegelsteine um einen mittigen Drehpunkt, d. h. durch ein Spiel mit Licht und Schatten. Dafür wurden zunächst die Grauwerte der Grafik ausgewertet: Die Stellen ohne optische Wölbung entsprechen dem mittleren Grauwert; dort ist der einfache Läu-

ferverband bündig ohne Rotation ausgeführt. Je stärker die Steine in eine Richtung gedreht sind, desto stärker variiert der Grauwert zwischen hell und dunkel und umso mehr tritt die plastische Ausformung der Kugeln hervor. Damit die Wand stabil bleibt, beträgt die Rotation der Steine maximal 17 °, und die Randbereiche der Elemente sind bündig ausgeführt. Die Mauern sind jeweils auf einen Stahlbetonsockel gesetzt, um den Transport auf die Baustelle zu erleichtern. Anstelle der konventionellen Mörtelschicht sind die jurafarbenen Klinkerreihen mit einem Zwei-Komponenten-Imprägnierharzkleber auf Epoxidharzbasis verbunden, die Stoßfugen bleiben dabei offen. Der Ziegelhersteller übernahm als Industriepartner die Systemgarantie und steuerte das erforderliche Know-how zur Errechnung des Klebeauftrags bei, um die erforderliche statische Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Da die Architekten nur drei Monate Zeit zur Fertigstellung hatten, mussten alle Abläufe gestrafft werden. Der Roboter wurde direkt mit den Entwurfsdaten (Computerprogramm

MAYA) gespeist, sodass die Wände innerhalb von zwei Wochen produziert werden konnten. Die Maschine braucht lediglich 30 Sekunden zur Positionierung eines Steines. Um auch den Klebeauftrag zu automatisieren, ist eine pneumatisch kontrollierte Handklebepistole in die Roboterzelle integriert, der Auslösemechanismus ist über ein BUS-System mit der Robotersteuerung verbunden. Da jeder Ziegelstein eine andere Drehung hat, entstehen unterschiedliche Überlappungsflächen mit den darunter und darüber liegenden Steinen. Gemeinsam mit dem Ingenieur des Ziegelherstellers wurde ein Prinzip entwickelt, das unter Berücksichtigung dieses geometrischen Systems an jeder Stelle einen gleichmäßigen Kraftschluss gewährleistet. Vier parallele Klebepfade im vordefinierten Abstand zur Mittelachse bilden für jeden Stein individuell errechnet einen gleichmäßigen Kraftschluss von ca. 8 kN/m2. Der Belastungstest der ersten fabrizierten Elemente fiel so positiv aus, dass keine zusätzliche Armierung des Mauerwerks nötig war.

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Horizontalschnitte Maßstab 1:20 1

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Wellplatte Faserzement 55 mm Stahlrohr ¡ 60/40 mm Sparren Stahlprofil } 100–400/200 mm Fußpfette Stahlprofil } 220/180 mm Lattung 50/80 mmm Mikrofaservlies Lattenrost 2≈ 60/60 mm Wärmedämmung Mineralwolle 2≈ 60 mm Dampfbremse, Lattung 30/30 mm Gipsfaserplatte 15 mm Abdeckung Flachstahl 10/200 mm Isolierverglasung Float 8 mm + SZR 9 mm + VSG 2≈ 5 mm, U-Wert = 1,1 W/m2K Stütze Stahlbeton 350/350 mm Anhydritestrich 70 mm PE-Folie

7 8

9 10 11

Phenolharz-Hartschaumdämmplatte 80 mm Stahlbeton 160 mm Rahmen Stahlbetonfertigteil 210/115 mm Mauerwerk Klinker, Binderverband, Farbe Jura 115/240/61 mm Verklebung Zwei-Komponenten-Imprägnierharz Anordnung / Verklebung durch Roboter 3-fach-Stegplatte Polycarbonat 65 mm Stahlbeton 420 mm Stahlbeton 120 mm zur Druckverteilung PE-Folie Schutzschicht Splitt 30 mm, Trennlage Dränageschicht 15 mm Wärmedämmung Polystyrol 100 mm Polymerbitumenbahn zweilagig Stahlbeton im Gefälle 180 – 250 mm

155

Hotelfachschule in Nivillers Direkt am Ortseingang von Nivillers, 10 km entfernt von Beauvais dans l‘Oise, befindet sich eine Parkanlage mit einem Schloss aus dem 19. Jahrhundert und einem kleinen Jagdpavillion aus dem 18. Jahrhundert. In diese Anlage wurden eine Hotelfachschule und dazugehörige Wohneinheiten integriert. Die beiden Wohnhäuser liegen am Rand des Grundstückes und können jeweils zwölf Personen aufnehmen. Die Schule ist dagegen im rechten Winkel an das Schloss angebaut, sodass ein Hof entsteht, in dessen Mitte eine 200-jährige Zeder den Gebäudekomplex überragt. Während die neue Fassade auf der Hofinnenseite vollständig verglast ist, bildet die äußere Fassade mit ihren Ziegelelementen eine Einheit mit dem Bestand. Bei den Elementen handelt es sich um monolithische Hohlziegel, die als geschosshohe tragende Schicht ohne jede weitere Oberflächenbehandlung angewendet werden können. Im Vergleich zum konventionellen Einsatz von Ziegelmauerwerk ist diese Methode kostengünstiger und verkürzt zudem die Bauzeit. In Ergänzung zu dem raumhohen »Basiselement« gibt es eine Reihe von speziellen Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Tectône, Paris Sabri Bendimérad und Pascal Chombart de Lauwe Assistent: Yann Rault Tragwerksplaner: Becip, Beauvais Bauherr: J.C.L.T., Paris Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe:

Bildung Mauerwerk Paneel Klassenräume 2,8 m Schlafräume 2,5 m Grundstücksfläche: 32 690 m2 Bruttogeschossfläche: Hotelfachschule 1200 m2 Schlafräume 800 m Bruttorauminhalt: 5378 m3 Gesamtbaukosten: Hotelfachschule 1 Mio. ™ Schlafräume 700 000 ™ Baujahr: 2000 Bauzeit: 1999 – 2000

156

Verbindungsteilen wie Ecken, Stürze und Brüstungen, die zusammen ein modulares System ergeben, das normalerweise nur bei industriellen oder landwirtschaftlichen Großprojekten zum Einsatz kommt. Das Ziegelmodul hat eine Standardhöhe von 250 – 280 cm, seine Breite entspricht jeweils einem Vielfachen von 15 cm, in diesem Fall 30 / 60 cm. Es entsteht ein flexibles Fassadenraster, innerhalb dessen die Öffnungen beliebig platzierbar sind. Die Module sind mit und ohne Kerndämmung erhältlich und können als Wand- und auch als Dachelement verwendet werden. Zur Verankerung der Ziegel am Fundament oder an anderen Bauteilen werden Bewehrungseisen verwendet, die entweder bereits integriert sind oder vor Ort in den Hohlräumen mit Zement vergossen werden. Das geschieht immer in der Nähe der Ecken an der Ziegelinnenseite. Zur Abführung eventuell in der Dämmung anfallendes Kondensats dienen die äußeren Hohlräume der Paneele der Hinterlüftung. An den Stirnseiten der Deckenanschlüsse kragen die Ziegel soweit aus, dass die Luft ungehindert durch diese Schicht zirkulieren kann.

Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:400 1 2 3 4 5 6 7 8

Büro Sekretariat Bibliothek Klassenräume Foyer Garderobe Wäscheraum Raum für praktischen Unterricht 9 Lagerraum 10 Speisesaal 11 Bestandsgebäude

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Horizontalschnitt Vertikalschnitte Maßstab 1:20

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1 Ziegelelement 300/600/2500 mm mit Kerndämmung 50 mm 2 Spanplatte 19 mm 3 Fensterrahmen Nadelholz 50 mm mit Isolierverglasung 4 Stahlblechpaneel mit Polyurethan-Hartschaumdämmung 65 mm Pfettensparren 200/80 mm Wärmedämmung 160 mm Dampfbremse Gipskartonplatte 10 mm 5 Stahlbetonsturz 150/280 mm 6 Spanplatte 19 mm Lattung 20/40 mm, Windpappe Wärmedämmung 120 mm, Dampfbremse Ziegelelement 150 mm, Fliesen 7 Betonsteinmauer 160 mm 8 Rahmen Kiefer 200 mm mit Isolierverglasung 9 Wellblech 30 mm 10 Stahlprofil Å 140 mm 11 Stahlrohr Ø 120 mm

3 9

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d C 4.1

Raumzellensysteme

C 4.1

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C 4.3 C 4.4 C 4.5 C 4.6 C 4.7

Konstruktionssysteme von Raumzellen a mit Großtafeln kombiniert b mit offener Längsseite und tragenden Außenwänden c mit offener Querseite, längsgeteilt d allseitig geschlossen Rucksackhaus (Raumzelle aus Stahl als temporärer vorgehängte Raumskulptur an ein bestehendes Wohngebäude), Leipzig (D) 2004, Stefan Eberstadt Fertigung von Stahlraumzellen im Werk Ausfachung einer Stahlraumzellenwand mit Wärmedämmung Vertikalschnitt eines Wohnhauses in Raumzellenbauweise aus Stahl Schnitt durch eine Stahlraumzelle, Studentenwohnheim, Cardiff (GB), Ove Arup und Partner Alho Comfort Line, Wandaufbau einer Stahlraumzelle

Raumzellen sind raumbildende Module, die auf der Baustelle zu einem Gebäude zusammengefügt werden und je nach Konzeption tragend oder nichttragend sein können. Bei Raumzellen wird die Tragstruktur zusammen mit Teilen des Ausbaus vorgefertigt. Sie können je nach Verwendungszweck mit einem hohen Vorfertigungsgrad seriell hergestellt werden, sodass bereits alle Installationen für die Haustechnik und den Innenausbau enthalten sind. Es besteht die Möglichkeit, Fenster und Türen bereits im Werk mit einzubauen. Im solchen Fällen muss die Planung vor Produktionsbeginn abgeschlossen sein. Mithilfe moderner Fertigungsmethoden können Raummodule so auf individuelle Bedürfnisse projektbezogen konzipiert werden. Soll eine freiere Grundrissgestaltung möglich sein, werden nur auf zwei Seiten geschlossene Raumzellen hergestellt (Abb. C 4.1). Die tragende Struktur von Raumzellen besteht heute in der Regel aus Stahl, Holz oder Beton. Die Abmessungen richten sich nach den Möglichkeiten des Transports. Der hohe Vorfertigungsgrad dieser Bauweise ermöglicht eine schnelle Montage von Gebäuden vor Ort. In den 60er- und 70er-Jahren des 20. Jahrhunderts prägten Gebäude aus standardisierten, meist aus Kunststoff bestehenden Raumzellen die visionären und utopischen Architekturentwürfe. Das Prinzip dieser Gebäude war ein geschlossenes Baukastensystem, das als Stecksystem funktionierte und nach Bedarf erweiterbar und rückbaubar war. Der flexible Charakter in Verbindung mit dem neuen Material Kunststoff galt damals als zukunftsweisende Bauart und entsprach dem damaligen Bild von mobiler und temporärer Architektur. Heute wird vor allem dann mit Raumzellen gebaut, wenn die Montage auf der Baustelle innerhalb kur-

zer Zeit erfolgen soll. Für temporäre und dauerhafte Nutzung sind sie vor allem für Gebäude mit regelmäßigen Grundrissstrukturen, die sich in einheitliche Raummodule gliedern lassen, geeignet. Die Addition der Raumzellen erfolgt bei der Montage gleichzeitig in vertikaler und horizontaler Ausrichtung. Fassadensysteme für Raumzellen sind beispielsweise Vorhangfassaden aus Aluminium, Holz, Stahl oder Glas und Putz in Verbindung mit Wärmedämmverbundsystemen.

Raumzellen aus Stahl

Stahlraumzellen werden sowohl für dauerhafte Bauvorhaben als auch für temporäre Nutzungen eingesetzt, wie beispielsweise als Übergangslösung bei Umbau- und Sanierungsmaßnahmen oder bei Messen. Je nach Element können Raumzellen bis zu sechs Geschossen addiert werden. Die Abmessungen der

C 4.2

160

1

1 2 3

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Bodenaufbau Dämmung Stahlrahmenprofil Außenputz auf Dämmung Gipsfaserplatte Ständerprofil mit Dämmung Spanplatte Dämmung Gipskartonplatten Querträger Stahlprofil IPE

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C 4.5

Zellen sind dabei abhängig von der Bauaufgabe, den Transportmöglichkeiten und dem Bausystem. Die regulären Maße liegen bei 3 ≈ 8 m, maximal sind Abmessungen von 6 ≈ 20 m möglich. Die Höhe der Raummodule beträgt 3,2 – 3,7 m. Die Stahlzellen werden in speziellen Werken hergestellt und von dort zur Baubzw. Montagestelle transportiert. Die Primärkonstruktion besteht aus einem geschweißten oder geschraubten Stahlrahmen und aus stabförmigen Stahlprofilen bzw. Stahlhohlprofilen, die das Raumtragwerk bilden (Abb. C 4.3). Diese Konstruktion entspricht in ihrem Tragverhalten den Prinzipien einer Skelettkonstruktion und könnte bereits durch die Verbindung aller Zellen die Struktur eines Gebäudes bilden. In der Regel bieten die Hersteller allerdings die Stahlzellen mit raumumschließenden Flächen an. Dazu werden die Felder zwischen den Rahmenprofilen mit nicht brennbarem Dämmstoff nach DIN 18165 ausgefacht und anschließend

beplankt (Abb. C 4.4). Als Standardverkleidung werden für die Außenhaut verzinkte Profilbleche oder Sandwichelemente aus Stahlblech und Hartschaumdämmung verwendet. Generell sind aber verschiedene Fassadensysteme denkbar. Die Innenverkleidung erfolgt in diesen Fällen mit beschichteten Holzwerkstoffoder Gipskartonplatten. Der Bodenaufbau der Zellen besteht in der Regel aus Profilblech, Wärmedämmung und Bodenbelag. Alternativ besteht die Möglichkeit, auf die Wärmedämmung auch ein Trockenoder Nassestrich aufzubringen. Die vorgefertigten Module werden auf der Baustelle mit Hebewerkzeugen positioniert und in kurzer Zeit geschossweise zu Gebäuden montiert (Abb. C 4.6). Die einzelnen Zellen sind dabei durch Schrauben, Schweißen, Stecken oder Klammern kraftschlüssig miteinander verbunden (Abb. C 4.5). Das geringe Flächengewicht von 100 bis 150 KN/m2 ist für Transport und Montage günstig.

} ALHO Comfort Line (ALHO Systembau GmbH) Bei diesem System handelt es sich um eine Stahlmodulbauweise für Neubauten, Anbauten oder Gebäudeaufstockungen. Die Elemente sind entsprechend dem Typ statisch geprüft (Abb. C 4.7). Eine Vorfertigung ist bis zu 90 % möglich, je nach Gebäudegröße sind die Zellen nach acht Wochen lieferfertig. Im Fall der Nutzungsänderung oder späteren Versetzung des Gebäudes sind die Raumstrukturen anpassungsfähig. Eine Addition der Zellen ist in vertikaler und horizontaler Ausrichtung beliebig möglich, die Höhe beträgt maximal sechs Geschosse. • Einsatzbereiche: Fassaden, Fenster, Dach, Vordach, Attika • Nutzung: Büro-, Verwaltungs- und Laborgebäude, Kindergärten, Sportbauten, Freizeitstätten und Sozialgebäude, Kantinen, Shops, Kliniken, Pflegeheime etc.

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Deckfolie Dämmung Stahlblech Stahlboden Wärmedämmplatte verzinkter Stahl 12 13 14 15 16 17 18 19

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C 4.6

Wellblech Unterkonstruktion Dämmung Gipsfaserplatte Ständerprofil dazw. Dämmung PE-Folie Gipskartonplatte C 4.7

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Bodenaufbau Deckenbalken dazw. Dämmung zweifach OSB-Platte Deckenbalken dazw. Dämmung Dampfbremse Gipskartonplatte auf Lattung

Legende C 4.10 1 Furnierschichtholz Birke, aufklappbar 2 Matratze 3 Solarzellen 4 Deckenaufbau: Alublech gekantet Gefälle Holzschwert Abdichtung Funierschichtholz Wärmedämmung Furnierschichtholz Dampfsperre Furnierschichtholz 5 Wandaufbau: Furnierschichtholz Sperrholzständer, dazwischen Dämmung Furnierschichtholz

Außenwandbekleidung auf Unterkonstruktion Holzpfosten Dampfbremse Lattung mit Dämmplatte Gipskartonplatte C 4.8

C 4.9

Auch Holzraumzellen können je nach Bedarf für temporäre oder dauerhafte Nutzung eingeplant werden. In der Regel bestehen Holzraumzellen aus vertikalen Wand- und horizontalen Dachflächen und werden als Elemente eines modularen Ordnungsprinzips addiert. Sie können nicht nur als rechtwinklige Kuben vorgefertigt werden, sondern auch mit Giebeln und beliebig geneigten Dachflächen. Besonders für kleinere Bauvorhaben und Wohnungsbauprojekte lassen sich Holzraumzellen mit modernen Produktionsverfahren entsprechend den individuellen Wünschen fertigen (Abb. C 4.10 und C 4.11). Hersteller bieten vorfabrizierte Raumzellen an, die als komplette Box mit allen Installationen und Innenausbauten auf die Baustelle geliefert werden können. Die Holzzellen werden dafür in speziellen Zimmereien vorgefertigt und können wegen ihres geringen Gewichts im Vergleich zu Betonraumzellen auch über große Entfernungen problemlos transportiert werden (Abb. C 4.8). Die Abmessungen der Holzraumzellen richten sich nach den Bedingungen des Straßentransports und

liegen in der Regel bei 3,0 ≈ 8,0 ≈ 3,2 m (b ≈ l ≈ h), die maximale Abmessung beträgt 6,0 ≈ 20,0 ≈ 3,7 m. Die Konstruktion der Holzraumzellen kann mit beplankten Holzrahmen oder massiven Wandelementen aus Holz erfolgen. Entsprechend der Holzrahmenbauweise wird eine Skelettkonstruktion als räumliches Tragwerk aus Brettschichtholzelementen errichtet. Die Felder zwischen den Pfosten werden entsprechend der Wärme- und Schallschutzanforderungen mit Dämmmaterial ausgefacht (Abb. C 4.9). Die Aussteifung erfolgt durch eine beidseitige Beplankung mit Holzwerkstoffplatten, innenseitig alternativ auch mit Gipskartonplatten. Um auf zusätzliche Stabilisierungselemente wie beispielsweise Wandverkleidungen verzichten zu können, kann die Aussteifung auch mit biegesteifen Ecken erfolgen. Dem Prinzip der Holzmassivbauweise folgend, werden Holztafeln als Wand-, Decken- und Bodenelemente im Werk zu Raumzellen montiert. Die Außenseiten der Wände werden je nach Anforderung zusätzlich gedämmt. Der einschalige Wandaufbau erfüllt aufgrund seiner großen Masse die Anforderungen an den Schallschutz.

Raumzellen aus Holz

3

4

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C 4.8 C 4.9 1

2 C 4.10 C 4.11 C 4.12 C 4.13 C 4.14

C 4.10

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C 4.11

Fertigung, Transport und Montage von Holzraumzellen konstruktiver Schnitt durch ein Wohnhaus in Raumzellenbauweise aus Holz, Hilmersdorf (D) 1995, SPP Architekten und Ingenieure konstruktiver Schnitt durch eine Holzraumzelle, drehbarer Wohnwürfel, Dipperz (D) 1996, Sturm und Wartzeck Holzraumzelle, drehbarer Wohnwürfel Fertigung von Betonraumzellen im Werk a Ausschalen der Raumzelle aus Beton b montagefertige Betonraumzelle Montage von Betonraumzellen mehrgeschossiges Wohngebäude aus Stahlbetonraumzellen, Habitat 67, Montreal (CDN) 1966/67, Moshe Safdie a Additionsprinzip der U-förmigen Raumzellen b Gesamtansicht der Wohnanlage

a

b

C 4.12

C 4.13

Bei beiden Konstruktionssystemen kann neben Holzwerkstoffplatten auch ein Trocken- oder Nassestrich für den Bodenaufbau verwendet werden. Die Holzraumzellen werden auf der Baustelle bei der Errichtung eines Gebäudes mit Hebewerkzeugen vom Transportfahrzeug auf Punkt- oder Streifenfundamente gesetzt. Nach der genauen Positionierung erfolgt die kraftschlüssige Verbindung durch aufgenagelte Lochbleche. Aus Gründen des Brandschutzes und der Statik ist die Höhe allerdings auf drei Geschosse beschränkt.

erfolgt in speziellen Betonwerken, in denen die Betonraumzellen in einer senkrecht stehenden Stahlschalung fugenlos hergestellt werden (Abb. C 4.12). Durch die Stahlschalung erhalten die Wände zweiseitig eine glatte Oberfläche mit Sichtbetonqualität. Für den Innenausbau ist dadurch eine Nachbehandlung der Wandoberflächen nicht mehr notwendig. Die Mindestdicke der Wände beträgt 5 cm. Zur Erfüllung des Schallschutzes und der Brandschutzklasse F 90 – A muss die Wandstärke mindestens 10 cm betragen. Bei der Montage auf der Baustelle entstehen durch die Addition der Betonraumzellen zweischalige Wandkonstruktionen, die vorteilhaft für Brand- und Schallschutz sind. Der Fußboden hat ebenfalls eine glatte Oberfläche und ist ohne Nachbearbeitung nutzbar. Spezialanfertigungen für Betonraumzellen wie beispielsweise Bodengefälle inklusive Bodenablauf für Sanitärbereiche können im Werk hergestellt werden. Auf der Baustelle stellen spezielle Hebewerkzeuge die einzelnen Raummodule vom Transportfahrzeug auf eine Bodenplatte. Aufgrund des hohen Tragverhaltens können die Betonraumzellen zu

mehrgeschossigen Gebäuden addiert werden (Abb. C 4.13). Um eine Dopplung der Decke zu vermeiden, können auch U-förmige Raummodule hergestellt werden (Abb. C 4.14). Die Abmessungen der Betonraumzelle sind vergleichbar mit denen der Holz- und Stahlraumzellen. Die Größe der Betonzelle sollte sich in einem Rahmen bewegen, der es erlaubt, die Betonzelle ohne Sondergenehmigung auf der Straße transportieren zu können. Das Gewicht der Betonzellen liegt je nach Art und Größe zwischen 20 und 70 t. Für die Montage sind deshalb besonders schwere Hebewerkzeuge notwendig [1].

Zur Errichtung von Gebäuden mit mehr als drei Geschossen können Holzraumzellen als nichttragendes Element in ein tragendes Skelett aus Stahl oder Stahlbeton eingesetzt werden.

Raumzellen aus Beton

Betonraumzellen bestehen aus Normaloder Leichtbeton. Alle Wände, Decken und Böden haben tragende Funktion und werden nach statischen Anforderungen bemessen und bewehrt. Die Produktion

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Anmerkung: [1] Detail 05 /1998, S. 848

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C 4.14

163

D

Bürogebäude in Fellbach Interdisziplinäre Tätigkeiten kennzeichnen das Arbeitsfeld in dem Dienstleistungsunternehmen, das für Industriebetriebe Pläne zur Automatisierung erstellt und realisiert. Analysen, Planung, Machbarkeitsstudien zur Installation der Anlagen sowie Experimente bestimmen den Arbeitsprozess, der ein veränderliches Netzwerk aus funktionalen und organisatorischen Abläufen darstellt und Raum und Offenheit für wechselnde Interaktion erfordert. Gruppenarbeitsflächen, Einzelbüros und Besprechungsräume benötigen unterschiedliche Lagen, Raumabschlüsse und Belichtung. Analog den maßgefertigten Produkten für die Kunden, sollte die Gestalt des Bürogebäudes passgenau den speziellen Anforderungen an die verschiedenartigen Arbeitsplätze entsprechen. Obwohl zunächst noch kein konkretes Grundstück vorhanden war, wurde der Firmensitz bereits mit klaren Vorgaben betreffend Kosten, Bauzeit und Fläche entworfen. Innerhalb einer einfach gegliederten Außenhülle aus zwei geschlossenen und zwei verglasten Fassa-

den liegen vier quadratische, jeweils durch einen Luftraum räumlich miteinander verbundene Geschossebenen. Die drei oberen sind systemgleich organisiert, jedoch immer um 90° zueinander gedreht, sodass die Erschließung über die Treppe spiralförmig verläuft. Durch die inneren Bezüge der Geschosse untereinander sowie deren Lage zu Himmelsrichtung und Fassade entstehen differenzierte Situationen. Als deutlich abgeschlossene Raumeinheiten sind auf jeder Etage Container in den Stahlskelettbau eingeschoben, die z. B. Besprechungs- und Sanitärräume aufnehmen. Decken, Wände und Treppen wurden ebenso als fertige Elemente in das Gerüst eingesetzt. Das gesamte Gebäude ist aus einzelnen, unabhängig voneinander herzustellenden Standardelementen konstruiert. Dabei wurden marktgängige Materialien gewählt, die sowohl den statischen als auch bauphysikalischen und formalen Anforderungen genügen. Dies ermöglichte den hohen Vorfertigungsgrad, der zur Einhaltung von Bauzeit und Kostenlimit notwendig war.

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Dollmann + Partner, Stuttgart Mitarbeiter: Stefan Rappold, Arno Freudenberge Tragwerksplaner: Heinz Kipp, Stuttgart Bauherr: IMT-Nagler GmbH, Fellbach Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Büro Stahl Raumzellen 3,5 m 1660 m2 1717 m2 6414 m3 1,9 Mio. ™ (brutto) 1998 8 Monate

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Grundrisse • Schnitt Maßstab 1:500 A B C D

Erdgeschoss 1. Obergeschoss 2. Obergeschoss 3. Obergeschoss

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A Fassadenschnitt Verglasung Süd / Nord B Vertikalschnitt Fassade Ost / West C Horizontalschitt Ecke Maßstab 1:20 1

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Aufbau extensive Dachbegrünung: Substrat 60 mm auf Filtervlies Dränschicht 50 mm auf Schutzvlies Wurzelschutzbahn auf Wärmedämmung 160 mm Notdichtungsbahn / Dampfsperre Stahlbetondecke auf Trapezblechschalung Abdeckung Attika: Dachdichtungsbahn, Blechprofil Sonnenschutz Lamellenstore Aluminium Isolierverglasung mit Aluminiumdeckprofilen Pfosten-Riegel-Konstruktion Furnierschichtholz Hauptträger Stahlprofil ÅPE 270 Stütze, Stahlprofil HEA 220, ausbetoniert Strebe Stahlrohr Ø 108 / 7,1 Stahlbetonplatte geglättet auf Trennlage trittfeste Wärmedämmplatten 2 ≈ 50 mm Feuchtigkeitsabdichtung

10 Sockel Sichtbeton 11 Aufbau Containerwand: Profilblech verzinkt Mineralwolleplatten 60 mm zwischen Wandrippen Stahl verzinkt Mineralwolleplatten 40 mm zwischen Wandrippen Stahl verzinkt, Dampfsperre PE-Folie Sperrholzplatte Seekiefer 12 mm grundiert 12 Bodenbelag Linoleum schwarz auf Holzwerkstoffplatte 13 Tür, Blatt und Zarge Stahlblech 14 Stahlblechschild 8 mm 15 Steg: Stahlblech 8 mm auf Stahlrohr ¡ 120/60/5 mm 16 Stufenverbundglas 17 Fassadenelemente Bimsbeton mit Kerndämmung 240 mm grau gestrichen 18 Elementstoß dauerelastisch versiegelt 19 Witterungs- und Blendschutzhaube Stahlblech feuerverzinkt 20 Lamellenfenster mit Isolierverglasung 21 wasserdichter Mörtel

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Wohn- und Geschäftsgebäude in Rathenow Das rund 100 Jahre alte Gebäude befindet sich in einem Viertel, das durch Blockbebauung mit einer Mischnutzung aus Wohnen, Arbeiten und Gewerbe geprägt ist. Dem Bestand wurden im Laufe der Zeit zahlreiche unterschiedliche Hofbauten hinzugefügt, die jedoch mittlerweile so stark verfallen waren, dass eine Instandsetzung nicht mehr in Betracht kam. Als Folge ließ man sämtliche Schuppen und Garagen im Hofbereich abreißen und eine Blockinnenbegrünung vornehmen. Um die geplante Gebäudeerweiterung im Hofbereich durchführen zu können, wurde der Bau zuerst bis auf tragende Teile sowie aussteifende Treppenhauswände entkernt. Hauptargument für die Entwicklung eines Konzepts mit vorgefertigten Bauteilen waren die niedriegeren Baukosten im Vergleich zu einer qualitätvoll, konventionell ausgeführten Neubaulösung. Ein Stahlbetonskelett aus Fertigteilen dient als Traggerüst für zwölf vorgefertigte Wohncontainer, die im Werk bereits komplett mit Haus- und Sanitärtechnik ausgerüstet wurden. Da die Fabrikationsstätte 500 km von Rathenow entfernt liegt, führte man die Raumzellen in der für den

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Klaus Sill mit Jochen Keim Hamburg Mitarbeiter: Hannes Moser, Martin Marschner Tragwerksplaner: Rohwer Ingenieure, Rathenow Bauherr: Rohwer Ingenieure, Rathenow Nutzung: Mehrfamilienhaus / Büro Konstruktion: Stahl / Stahlbeton System: Raumzelle / Skelett lichte Raumhöhe: 2,5 bzw. 2,3 m Grundstücksfläche: 1223 m2 Bruttogeschossfläche: 1058 m2 Bruttorauminhalt: 3120 m3 Gesamtbaukosten: 1 Mio. ™ (brutto) Baujahr: 1997 Bauzeit: 14 Monate

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normalen Straßentransport zulässigen Breite von 2,5 m aus. Dies ermöglichte einen kostensenkenden Transfer, da die Zellen auf einem normalen Lkw transportiert werden konnten und die bei Überbreite notwendige Polizeibegleitung entfiel. Die Container wurden vor Ort per Kran in das Stahlbetongerüst »gescho-

ben« und dort an die vorhandenen Versorgungsleitungen »angedockt«. Sie sind aus handelsüblichen Industriebauprodukten wie gedämmten Wand- und Deckenkassetten sowie eloxierten Aluminiumwellblechen gefertigt; aus Brandschutzgründen bestehen die Grundplatten aus Stahlbeton.

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5 Explosionszeichnung Schnitt · Grundrisse Maßstab 1:400

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Balkon Galerie Dachterrasse Glasdach

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Luftraum Wohnung »Container« Bürofläche

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Schnitt · Grundriss 1. Obergeschoss Maßstab 1:100 Detailschnitte Maßstab 1:10

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1 Aluminiumwelle 18/76 mm Winddichtung PE-Folie 0,2 mm auf Lattung Dämmung Mineralfaser 120 mm, hydrophobiert und leinenbeschichtet Stahlblechkassette als ‰-Profil 600/120 mm, verzinkt, farbig beschichtet, gelocht 2 ∑-Randprofil für Wasserablauf 3 Rahmen Stahlhohlprofil ¡ 120/40 mm 4 Öffnungsflügel 5 Festverglasung 6 Zinkblechdeckung 0,7 mm auf Dachpappe Hartschaumdämmung 50 mm, Tischlerplatte 15 mm 7 Bodenaufbau Linoleumbelag 2 mm auf Gipsfaserplatte 2≈ 20 mm Fußbodenheizung in mineralischer Schüttung 20 mm Trennlage PE-Folie 0,2 mm Hartschaumdämmung 40 mm Stahlbetonplatte 110 mm 8 Stahlbetongerüst 9 Altbau 10 Steckdose

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Bürogebäude in München Während des Neubaus der Stadtwerkezentrale wurde ürsprünglich provisorisch mit den zwei sich gegenüberliegenden, leicht aus der Achse verschobenen Riegelbauten Büroraum geschaffen. Die dreigeschossigen Gebäude der zweibündigen Containeranlage werden mittig über ein einfachverglastes Stahlbetontreppenhaus erschlossen. An den Gebäudeenden dienen offene, aus vorgefertigten Elementen zusammengesetzte Stahltreppen als zweiter Fluchtweg. Die industriell hergestellten, genormten Stahlblechcontainer wurden im Werk weitgehend vorfabriziert und auf der Baustelle an die Wasser- und Elektroversorgung angeschlossen. Die Sanitärkerne mit außen liegender Installationsführung sind unmittelbar neben den Treppenhäusern angeordnet, sodass keine aufwendigen, geschossdurchdringenden Leitungen erforderlich waren. Das an den Stirnseiten auskragende, als Kaltdach ausgeführte Stahltrapezpultdach verbindet die einzelnen Container und dient wie auch die Berankung vor der Fassade im Sommer als konstruktiver Sonnenschutz. Die Farbwahl der Fassaden orientiert sich an den Firmenfarben der Stadtwerke.

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Guggenbichler + Netzer, München; Josef Guggenbichler, Gabriele Netzer-Guggenbichler Mitarbeiter: Michael Kandler, Gabriele Schambeck Tragwerksplaner: Ingenieurbüro Lettl, Straßlach Bauherr: Stadtwerke München Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Büro Stahl Raumzelle 2,5 m 12 600 m2 4600 m2 12 600 /1600 m3 3,78 Mio. ™ (brutto) 1998 6 Monate

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Schnitt Grundriss Erdgeschoss Maßstab 1:400 Detailschnitt Maßstab 1:10 1 Trapezstahlblech 0,75 mm, h = 135 mm 2 Stahlprofil ÅPE 100 3 Stahlrohr 60 / 60 / 4 mm mit beidseitig angeschweißten Laschen verschraubt mit 4 4 Stahlstütze 60 / 60 / 4 mm 5 Rahmen aus Rechteckrohren 30 / 40 / 5 mm 6 Wellgitter MW 25 / 25 mm 7 durchlaufende Befestigungslochleiste ∑ 50 / 50 / 5 mm 8 Edelstahlseil Ø 5 mm als Berankungshilfe 9 Queraussteifung Rohr 60 / 60 / 4 mm wie 3 verschraubt mit 4 10 Stahlcontainer

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Tomihiro Art Museum in Azuma Seit einem Unfall in den 1970er-Jahren ist der japanische Maler und Lyriker Tomihiro Hoshino vom Hals ab gelähmt und malt seine expressiven, mit poetischen Texten kombinierte Naturdarstellungen mit dem Mund. Die Arbeiten des Künstlers sind in ganz Japan bekannt. Ein 1991 in einem ehemaligen Altenheim in seinem Heimatdorf Azuma eingerichtetes Museum zog immer mehr Besucher an, und sein Werk wurde zusehends zu einem wichtigen wirtschaftlichen Faktor für die Region. Um die Arbeiten angemessen präsentieren zu können, schrieb die um einen künstlichen Stausee gelegene Gemeinde, 2002 einen internationalen Wettbewerb für ein neues Museum am Seeufer aus, den die Architekten aat+Makoto Yokomizo mit einem ungewöhnlichen Konzept gewannen. 33 zylindrische Ausstellungsräume unterschiedlicher Größe sind in einem einzigen Geschoss auf quadratischer Grundfläche dicht aneinandergefügt. Als Zwischenräume verbleiben nach oben offene Lichthöfe. Entlang der Gebäudekanten sind die einzelnen Raumformen so beschnitten, dass sie sich passgenau in das umschreibende Gebäude-

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: aat+Makoto Yokomizo archi tects, Tokio Tragwerksplaner: Arup Japan, Tokio Bauherr: Midori City, Gunma Prefecture Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Kultur Stahl Raumzelle 3,0 m 18 114 m2 2463,5 m2 7390,5 m3 ca. 7,7 Mio. ™ (brutto) 2005 6 Monate

quadrat einfügen. Inspiriert wurden die Architekten von Seerosenblättern in einem Teich, die sich je nach Sonneneinstrahlung optimal zueinander anordnen. Die Dorfbewohner wurden aktiv in den Planungsprozess mit eingebunden, da ein Teil der Räume auch für Veranstaltungen der Gemeinde oder Aktivitäten der Einwohner nutzbar ist. Diese Räume konnten innerhalb des strengen Systems flexibel verteilt und mit unterschiedlichen Raumstimmungen versehen werden. Der Architekt wollte keine neutralen, reduzierten, sondern gestalterisch autonome Räume schaffen. Hierzu setzte er unterschiedliche Materialien für Ausstattung und Wandoberflächen der einzelnen Raumzylinder ein, wodurch ihre Wirkung zwischen offen und geschlossen, warm und kühl differiert. Für jeden Raum legte der Architekt mit dem Maler eine Palette von Farbtönen aus der umgebenden Landschaft fest. Neben introvertierteren Räumen, die sich ganz auf die durchgehend kleinformatigen Kunstwerke konzentrieren, öffnen sich andere mit gläsernen Wänden zu einem der zum Teil bepflanzten Lichthöfe oder zum See. Die selbsttragenden Raumzylinder sind aus vorgefertigten Stahlblechelementen zusammengefügt und wurden von einer auf Silobau spezialisierten Firma ausgeführt. Weder Flure noch Stützen stören die Abfolge der Räume, bestimmte Wege sind nicht vorgegeben. Lochungen in den zylindrischen Wänden geben den Blick auf die Pflanzen in den dazwischen liegenden Lichthöfen frei – dieselben, die Gegenstand der Naturdarstellungen Tomihiros sind. Die plane Dachfläche des Museums, auf die der Blick von den umliegenden Hügeln aus fäll, bildet das zugrunde liegende Zylinderprinzip in nahezu abstrakter Form ab.

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Schnitt • Grundriss Maßstab 1:750 1 2 3 4 5 6

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Eingang Foyer Ausstellung Lager Technik Ruheraum

Vortrag Café Museumsshop Verwaltung Direktion Anlieferung WC Hof Bibliothek

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A Anlieferung der vorgefertigten Elemente B Positionieren der Wandelemente mithilfe eines Krans C Verbinden der einzelnen Elemente, Schließen der Räume durch Auflegen der Dachscheiben D Innenraum im Rohbau

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Grundriss • Schnitt Maßstab 1:200 1 2 3 4 5

Eingangsröhre Inforöhre Ticketverkauf Garderobe Polizeimodul

Pavillon in Venedig Ein Pavillon aus Röhrenfragmenten markierte 2003 den Eingang zur 50. Kunstbiennale in Venedig. Doppelwandige Segmente aus oxidiertem Stahl erinnern an überdimensionale Fässer oder Segmente einer Pipeline. Die ebenfalls rostige Dachkonstruktion aus Blechkassetten mit umlaufendem Randträger verbindet diese, durch kreisrunde Löcher fällt Licht auf die darunterliegende »Piazza«. Eines der Elemente bildet den Eingangstunnel, dessen Innenflächen ebenso wie die der Inforöhre mit Informationen zur Biennale versehen sind. Die übrigen Module sind an den Stirnseiten verglast und mit einfachen Mitteln ausgebaut. Sie nehmen Ticketverkauf, Garderobe und eine kleine Polizeistation auf. Alle Segmente sind innen fluoreszierend lackiert. Der Pavillon ist Teil des temporären Projekts »The Cord«, das Röhrenfragmente mit einer Gesamtlänge von 200 m umfasst. Auf der Innenseite beschriftet, warben diese in diversen italienischen Städten für die Biennale.

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Archea Associati, Florenz C+S Associati, Venedig Mitarbeiter: Laura Andreini, Marco Casamonti, Silvia Fabi, Gianna Parisse, Giovanni Polazzi (Archea), Carlo Cappai, Maria Alessandra Segantini, Andrea Bondì (C+S) Tragwerksplaner: Favero & Milan Ingegneria, Mirano Bauherr: Universität Pierre Mendès, Grenoble Nutzung: Konstruktion: System:

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Kassen- und Eingangsbereich Stahl Röhrenabschnitte

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Vertikalschnitte Polizeimodul Maßstab 1:20 1 2 3 4 5 6

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Stahlprofil IPE 400 Stahlprofil } 160 / 80 mm Regenabfluss Stahlrohr Ø 65 mm Deckenkassette 1200 ≈ 10 636 mm aus Stahlblech 3 mm Stahlprofil fi 200 mit Dachkonstruktion verschweißt Röhrensegment 1270 mm, außen beplankt mit Stahlblech oxidiert 4 mm, innen beplankt mit Stahlblech fluoreszierend lackiert 4 mm, alle Module aus mehreren dieser Segmente aufgebaut Stahlrohr ¡ 120 / 84 mm, je nach Position / Dachlast 2 – 4 Stahlrohre pro Segment (6) Verstärkungsrippe Stahlblech 8 mm, nur bei Segmenten mit 3 – 4 Stahlrohren (7) VSG 4 + 4 mm Pult Eiche 30 mm Auflager Stahlblech 5 mm Stahlprofil fi 160 Stahlrohr Ø 20 mm Bodenplatte Stahlblech 12 mm

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Loft in New York Eine ehemalige Parkgarage im West Village, New York City, beherbergt heute diesen unkonventionellen Wohnraum. Typisch für ehemalige industrielle Räume ist der freie Grundriss, der bei der Umnutzung als Loft dem Bewohner die größtmögliche Flexibilität und Offenheit lässt. Das Design zielt darauf ab, den freien Grundriss zu erhalten und dennoch eine Abschirmung der privaten Zonen – der Bäder und Schlafbereiche – zu erreichen. Der ausrangierte zylindrische Aluminiumtank eines Öltanklastwagens bot eine ebenso praktische wie objekthafte Lösung. In zwei Teile zerschnitten, beförderte ein Kran den Tank in das Apartment. Eine der Hälften ist vertikal, raumhoch in die Etage eingepasst. In ihr befinden sich zwei übereinander liegende Sanitärräume, deren Zugänge aus der Aluminiumhülle herausgeschnitten sind. Sämtliche Leitungen und Rohre des Sanitärbereichs bleiben an der Außenseite des Behälters sichtbar. Die zweite Hälfte des Tanks spannt sich horizontal gleich einer Brücke über den Wohnbereich. Sie birgt zwei Schlafkammern, die über die Metallstege des Mezzanin zugänglich sind. Passend zum futuristisch anmutenden Schlaftank eröffnen Flügel-

türen den Zugang, die entlang der horizontalen Schweißnähte des Behälters ausgeschnitten sind und mittels angeschweißter Stege stabilisiert werden. Durch die beidseitige Anordnung der Flügeltüren ist für eine ausreichende Belüftung und Belichtung der Kammern gesorgt. Die Matratzen liegen auf einfachen Sperrholzplatten auf, wobei der Hohlraum darunter als Stauraum nutzbar ist. Die vertikale Trennwand zwischen den beiden Schlafkammern ist mit ihrer runden Öffnung ein vorgefertigter Bestandteil des Tanks und diente ursprünglich zur Stabilisierung der flüssigen Ladung beim Transport. Auch die Zwischendecke des Sani-

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: LOT / EKarchitecture, New York Ada Tolla & Giuseppe Lignano Tragwerksplaner: Katz Cader, New York Bauherr: privat Wohnung Aluminiumtank mit Unterkonstruktion aus Stahl System: Raumzelle lichte Raumhöhe: 4,27 m Bruttogeschossfläche: 93 m2 Bruttorauminhalt: 397 m3 Gesamtbaukosten: 175 000 ™ (brutto) Baujahr: 2000 Bauzeit: 6 Monate

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Nutzung: Konstruktion:

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tärtanks ist eine solche bereits bestehende Trennwand. Der Gedanke industriellen Gegenständen eine neue Nutzung zu verleihen, ist für die Architekten weniger eine Frage des Recyclings, sondern vielmehr der Objekt- und Installationskunst, die sie entsprechend ihrer bisherigen künstlerischen Arbeiten ebenso beschäftigt wie die Architektur. Bei der Zusammenführung von Kunst und Architektur ist ihnen vor allem die Nutzung recycelter Objekte wichtig. Die Elemente dienen dabei als »Rohmaterial«, das durch seine Bearbeitung eine neue Bedeutung und Funktion erhält. Wie der ausrangierte Tank werden sie damit zu einem festen Bestandteil der Architektur.

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Schnitt • Grundriss Mezzanin Maßstab 1:200 Längsschnitt • Querschnitt Schlafkammer Maßstab 1:50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Luftraum Wohnbereich Schlafkammer Metallsteg Bad Luftraum Kochbereich Einbauschrank Lounge Aluminiumtank Hydraulikarm Auflager und Fußpunkt Stützkonstruktion: Stahlprofil ÅPE 220 an Auflagerpunkten Aussteifungsplatte d = 18,5 mm Stahlrohrstützen Hohlprofil Ø 76,2 mm Flachstahlband angeschweißt Flachstahlformstück Sperrholzplatte

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Café in Helsinki Zwischen dem Stadtgarten an der Töölönlahti-Bucht und der Finlandia-Halle entstand im Jahr 2000 anlässlich der Ernennung Helsinkis zur Kulturhauptstadt Europas ein temporäres Sommercafé. Der Pavillon war das Siegerprojekt eines Wettbewerbs für Architekturstudenten, den der finnische Holzinformationsdienst gemeinsam mit der Technischen Universität und der Stadt Helsinki ausgeschrieben hatte. Als Tragstruktur und Hülle umschließt ein massiver »Holzring« den Innenraum und rahmt den Ausblick auf Stadt und Park. Boden, Wände, Decke und die Sitzbänke der Terrasse bestehen aus Brettschichtholzelementen, die als 62 cm breite Tafeln angeliefert und vor Ort zusammengesetzt wurden. Im Namen des Cafés – »Hiili« (Kohle) – klingt die Entstehung des schwarzen Äußeren an: Die Holzoberflächen wurden geflämmt, mit Teeröl imprägniert und nochmals geflämmt. Zweimal jährlich wiederholt, bietet das Verfahren einen ausreichenden Regenschutz. Im Innenraum ist das Holz naturbelassen und nur geschliffen. Auf das Wesentliche ist auch die Inneneinrichtung reduziert – mit Theke und Ofen aus schwarzem Stahl. Nach Bedarf wird das Café mit Tischen und Stühlen möbliert.

Grundriss • Schnitte Maßstab 1:200 1 2 3 4 5 6 7

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Niko Sirola / Woodstudio 2000 / Helsinki University of Technology Tragwerksplaner: Nuovo Engineering Ltd., Espoo Bauherr: The Helsinki City of Culutre 2000 Foundation Nutzung: Konstruktion: System: Bruttogrundfläche: Baujahr: Bauzeit:

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Gaststätte Holz Raumzelle 100 m2 2000 4 Monate

Gastraum Theke Veranda Technik Lager Küche Terrasse

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Horizontalschnitt Vertikalschnitte Maßstab 1: 20

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1 Lattung 95/21 mm, schwarz geflämmt 2 Konterlattung 45/28 mm, schwarz gestrichen 3 Dachdichtung Bitumenbahn 2-lagig 4 Brettschichtholzelement Fichte verleimt 145 mm 5 Attikaabdeckung Stahlblech verzinkt schwarz beschichtet 6 Dübel Edelstahl Ø 12 mm 7 Stahlbolzen verzinkt Ø 10 mm 8 Brettschichtholzelement 145 mm, außen geflämmt und mit Teeröl imprägniert, innen geschliffen 9 Türblatt Brettschichtholzelement 100 mm 10 Bodenleuchte 11 Schiebetür ESG 10 mm 12 Festverglasung ESG 10 mm 13 Sperrholzplatte wasserfest 16 mm 14 Füllholz gehobelt 15 Flachstahl schwarz lackiert ¡ 10/ 50 mm

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Hotelanbau in Bezau 1970 baute Leopold Kaufmann, der Vater des Architekten, ein neues Hotel, das über die Jahre erweitert wurde. Das Resultat ist eine heterogene Akkumulation von Gebäuden, bestehend aus Hotel, Hallenbad und Tennishalle. Daran sollte nun ein weiterer Trakt mit Zimmern und einem Veranstaltungssaal angebaut werden. Da das Hotel bis auf vier Wochen im Winter das ganze Jahr in Betrieb ist, war die Prämisse, ein System zu finden, mit dessen Hilfe der Anbau in dieser kurzen Zeit errichtet werden konnte. Die Lösung waren vorgefertigte Hotelzimmerboxen, die vollends installiert auf die Baustelle transportiert wurden und nur noch aufeinandergestapelt werden mussten. Da die Boxen mit den Außenmaßen von 7,5 ≈ 4,0 m selbsttragend und in sich steif sind, war keine Primärkonstruktion notwendig. Die inneren und äußeren Oberflächen, Heizestrich und Sanitärmöbel waren bereits integriert. Als Installationsschächte dienen die Hohlräume zwischen den einzelnen Zellen. Nur die Glaswände der Bäder und die Einrichtungsgegenstände aus Holz mussten noch eingebaut werden. Die Montagezeit für die Boxen und das Dach, das mit einer Kunststoffbahn abgedichtet wurde, betrug nur zwei Tage.

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Kaufmann 96, Dornbirn Tragwerksplaner: Merz / Kaufmann & Partners, Dornbirn Bauherr: Kur- und Sporthotel Post Susanne Kaufmann, Bezau Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttorauminhalt: Bruttogeschossfläche: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Hotel Holz Raumzelle 2,5 m 12 000 m2 1200 m3 420 m2 840 000 ™ (brutto) 1998 5 Wochen

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Ansichten Grundrisse Maßstab 1:250

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Vertikalschnitte Maßstab 1:20 1

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Dachaufbau: Kies 50 mm Trennlage Dachdichtung Kunststoffbahn Trennlage Wärmedämmung 160 mm Dampfsperre OSB-Platte 15 mm Brettstapeldecke 115 mm Gipskartonplatte 12,5 mm Stahlschwert mit angeschweißten Anschlussflanschen Gipskartonplatte feuerfest zweilagig 15 mm Parkett amerikanische Kirsche 10 mm Kantholz Fichte 125/200 mm Schiebeladen: Holzlamellen Weißtanne 80/25 – 28 mm in Aluminiumwinkelrahmen Bodenaufbau: Parkett amerikanische Kirsche 10 mm Heizestrich 60 mm PE-Folie Trittschalldämmung 30 mm Brettstapeldecke 115 mm Luftschicht 50 mm Dreischichtplatte 60 mm Gipskartonplatte 12,5 mm Balkonplatte verleimt aus Dreischichtplatte 26 mm Kantholz Fichte 100/80 mm Dreischichtplatte 20 mm Holzlamellen Lärche

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Fertighaus aus Dänemark Bei einem internationalen Möbelhersteller kann man außer der Wohn- oder Schlafzimmereinrichtung auch das dazugehörige Haus per Katalog bestellen. Im Gegensatz zu vielen anderen Projekten mit ähnlichem Konzept handelt es sich um einen anspruchsvollen und flexiblen Entwurf, den das dänische Architekturbüro ONV entwickelt hat. Das minimalistische Wohnhaus ist in sechs Grundvarianten erhältlich, die man individuell gestalten und um zusätzliche Abschnitte erweitern kann. Die vergleichsweise niedrigen Kosten wurden durch einen hohen Grad an Vorfertigung erreicht: Die kleinste Variante wird komplett in der Fabrik erstellt und mit einem Lkw angeliefert, die größeren sind aus zwei bis vier Teilen zusammengesetzt. Vor Ort werden die Module auf Streifenfundamenten gelagert. Nur noch die Dachhaut muss verschweißt, die Oberlichter montiert und die Anschlüsse versäubert werden. Die Holzständerwände des schlichten Baukörpers sind außen mit sibirischer Lärche und innen mit Gipsfaserplatten verkleidet.

Der Grundriss basiert auf einer großen Raumeinheit als Wohn- und Essbereich mit offener Küche, an den eine überdachte Terrasse anschließen kann. Innen- und Außenraum sind über großflächige Verglasungen miteinander verbunden. Die Anzahl der weiteren Zimmer ist variabel, Verkehrsflächen sind minimiert und alle Böden mit edlem Eschen- oder Natursteinbelag ausgestattet.

Axonometrien / Grundriss der Varianten A B C D E

Modell 60 m2 Modell 86 m2 Modell 103 m2 Modell 138 m2 Modell 160 m2

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Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: ONV architects, Vanløse Mitarbeiter: Søren Rasmussen, Christian Hanak Tragwerksplaner: Jens Abildgård, Hjørring Nutzung: Konstruktion: System: Bruttogeschossfläche: Bauzeit:

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Einfamilienhaus Holz Raumzelle 60 –169 m2 8 – 12 Wochen

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Schlafzimmer Wohnbereich Essbereich überdachte Terrasse Zimmer Eingangsbereich

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2 Horizontalschnitte Vertikalschnitte Maßstab 1:20

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1 Schalung Nut / Feder, Lärche lasiert 22 mm, Hinterlüftung / Lattung 22 mm, Sperrholz 12 mm, Pfosten-RiegelFassade 145/45 mm, Dämmung Mineralwolle 145 mm, Dampfsperre, Lattung 45/45 mm dazwischen Wärmedämmung 45 mm Gipsfaserplatte 15 mm 2 Rahmen Lärche 120 mm, Isolierverglasung 12 mm + SZR 6 mm + 12 mm 3 Gipsfaserplatte beidseitig 15 mm, Holzpfosten 70/45 mm dazwischen Wärmedämmung 70 mm 4 Träger BSH 65/233 mm 5 Parkett 14 mm, Dampfsperre, Sperrholzplatte 15 mm, Dämmung Mineralwolle 195 mm, Kunststoffplatte 3 mm 6 Lagerhölzer mit Luftauslass 7 Fundamentplatte Stahlbeton mit Dränageöffnung 100 mm 8 Bitumenbahn auf Baustelle verschweisst zweilagig, Sperrholz 15 mm, Sparren 195/45 mm dazwischen Dämmung Mineralwolle 195 mm Dampfsperre, Lattung 45/45 mm dazwischen Dämmung 45 mm, Gipsfaserplatte 15 mm 9 Schiebeelement Loggia: Stahlprofil verzinkt ∑ 30/30, Lamellen Lärche lasiert 45/25 mm 10 Streifenfundament Stahlbeton 300 mm ausbetoniert 11 Stütze Stahlprofil ∑ 120/120 mm

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Transportable Wohneinheit Der Loftcube bietet bei Innenabmessungen von 6,66 ≈ 6,66 m etwa 39 m2 Wohnfläche. Die nächst größere Einheit ist bei rechteckigem Grundriss 55 m2 groß. Letztere Variante ist zudem mit einer Raumhöhe von 2,9 m erhältlich. Mit Brücken können mehrere Module zusammengeschaltet werden. Durch ein variables Ausbausystem entstehen je nach den Bedürfnissen und gestalterischen Vorstellungen der Nutzer unterschiedlich geformte Wohnlandschaften. Die gewünschte Mobilität gewährleistet die auf Containermaße begrenzte Größe aller Bauteile. Das Gebäude kann innerhalb von ca. 6 Tagen inklusive Innenausbau komplett aufgestellt werden. In der Hälfte der Zeit lässt es sich wieder abbauen und an einen anderen Ort befördern. Für einen Aufbau auf einem Hochhaus über 130 m ist es per Transporthubschrauber sogar im Ganzen transportierbar. Die gesamte Tragstruktur besteht aus Stahl. Somit wird das auf den bestehenden Unterbau einwirkende Gewicht möglichst gering gehalten. Auf vier eingerückten Rundrohrstützen aufgeständert, hebt sich der Loftcube vom Flachdach ab. Der Bodenrost ist wie das Dachtragwerk aus vier

Einzelrahmen zusammengefügt, acht Fassadenpfosten in den Ecken tragen die Dachfläche. Auf die Tragstruktur werden mittels Schnellverschlüssen Fassadenpaneele aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) gesteckt. Bei Beschädigungen oder dem Wunsch nach farblicher Veränderung können sie leicht ausgetauscht werden. Die stützenfreien Grundrisse basieren auf einem Ausbauraster von 125 cm. Dies ermöglicht neben Sondermodulen den Einsatz marktüblicher Ausbauelemente. Feste und verschiebbare Funktionseinheiten werden in Führungsschienen an Boden und Decke befestigt und gliedern den Innenraum. Die Module zur Strom- und Wasserversorgung sowie Kommunikationseinrichtungen werden ebenfalls eingeklippst und mit flexiblen Kupplungen angeschlossen. Alle Sanitärelemente bestehen aus massivem, gegossenem Acrylpolymer, dem Steinmehl beigemischt ist. Die Marketingstrategie für die Serienfertigung kommt aus dem Automobilbau. So ist das Kernteam für Architektur, Design, Versorgungstechnik und Management zuständig, während Tragwerksplanung und Marketing extern vergeben werden.

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Aisslinger + Bracht, and8, Hamburg Designer: Studio Aisslinger, Werner Aisslinger, Berlin Tragwerksplaner: Stupperich+Partner, Hamburg Bauherr: Loftcube GmbH, München Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Bauzeit:

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Wohnung / Büro Stahl Raumzelle 2,51 m 53 m2 133 m3 99 000 ™ (brutto) 6 Tage

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Schnitt Grundrisse Maßstab 1:250

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Vertikalschnitte Horizontalschnitt Maßstab 1:20 1

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Dachmembran PVC / PES Furnierplatte 16 mm Wärmedämmung Styrodur 80 mm Furnierplatte 19 mm Wärmedämmung Styrodur 140 mm geklemmt Dampfsperre Gipskartonplatte 12,5 mm Kunststoff glasfaserverstärkt 4 mm geschraubt Dachbahn EVA 2-lagig Mitteldichte Holzfaserplatte biegbar 2≈ 9,5 mm Wärmedämmung Steinwolle bis 130 mm Furnierplatte 30 mm Dampfsperre Gipskartonplatte 12,5 mm Bodenbelag 20 mm Dampfsperre Trittschalldämmung 20 mm Furnierplatte 30 mm Wärmedämmung Styrodur 140 mm, unterseitig geklebt Kunststoff glasfaserverstärkt 4 mm Bodenbelag 20 mm Furnierplatte 30 mm Wärmedämmung Styrodur 100 mm Wärmedämmung Styrodurl 30 mm Kunststoff glasfaserverstärkt 4 mm Isolierverglasung U-Wert 0,85 W/mK

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Nakagin Capsule Tower in Tokio Der Nakagin Capsule Tower ist das erste, in den 1970er-Jahren realisierte Gebäude aus Raumkapseln. Die Verwendung der Kapsel und deren Einordnung in eine Megastruktur steht im Zusammenhang mit der sich emanzipierenden Architektur der späten 1960er-Jahre. Bei dieser Bewegung ging es um die Frage, ob Massenproduktion eine vielfältige und neue Qualität hervorbringen kann. Kurokawa entwickelte eine Methode, mit der die Kapseln mit nur vier hochgespannten Bolzen am Betonkern befestigt werden können. Die Einheiten sind außerdem abnehm- und austauschbar. Die Kapseln sind so entworfen, dass sie sowohl einer Einzelperson Raum bieten können, als auch einer Familie, in dem Falle durch Verbinden der Einheiten. Die Innenausstattung der Kapseln wird mit sämtlichen Einbauten und Möbeln – vom eingebauten HiFi-System bis zum Telefon – in einem externen Werk vormontiert. Vor Ort wird die Kapsel mit einem Kran hochgezogen und am Betonkern befestigt. Durch das Austauschen oder Entfernen von Kapseln verändert sich das Erscheinungsbild des Gebäudes mit der Zeit.

schematischer Montageablauf zum Auswechseln der Kapseln 1 Wassertank, technische Aufbauten und Schornstein auf dem Dach demontieren 2 auf einem der Türme Unterkonstruktion für Kran errichten und Kran aufstellen 3 auszuwechselnde Kapseln in der Reihenfolge von oben nach unten von der Hauptrohrleitung trennen und entfernen 4 Gerüst um den Kern herum errichten, Befestigungselemente der Kapseln erneuern 5 Gerüst abbauen, neue Kapseln anbringen und mit der Hauptrohrleitung verbinden 6 Kran abbauen, technische Dachaufbauten wiederherstellen

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Kisho Kurokawa & associates, Tokio Mitarbeiter: Nihon Sekkei, Inc., Tokio Tragwerksplaner: Gengo Matsui + O.R.S Office, Tokio Bauherr: Nakagin Mansion Nutzung: Konstruktion: System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Baujahr: Bauzeit:

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Wohnhaus Stahl Skelett 2,77 m 441,89 m2 3091,23 m2 1972 15 Monate

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Regelgeschoss • Schnitt Maßstab 1:500

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schematische Explosionszeichnung Kapselbefestigung A Anschluss Kapsel an Träger unten B Anschluss Kapsel an Träger oben

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Grundriss Kapsel Maßstab 1:20

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Teil D

Gebäudehüllen Tragende Fassaden Nichttragende Fassaden Pfosten-Riegel-Fassade Elementfassade Fassadensysteme aus Glas Befestigungsarten Fügung Glasarten im Elementbau Mehrschalige Glasfassadenund Fenstersysteme Doppelganzglasfassaden Doppelfensterelemente bei Lochfassaden Fassadensysteme aus Metall Bleche Formteile Verbundbleche Fassadensysteme aus Holz Unterkonstruktion Befestigung Oberflächenbehandlung Fassadensysteme aus Beton Oberflächenbeschaffenheit Befestigung Fassadensysteme aus Klinkersteinen Fassadensysteme aus Naturstein Fassadensysteme aus Kunststoff Fassadenelemente Fassaden aus Platten und Formteilen Fassaden aus Folienkissen

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Verglaste Gitterschalen

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Veränderung des Planungsprozesses Verglaste einlagige Stabschalen aus Glas Westfield Shopping Centre PalaisQuartier

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Abb. D

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D 1.1

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Gebäudehüllen Die Hülle eines Gebäudes dient in erster Linie dem Schutz vor Witterung und wirkt als Filter zwischen Innen und Außen. Gleichzeitig vermittelt und prägt sie Gestalt und Charakter eines Bauwerks. Die Art der Öffnungen und die Materialwahl sind dabei nicht nur entscheidend für die Wirkung der Fassade, sie beeinflussen auch das Raumklima und den Energiebedarf eines Gebäudes. Im elementierten Bauen ist in den letzten Jahren vor allem im Bereich der Fassadentechnik eine Entwicklung zu verzeichnen. So wird die Fassade z. B. nicht mehr nur als Hülle verstanden, sondern als eigenständiges System mit spezifischen technischen Eigenschaften. In einzelne Elemente gegliedert, kann das Fassadensystem mit den unterschiedlichsten Tragstrukturen kombiniert werden. Fassaden unterteilt man aufgrund ihrer Konstruktionsprinzipien in tragende und nichttragende Fassaden.

Tragende Fassaden

D D 1.1 D 1.2 D 1.3 D 1.4

D 1.5

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Glasfassade, Hauptverwaltung RWE, Essen (D) 1997, Ingenhoven Overdieck Kahlen und Partner Explosionsisometrie einer Pfosten-RiegelFassade Explosionsisometrie einer Elementfassade Elementfassade in Faserbeton b Schichtenaufbau a Ansicht Pfosten-Riegel-Fassade, Hogeschool, Rotterdam (NL) 2000, Eric van Egeraat associated architects a Ansicht Fassade b Isometrie der Pfosten-Riegel-Fassade mit Pressleisten Elementfassade, Bankerweiterung, Budapest (H) 1997, Eric van Egeraat associated architects a Isometrie der Elementfassade b Ansicht Fassade

Tragende Fassaden sind in der Regel massive Wandkonstruktionen, die sowohl die Lasten aus Decke und Dach ableiten, als auch aussteifende Funktion haben. Sie können ein- oder mehrschalig aufgebaut sein und müssen sowohl statische als auch bauphysikalische Ansprüche erfüllen. Im Systembau werden tragende Fassaden beispielsweise aus Betonfertigteilen oder vorgefertigten massiven Holzwandtafeln ausgeführt. Bauelemente einschaliger Fassaden müssen allen Anforderungen zugleich nachkommen. Mehrschalige Fassadenelemente bestehen in der Regel aus einer

dreischichtigen Sandwichkonstruktion, aus Trag-, Dämm- und Vorsatzschicht. Die einzelnen Elemente der Sandwichkonstruktion können für ihre jeweilige Funktion hinsichtlich Tragverhalten, Wärmeschutz und Oberflächengestaltung unabhängig voneinander optimiert werden. Bei erhöhter Dampfdiffusion kann ein zusätzlicher Luftraum zwischen Dämm- und Vorsatzschicht eingeplant werden. Bei der Montage der vorgefertigten Elemente ist besonders darauf zu achten, dass im Stoß zweier Bauteile die Dämmschicht nicht unterbrochen ist und in der Feuchteschutzebene die Fugen mit geeigneten Dichtmitteln geschlossen sind.

Nichttragende Fassaden

Nichttragende Fassaden, die auch als Vorhangfassaden bezeichnet werden, sind in sich geschlossene Systeme, die unabhängig vom Tragwerk eine eigene Einheit bilden. Die Teilsysteme Fassade und Rohbau sind dabei mittels Grundraster und modularer Ordnung aufeinander abgestimmt. Je nach Anforderung können nichttragende Fassaden einschalig oder zweischalig ausgebildet sein, konstruktiv werden sie als Pfosten-Riegel oder Paneelelemente ausgeführt. Die Fassaden müssen so ausgebildet sein, dass sie die Anforderungen an Wärme-, Schall- und Brandschutz erfüllen. Bauphysikalische Schwachstellen sind hierbei die Anschlüsse an Stützen, Wand und Decke. Ein Feuchteschutz wird durch geeignete konstruktive Fugenanschlüsse und Dichtstoffe gewährleistet. Zwischen den einzelnen Fassadenelementen gleichen die Anschlussfugen Bauteilverformungen aus Eigen- und Verkehrslasten, herstellungsbedingte Toleranzen und

a

dynamische Lasten durch Winddruck aus. Nichttragende Gebäudehüllen unterscheidet man nach ihren Konstruktionsprinzipien in Pfosten-Riegel- und Elementfassaden. Pfosten-Riegel-Fassade

Die konstruktiven Bauteile dieses Fassadensystems sind senkrechte Pfosten und waagerechte Riegel, die den tragenden Rahmen für Füllelemente aus Glas, Kunststoff, Holz oder Blech bilden (Abb. D 1.1). Die Rahmenelemente werden in transportgerechten Einheiten im Werk vorgefertigt und auf der Baustelle mit Decken-, Wandscheiben und Stützen des Rohbaus verbunden. Die Füllelemente werden bereits im Werk oder vor Ort punktuell oder mit Pressleisten an der Rahmenkonstruktion fixiert. Die Pfosten, Riegel und Füllelemente können auch als Einzelteile auf die Baustelle geliefert werden. Speziell für Pfosten-Riegel-Fassaden entwickelte Verbindungssysteme ermöglichen eine einfache und schnelle Montage. Elementfassade

Elementfassaden bestehen aus Glas, Blech, Holz, Mauerwerk, Naturstein oder Betonpaneelen, die passgenau im Werk vorgefertigt werden. Sie eignen sich aufgrund ihrer Modularität für Gebäude mit regelmäßigem, einheitlichem Aufbau. Die Fassadenelemente können ein oder zweischalig konzipiert sein und neben der Wärmedämmung bereits klimatechnische Ausbauten wie Sonnen- und Blendschutz in Form von Lamellen oder Beschichtung der Gläser enthalten (Abb. D 1.3). Die vollständig vorfabrizierten Fassadenelemente werden auf der Baustelle an Konsolen montiert, die im Rohbau verankert sind (Abb. D 1.2). Mit entsprechenden

b

D 1.3

a

Justierhilfen können die Elemente exakt in Höhe und Lage positioniert werden. Bei der Montage werden die Stoßfugen der Fassadenelemente mit Gummidichtungen versehen, die als Toleranzausgleich und Feuchteschutz dienen. Da die Kreuzungspunkten der Fassadenelemente potenzielle Schwachstellen sind, müsen hierfür geeignete konstruktive Maßnahmen gefunden werden [1].

Fassadensysteme aus Glas

Glassfassaden bestehen in der Regel aus den Elementen tragender Rahmen, Befestigung, Scheibe und Fuge. Sie können ein- oder zweischalig aufgebaut sein und werden nach den Konstruktionsprinzipien der Element- oder Pfosten-Riegel-Fassade konzipiert. Bilden Pfosten und Riegel die Tragkonstruktion, sind die Glasscheiben entweder linear mit Pressleisten oder mit einer speziell ausgebildeten Punktlagerung befestigt (Abb. D 1.4). Bei Elementfassaden werden Glasscheibe, Rahmen und Befestigung in einem Bauteil vorgefertigt. Die Konstruktion und das Glas nehmen Lasten, beispielsweise aus Wind, auf und leiten diese an die tragenden Bauteile des Gebäudes ab (Abb. D 1.5). Die Auflagerfläche der Befestigung muss innerhalb der Scheibe ausreichend dimensioniert sein, damit sich die senkrecht wirkenden Druckkräfte gleichmäßig verteilen. Um harte Auflager zu vermeiden, wird z. B. bei Stahlrahmen eine elastische Schichten aus EPDM Kunststoff oder Weichmetall zwischen die Materialien gelegt, die auch dauerhaft Reibungskräfte aufnimmt. Die Befestigungsarten der Glasbauteile unterscheiden sich entsprechend der Techniken.

b

D 1.4

a

b

D 1.5

197

a

a

a

b

c

c

b D 1.6

Befestigungsarten

Pressleistenkonstruktion Pressleisten sind Elemente z. B. aus Stahl, Aluminium oder Holz, die zwei Scheiben auf einer Unterkonstruktion befestigen. Die Scheiben werden durch eine kraftschlüssige Schraubverbindung mit Presskraft fixiert. Im Bereich der Befestigung wird zwischen Pressleiste, Scheibe und Unterkonstruktion eine dauerelastische Schicht gelegt, die die Verbindung abdichtet. Pressleisten und Unterkonstruktion können in ihren Querschnitten schlank ausgebildet werden, da die Kräfte gleichmäßig und linear verlaufen. Die Scheiben können zwei- und vierseitig gehalten werden. Bei einer zweiseitigen Halterung wird die Fuge an den freien Seiten der Scheiben flächenbündig mit Silikon geschlossen. Bei der Verwendung von Isolierglasscheiben sind Pressleiste und Unterkonstruktion thermisch getrennt. Glasscheiben können auch punktuell mit Presskraft auf der Unterkonstruktion befestigt werden. Dabei liegen die Befestigungselemente in den Ecken oder mittig am Rand der Scheiben. Um die Kräfte, die auf die Scheiben einwirken, gleichmäßig an die Auflager zu verteilen, wird thermisch vorgespanntes Glas verwendet. Die Fugen zwischen den Scheiben werden mit Silikon geschlossen. Punktlagerung mit Bohrung In die Glasscheibe wird ein Loch gebohrt, in die Punkthalter für die Lastabtragung eingelassen werden. Die Halterungselemente sind in der Regel aus Edelstahl und werden in der Aussparung mit der Glasscheibe verklebt und abgedichtet. Die Fugen zu benachbarten Scheiben werden mit Dichtmitteln geschlossen.

198

b

D 1.7

D 1.8

Geklebte Verbindungen Bei dieser Befestigungsart liegt die Scheibe in einem Rahmen und ist durch Verklebung mit diesem verbunden, die Fugen sind somit dicht. Die Lasten durch das Eigengewicht der Scheibe und durch den Winddruck werden über den Verbund aus Scheibe und Rahmen in die tragende Konstruktion abgeleitet (Abb. D 1.6).

Profilbauglas Profilglasbauteile sind robuste Glaselemente, die für Industriefassaden entwickelt wurden, inzwischen aber für alle Gebäudetypen verwendet werden (Abb. D 1.10 b). Bei der Herstellung wird das heiße, zähflüssige Glasband in bestimmten Walzen zu einem linearen Bauteil mit U-förmigem Profil geformt. Profilglas ist in Breiten von 22, 25, 32, und 50 cm mit einer maximalen Länge von 600 cm lieferbar. Der U-förmige Querschnitt erhöht die Knicksteifigkeit des Glases und erlaubt somit eine hohe Belastbarkeit. Da es keine Halterungen in vertikaler Richtung bedarf, eignen sich die Glasbauteile zur Konstruktion von sprossenlosen Glasfassaden (Abb. D 1.10 a). Zusätzliche Abpolsterungen bzw. Abdichtungen oder sonstige Konstruktionselemente müssen in Abhängigkeit von der Anwendung den neuesten Herstellerrichtlinien entnommen werden (Abb. D 1.8).

Fügung

Fugenausbildung bei elementierten Glasbauteilen Die Fugen der einzelnen Glaselemente müssen bereits so geplant sein, dass sie Bauteilverformungen aufnehmen können und dennoch dicht gegen Wind und Schlagregen sind. Mit Kontakt- und Klebedichtungen werden die Fugen geschlossen (Abb. D 1.7). Klebedichtungen aus dauerelastischem Silikon ermöglichen elastische Verbindungen und können auch auf Zug belastet werden. Bei einer Kontaktdichtung wird ein dauerelastisches, block- oder lippenförmiges Dichtungsprofil zwischen die Kontaktflächen des tragenden Bauteils und der Glasscheibe gelegt [2]. Glasarten im Elementbau

Floatglas Im Bauwesen ist Floatglas das meist verwendete Material für den Fassadenbau. Es ist ein hochwertiges Flachglas und eignet sich daher für die Herstellung von Mehrfachverglasungen. Die maximalen Scheibenabmessungen liegen bei 321 ≈ 600 cm. Die Glasdicken betragen 2–19 mm. Floatglasscheiben können durch spezielle Metalloxidzusätze eine schwache Färbung erhalten, z. B. grün, blau, bronzefarben oder grau. Die Einfärbung erfolgt aus gestalterischen Gründen oder auch um als Blend- und Sonnenschutz zu wirken.

Hohlglassteine Hohlglassteine werden durch das Verschmelzen von zwei Glasschalen hergestellt. Nach dem Abkühlen bildet sich im versiegelten Hohlraum ein Unterdruck, wodurch die Wärmedämmeigenschaften verbessert werden. Da die Hohlglassteine im Stoß mit Mörtel verbunden sind, entstehen im Fugenbereich allerdings Wärmebrücken. Hohlglassteine können nur geringe Vertikallasten aufnehmen und eignen sich daher nur für nichttragende Konstruktionen. Die Standardgrößen liegen bei einer Breite/Höhe von15 /15 bzw. 30 / 30 cm und einer Stärke von 8 bis 10 cm (Abb. D 1.11) [3].

Legende D 1.10 1 Aluminiumblech gekantet 2 Deckleiste Aluminium 3 Winkelprofil 4 Profilglaselemente in Aluminiumprofilen mit Wärmeschutz 5 Stahlprofil 6 Isolierverglasung 7 Aluminiumrahmen 8 außen liegender Sonnenschutz Legende D 1.11 9 Stahlbetondecke auf verlorener Schalung aus Trapezblech 10 Glasstein 11 Stahlblechpaneel gedämmt 12 Stahlwinkel 13 Stahlprofil 14 Stahlstab mit Gewindeenden 15 Stahlrohr 16 Stahlprofil IPE mit Brandschutzbeschichtung

a

b

c D 1.9

1 10 9 2 3

11

4 15 16

Mehrschalige Glasfassaden- und Fenstersysteme

Die Konstruktionsprinzipien mehrschaliger Fassaden- und Fenstersysteme entscheiden über die Funktion und Gestalt einer Gebäudehülle. Man unterscheidet mehrschalige Glasfassaden- und Fenstersysteme sowohl bei Ganzglas-, als auch bei Lochfassaden.

12 Doppelglasfassaden

Besteht eine Glasfassade aus zwei hintereinander angeordneten Glasschichten, spricht man von einer Doppelglasfassade. Im Vergleich zu einschaligen Glasfassaden lässt sich mit Doppelglasfassaden ein besserer Wärme- und Schallschutz erreichen. Je nach natürlicher oder künstlicher Belüftung der Innenräume unterscheidet man dabei Zweite-Haut-Fassaden, Abluftfassaden und Pufferfassaden (Abb. D 1.9).

14

8

5

13

7 D 1.6

6 a

a D 1.7 D 1.8

D 1.9

D 1.10

D 1.11

b

D 1.10

b

Befestigungsarten a Pressleiste b Punkthalterung c geklebte Verbindung Glasfugen a Kontaktdichtung b Klebedichtung Verlegeart von Profilbauglaselementen a einschalig b einschalig, »Spundwand« (Innenwand) c zweischalig Lüftungsprinzipien von Doppelganzglasfassaden a Zweite-Haut-Fassade b Abluftfassade c Pufferfassade Fassade mit Profilbauglaselementen, Polizeistation, Boxtel (NL) 1997, Wiel Arets a Vertikalschnitt transluzenter Bereich b Ansicht Fassade mit Hohlglassteinen, Kaufhaus Hermès, Tokio (JP) 2001, Renzo Piano Building Workshop a Vertikalschnitt b Ansicht

D 1.11

199

a

Legende D 1.14 5 Aluminiumblech, aufklappbar über Scharnier 6 äußere Fassade, Weißglas 7 Punkthalterung Edelstahl 8 Fassadenpfosten, Aluminiumprofil 9 innere Fassade geschosshoch, Wärmeschutzverglasung, Weißglas in Aluminiumprofilen 10 Isolierverglasung 11 Punkthalterung Edelstahl für Isolierverglasung 12 Aluminiumfassadenstütze

Legende D 1.13 1 Fensterrahmen und -flügel: Strangpressprofile Aluminium, thermisch getrennt 2 Aluminiumblech 3 Außenscheibe ESG 4 Gitter für die Luftzuführung Halle

b D 1.12

Zweite-Haut-Fassade Das Prinzip einer Zweite-Haut-Fassade beruht auf einer natürlich hinterlüfteten Glasschicht, die der eigentlichen Verglasungsebene vorgesetzt wird. In dem hinterlüfteten Zwischenraum wird der Austausch von Zu- und Abluft geregelt. Bei dieser Art von Fassadensystem kann der Zwischenraum mit dünnen Scheiben vertikal oder horizontal gegliedert werden. Man spricht dann von Kastenfensterfassaden (Abb. D 1.13). Die einzelnen zweischaligen Fassadenelemente werden im Werk vorgefertigt und können mit allen Funktionen z. B. für Zuund Abluft und Sonnenschutz ausgestattet sein. Sie sind in sich geschlossene Einheiten und stehen lüftungstechnisch nicht mit benachbarten Elementen in Verbindung (Abb. D 1.14). Diese Trennung wirkt sich auch günstig hinsichtlich Brand- und Schallschutz aus. Im Gegensatz zu nicht unterteilten Zweite-Haut-Fassaden kann bei der Kastenelementfassade der thermische Auftrieb nicht für die Luftzirkulation der gesamten Fassade verwendet werden. Eine natürliche Lüftung ist aber über Öffnungsflügel in beiden Schalen möglich.

5 1

6 7 8

2 9

3

4

10 11 12

a

D 1.12 D 1.13

D 1.14

D 1.15 D 1.16

Abluftfenster Kastenfensterfassade, Verwaltungsgebäude, Kronberg im Taunus (D) 2000, Schneider + Schumacher a Vertikalschnitt b Ansicht Kastenfensterfassade, Hauptverwaltung RWE, Essen (D) 1997, Ingenhoven Overdiek Kahlen und Partner a Vertikalschnitt b Ansicht Fassade aus Metallelementen, Meteorit Erlebniswelt, Essen (D) 1998, propeller z Formteil-Außenwandbekleidungen a Eckelement b Winkelelement b

200

a

D 1.13

b

D 1.14

a

b D 1.15

Abluftfassade Abluftfassaden nutzen den Fassadenzwischenraum zum Absaugen der erwärmten Raumluft, die zur Klimazentrale zurückgeführt wird. Die Lüftungsöffnung befindet sich in der inneren Fassadenschale. Der Fassadenzwischenraum ist als luftführender Kanal auch Teil der Klimatechnik. Für die äußere Fassadenebene wird zur Reduktion von Transmissionswärme eine Isolierglasscheibe verwendet. Pufferfassade Pufferfassaden sind ohne Lüftungsöffnungen in den beiden Fassadenschichten konzipiert und dienen lediglich dem Wärme- und Schallschutz. Da der Puffer eine geschlossene Einheit bildet, erfolgt hier kein Luftwechsel zwischen Innenund Außenraum. Die Innenräume sind daher voll klimatisiert. Doppelfensterelemente bei Lochfassaden

Auch bei klassischen Lochfassaden, bei denen die Lastabtragung über die massive Außenwand erfolgt, kommen vorgefertigte Doppelfensterelemente zum Einsatz. Man unterscheidet hierbei vorgefertigte Kastenfenster, Abluftfenster und Verbundfenster. Bei Kastenfenstern lassen sich beide Fensterflügel öffen. Abluftfenster bestehen aus zwei fest eingebauten Scheiben, wobei die äußere als Isolierglas und die innere meist als Einfachverglasung ausgebildet ist. Die Abluft wird im Raum zwischen den Scheiben mittels einer klimatechnischen Anlage abgesaugt. (Abb. D 1.12). Sonnenschutzelemente können im Scheibenzwischenraum geschützt vor Witterung angebracht werden. Verbundfenster sind Doppelfenster, bei denen zwei hintereinanderliegende Fensterrahmen ohne Abstand miteinander verbunden und fest eingebaut werden.

Es besteht keine Möglichkeit einer natürlichen Lüftung. Dieser Fenstertyp eignet sich für Gebäude in Gebieten mit hoher Schall- und Schadstoffemission [4].

Fassadensysteme aus Metall

Stahl, Aluminium und Kupfer sind die gängigsten Metalle für die Herstellung von Fassadenelementen. In Form von Blechen sind sie als Bauhalbzeuge verfügbar und lassen sich durch Stanzen, Falzen, Trennen und Beschichten zu Paneelen, Formteilen und Verbundelementen weiterverarbeiten. Aufgrund des hohen Ausdehnungskoeffizienten müssen temperaturbedingte Bauteilverformungen bei der Fassadenplanung berücksichtigt werden. Bleche sind auf Dauer witterungsbeständiger als andere Materialien, ihre Oberflächen können durch beispielsweise Verzinken, Beschichten oder gezieltes Voroxidieren noch zusätzlich geschützt werden. Bei bestimmten Metallwerkstoffen wie Eisen und Kupfer bildet die Korrosionsschicht eine natürliche Patina. Da Metallbleche absolut dampfdicht sind, muss die Unterkonstruktion grundsätzlich mit einer Hinterlüftung ausgeführt werden. Bleche

Bleche eignen sich aufgrund ihres geringen Gewichts für großformatige Fassadenbauteile. Meist werden Profilbleche, Lochbleche und Streckmetalle zu Elementen weiterverarbeitet (Abb. D 1.15). Die Fugen zwischen den Blechen werden durch stehende oder liegende Fälzungen geschlossen. Sollen die Bleche unverbunden auf die Unterkonstruktion aufgebracht werden, muss diese ausreichend abgedichtet sein (Abb. D 1.17, S. 202). Für die äußere Gestalt von Metallfassaden ist neben der Wahl des Materials und

D 1.16

dessen Bearbeitung auch die Art der sichtbaren Befestigung von Bedeutung. Ist die Unterkonstruktion aus Holzwerkstoffplatten, werden die Bleche verschraubt, bei Rahmen aus Stahlprofilen dagegen, werden sie durch Aufklemmen auf Halteprofilen befestigt. Formteile

Als Formteile bezeichnet man Kassettenoder Winkelelemente, die durch Falzen und Stanzen aus Leichtmetall, Stahlblech oder Edelstahl hergestellt werden (Abb. D 1.16). Sie sind in den unterschiedlichen Standardprofilen verfügbar, können aber auch für Fassaden speziell geformt werden (Abb. D 1.19, S. 202). Die Formteile sind an Schraubbolzen an der Unterkonstruktion aufgehängt. Langlöcher ermöglichen hierbei die Justierbarkeit der Fassadenelemente in horizontaler und vertikaler Richtung (Abb. D 1.18, S. 202). Verbundbleche

Verbundbleche bestehen aus einem 3 – 6 mm Millimeter starken Verbund aus 0,5 mm oberflächenbehandeltem Aluminium oder Stahl und einem Kern aus Kunststoff oder mineralischem Material. Die Verbundbleche werden in Breiten ab 1000 mm und in Längen bis 8000 mm mit großer Oberflächenplanheit gefertigt. Die Platten können gebogen hergestellt und durch Heißluftverschweißung verbunden werden. Durch Stanzen und Abkanten lassen sie sich zu kassettenartigen Fassadenelementen weiterverarbeiten. Die Verbundplatten werden auf Stahlunterkonstruktion geschraubt, genietet oder mit Profilleisten und Klemmverbindungen befestigt. Verbundbleche können für hinterlüftete Fassaden oder Dachbekleidungen verwendet werden [5].

201

D 1.17

D 1.18 D 1.19 H+V Tafeln mit offenen Fugen • Befestigung sichtbar oder unsichtbar • zweite, Wasser führende Ebene erforderlich

H+V mit gekanteten Blechen bezogene Rahmen • Aufrechterhaltung der Spannung problematisch • zweite, Wasser führende Ebene erforderlich

V

H+V Überlappung formstabilisierter flächiger Elemente • Formate herstellungsabhängig • Stabilität ungleich in beide Richtungen

H+V

Lamellen

H+V Kassetten • allseitige Kantungen wirken formstabilisierend • Fügung lösbar

D 1.20 D 1.21 D 1.22

Befestigungsarten und Fugenausbildung von Fassadenelementen aus Blechen H = Horizontalschnitt V = Vertikalschnitt Montage von Bekleidungselementen auf Sprossenunterkonstruktion Fassadenbekleidung aus Stahlblechprofilen 1 Aufhängung 2 Unterkonstruktion 3 Regenwasserfangrille Aussenwand aus massiven Elementen Fassade aus Plattenelementen Hinterlüftung bei Fassadenelementen aus Holz a vertikale Brettschalung, geteilte Hinterlüftung mit Tropfblech b großformatige Holzplatten, durchgehende Hinterlüftung ohne Tropfblech

V Überlappung von Tafeln mit zusätzlichem örtlichen Element

• lineare Kantungen oder stranggepresste Elemente • Lamellenabstände sind so zu wählen, dass kein Wasser eindringen kann • Stöße sollten unterlegt werden

H+V

• Gefahr von Kontaktkorrosion durch ungeeignete Materialkombination • örtliches Befestigungselement von außen sichtbar

H+ unsichtbare Befestigung über Einschub

liegender Falz

stehender Falz

• auch mit Befestigung kombinierbar • Falzausbildung vor Ort • Fügung lösbar

• auch ohne kombinierte Befestigung • Falzausbildung vor Ort • starke Strukturierung der Fläche • Fügung lösbar

• Elemente nicht einzeln austauschbar

D 1.18

1

H+V

H+V

Sandwichelemente mit Befestigung über die Fugen

Sandwichelemente mit Befestigung über stoßabdeckendes drittes Elemement

• Befestigung unsichtbar • Unterkonstruktion nur in einer Richtung erforderlich • Elemente nicht einzeln austauschbar (Einbaureihenfolge)

• Einbau in Pfosten-RiegelKonstruktion • Elemente einzeln austauschbar

H+V 3 Tafeln mit Fügung über zusätzliches Dichtungselement

2 2

• Elemente einzeln austauschbar, wenn Dichtungselement öffenbar

a D 1.17

202

1

b D 1.19

a D 1.20

Fassadensysteme aus Holz

Man unterscheidet zwischen massiven Holzelementen, die gleichzeitig tragende Außenwand und Fassade sind, und flächigen, nichttragenden Holzelementen, mit denen tragende Wandbauteile beplankt werden (Abb. D 1.20). Massive Holzelemente bestehen aus Baurund- oder Bauschnittholz und werden vor allem im Holzblock- und Tafelbau verwendet. Sie können als tragende Wandtafeln mit Öffnungen für Fenster und Türen sowie mit Innen- und Außenwandbekleidungen im Werk vorgefertigt werden. Holzelemente für nichttragende Fassaden sind sowohl Bretter und Schindeln als auch großformatige Elemente wie Holzwerkstoffplatten. Diese haben eine höhere Festigkeit als Vollhölzer, für ihre Oberflächenschicht werden qualitativ hochwertige Hölzer verwendet. Aufgrund ihrer gleichmäßigen Schichtung verringert sich die Gefahr der Bauteilverformung durch Quellen und Schwinden. Plattenförmige Bauhalbzeuge aus Holzwerkstoffen unterteilt man in Mehrschichtplatten, Holzfaserplatten und Spanplatten (Abb. D 1.21). Die Verwendung von Holzfassadenelementen ist nur unterhalb der Hochhausgrenze zulässig, da die einzelnen Elemente gegen wirkende Sogkräfte u. U. nicht ausreichend befestigt werden können. Unterkonstruktion

Die Unterkonstruktion trägt die Fassade und ist mit dem Tragwerk verbunden. Sie besteht in der Regel aus Holzlatten, die durch ihre jeweilige Anordnung Fassaden mit oder ohne Hinterlüftung ermöglichen (Abb. D 1.22). Fassaden ohne Hinterlüftung erfordern eine rückseitige Beschich-

D 1.21

b D 1.22

tung der Holzelemente sowie eine diffusionsoffene, regendichte Bahn. Besteht ein erhöhtes Risiko von Durchfeuchtung, muss für eine Hinterlüftung zwischen Fassadenhaut und Dämmebene gesorgt werden. Mit der Unterkonstruktion können unter Verwendung von Holzkeilen oder -plättchen auch Unebenheiten der Wand ausgeglichen werden.

Haken. Sie werden bei der Montage mit der Unterkonstruktion durch Schrauben oder Nägel fixiert und können beispielsweise in Nut- und Federprofile eingreifen. Für alle Verbindungsmittel muss ein dauerhafter Korrosionsschutz gewährleistet sein, um Bauteilverfärbung vor allem durch Rost zu verhindern. Ein geeignetes Material für korrosionsgeschütze Verbindungsmittel ist Edelstahl [6].

Befestigung

Oberflächenbehandlung

Schrauben und Nägel sind die sichtbaren Befestigungsmittel bei flächigen Fassadenelementen aus Holz. Obwohl einfach zu verwenden, können sie falsch angebracht zu Bauteilschäden führen. Schrauben als lösbare Verbindungen werden besonders für Fassaden temporär genutzter Gebäude eingesetzt. Zulässig sind Kreuzschlitz- oder Torxschrauben mit Teilgewinde.

Mit einer geeigneten Oberflächenbehandlung lassen sich die Außenseiten der Fassadenelemente vor Verwitterung infolge von Niederschlag, direkter Sonneneinstrahlung oder Schädlingsbefall schützen. Dafür eignen sich Anstriche und Beschichtungen wie beispielsweise Imprägnierungen und Lasuren. Man unterscheidet zwischen biologischen und chemischen Holzschutzmitteln.

Bei der Montage werden die Platten mit Schrauben und metallischen Abstandhaltern an einer Unterkonstruktion aus Tragund Konterlattung befestigt. Die Fugenabstände zwischen den einzelnen Platten dürfen nicht kleiner als 8 mm und nicht größer als 12 mm sein, in der Regel beträgt der Fugenabstand 10 mm.

Biologische Holzschutzmittel • Wachs: füllt Poren und kleine Risse, bleibt diffusionsfähig • Öle: z. B. Leinöl und Kräuterfirnis bieten beide einen guten Nässeschutz, letzteres zusätzlichen Schutz vor Insekten

Die Anzahl der Befestigungspunkte ist bei Brettern abhängig von deren Breite. Für Bauteile bis 120 mm Breite ist eine Befestigung ausreichend, bei Breiten über 120 mm sind die Bretter mit zwei Befestigungen anzubringen. In der Länge beträgt der reguläre Befestigungsabstand 1000 mm. Der Randabstand der Befestigungspunkte liegt rechtwinklig zur Faser bei 15 mm, in Faserlängsrichtung bei 50 mm. Nicht sichtbare Befestigungsmittel für Fassadenelemente sind Klammern und

Chemische Holzschutzmittel • Lasur: filmbildender, meist durchscheinender Anstrich • Beize: spezielle Farbgebung des Holzes mittels Farbpigmenten, Maserung bleibt sichtbar • Imprägnierung: wasserabweisende Oberfläche, offenporig, nicht filmbildend • Dispersionsanstrich: deckende Beschichtung, Wasser als Lösungsmittel • Lack: geschlossene Oberfläche, wasserabweisend • Belagstoffe: Beschichtung durch Folien, Schichtstoffe oder Linoleum

203

Winkeltafelanker

Fassadentafelanker

Druckschraube

Verstiftung

Druckschraube a

b

c D 1.23

Fassadensysteme aus Beton

Zu den Fassadenelementen aus Beton gehören neben Platten auch Sandwichelemente aus einer Verbundkonstruktion mit Wärmedämmung, bei der tragende Wand und Außenhülle aus Beton hergestellt sind (Abb. D 1.25). Betontafeln können auch als nichttragende Elemente der Fassade vorgehängt werden (Abb. D 1.26). Dies macht eine Bewehrung unerlässlich. Da bei einer Bewehrung mit Stahl die notwendige Stärke der Elemente zum Schutz vor Korrosion ca. 7 cm betragen muss, wird Beton inzwischen meist mit Glasfasern oder Textilien bewehrt (Abb. D 1.28 b). Die Betonplatten können so mit einer Mindeststärke von nur noch 3 cm hergestellt werden (Abb. D 1.28 a). Bei den Fassadenelementen kann es sich um kleinoder großformatige Platten handeln (Abb. D 1.27). Die Abmessungen der Kleinformate variieren zwischen 0,2 und 1 m2. Großformate sind aus Gründen der Herstellung, Montage und des Transports maximal 5 m lang. Für Attikaabdeckun-

D 1.25

204

gen, Eckausbildungen und Fensterlaibungen gibt es Sonderelemente in Form von Winkeltafeln (Abb. D 1.24).

D 1.24

durch Sandstrahlen, Stocken, Säuern und Profilieren erfolgen. Befestigung

Für die architektonische Wirkung eines Gebäudes ist auch die Oberflächenbehandlung der Fassadenelemente von Bedeutung. Bei Verwendung von Ortbeton ist sie aus Gründen der Herstellung eingeschränkt. Die Oberflächen vorgefertigter Betontafeln können dagegen beliebig beschaffen oder eingefärbt sein, die Gestaltung wird in den Herstellungsprozess integriert oder die Platten werdennach Aushärten des Betons bearbeitet. Zur plastischen Gestaltung von Fassadentafeln verwendet man reliefartige, durch CNC Technologie hergestellte Formplatten, die in die Schalung eingelegt werden. Eine hohe Sichtbetonqualität erhält man durch glatte Schalungen beispielsweise aus Stahl oder Kunststoff. Die Sichtbetonflächen werden durch Polieren oder durch das Auftragen einer Lasur weiterbehandelt. Eine Oberflächengestaltung von bereits erhärteten Platten kann

Für Fassadenelemente aus Beton gibt es verschieden Arten der Befestigung: an Hängeankern, die an der Unterkonstruktion befestigt sind, durch Auflagerung auf Konsolen oder über Schweißverbindungen. Anker aus Edelstahl sind heute in der Praxis das meistverwendete Befestigungselement für Fassadentafeln aus Beton. Sie tragen das Eigengewicht der Tafeln und leiten, symmetrisch angeordnet, gleichmäßig die Lasten in das Tragwerk. Speziell bei Skelettkonstruktionen sind die Fassadenelemente an Riegeln befestigt, wobei die Halteanker in Ankerschienen eingehängt oder direkt mit dem Stahlskelett verschweißt sind. Generell müssen die Befestigungselemente der Fassadentafeln neben dem Eigengewicht der Platten auch Spannungs- und Windkräfte aufnehmen und diese an die tragende Konstruktion weiterleiten.

D 1.26

D 1.27

Oberflächenbeschaffenheit

a

D 1.29

Fassadensysteme aus Klinkersteinen

D 1.23

D 1.24 D 1.25 D 1.26 D 1.27 D 1.28

D 1.29 D 1.30 D 1.31

Befestigung von Betonfassadenelementen a an Einlegteilen b an Dübeln c an Ankerschienen Winkeltafel zur Attikaabdeckung Sandwichelemente mit Beton Montage eines vorgefertigten Fassadenelements aus Beton, Phaeno Schience Center, Wolfsburg (D) 2005, Zaha Hadid Fassade aus vorgefertigten Betontafeln, Wohnhaus im Kanton Aargau (CH) 2005, Schneider & Schneider Fassade mit glasfaserverstärkten Betonelementen, Wohn- und Bürohaus, Kassel (D) 1999, Alexander Reichel a Sonderelement (Fensterbank) b Ausschnitt Fassade Fassadenelement mit Verblendschicht aus Klinkern Wandverkleidung aus Natursteinplatten, Pavillon, Barcelona (E) 1930 (Wiederaufbau 1989), Ludwig Mies van der Rohe Fassadenelement mit Verblendschicht aus Klinkern, Hochhaus am Potsdamer Platz, Berlin (D) 2000, Hans Kollhoff a Horizontalschnitt b Ansicht

Fassadenelemente aus Mauerwerk sind nichttragende Bauteile aus Beton und frostbeständigem Klinker als Verblender (Abb. D 1.29). Die Elemente sind bis zu 8 m lang und 3,6 m hoch. Um Passgenauigkeit und hochwertige Qualität zu erreichen, erfolgt die Herstellung im Werk in Stahlschalungen. Die Fassadenelemente können bereits mit Öffnungen für Fenster und Sonnenschutz hergestellt werden (Abb. D 1.31). Bei der Produktion platziert man die Klinker auf einer in der Schalung liegenden Gummimatte, deren Gegenrelief dem späteren Fugenbild entspricht. Die Fugen werden mit einem speziellen Fugenmörtel geschlossen und Bewehrung auf das Mörtelbett gelegt, bevor die Stahlschalung mit Normalbeton ausgegossen wird. Die Klinker verbinden sich gut mit dem Beton, da sie in der Länge halbiert sind und dadurch an der Schnittstelle eine saugfähige Oberfläche entsteht. Bei diesem Prozess besteht die Möglichkeit, zusätzlich reliefartige Strukturen für die

D 1.30

Oberflächengestaltung einzuarbeiten. Die Fassadenelemente werden oben mit dem tragenden Bauteil verbunden und auf der Unterseite mit Edelstahldübeln auf Betonsimsen des Rohbaus fixiert. Für die Fugenabdichtung sind an den Seiten der Fassadenelemente durchgehende Nuten ausgespart, in denen dauerelastische Gummiprofile liegen. Somit lassen sich außen liegende Silikonfugen vermeiden. Fugen können auch so eingeplant werden, dass Reliefs in den Mauertafeln diese überdecken [7].

Fassadensysteme aus Naturstein

Naturstein kann durch Spalten, Sägen und Fräsen zu plattenförmigen Elementen verarbeitet werden. Im Fassadenbau sind dies in der Regel dünn geschnittene Steintafeln wie beispielsweise Sandstein-, Granit-, Basalt- oder Schieferplatten (Abb. D 1.30 und D 1.33, S. 206). Die Platten müssen physikalische Voraussetzungen wie Mindestdruck, Biegefestigkeit und Frostbeständigkeit erfüllen.

1

1

1

2 1 2 3 4 b

D 1.28

a

4

2

3

4

3

1

1

Brüstungselement Stützenverkleidung Lisene Sprosse

2 b

4

3 D 1.31

205

1 2

Halteanker Gleithülse

_2 > Traganker 3

4 6

5

1 2 3

Dornloch Dorn Gleithülse

Fugenabstandshalter in Fugenbreite

4 5 6

Mörtelanker Natursteinplatte Mauerwerk

a

b

1 2

1 2 3 4 5

Natursteinplatte aus grünem Dolomit Luftschicht Dämmung Befestigungselement aus Edelstahl Traganker

3 4

D 1.32

Analog zu Glasfassaden können auch dünn geschliffene Steinplatten als lichtdurchlässiger Wind- und Wetterschutz an eine Unterkonstruktion montiert werden. Steinplatten werden als vorgehängte Fassadenelemente mit Trag- und Halteankern aus Metall befestigt, die Vertikalund Horizontalkräfte aufnehmen (Abb. D 1.32). Das Befestigungselement befindet sich meist in der Fuge zwischen den Platten. Die Lastabtragung jeder Steinplatte erfolgt einzeln in die Unterkonstruktion, die Kräfte aus Eigengewicht und Wind in die tragenden Bauteile weiterleitet. Jede Platte muss von mindestens drei bis vier Ankerpunkten gehalten werden, deren symmetrische Anordnung eine spannungsfreie Lagerung gewährleisten muss. Fugen sind in Abständen von 8 bis 10 mm auszubilden und können offen gelassen werden, wenn die Unterkonstruktion vollständig abgedichtet ist. Für geschlossene Fugen ist ein dauerelastisches Füllmaterial zu verwenden, das maximale Bewegungen standhält [8].

5

Fassadensysteme aus Kunststoff a

onsmethoden sind das Walzen (Kalandrieren), das Pressen und das Strangpressverfahren (Extrudieren), bei dem der Kunststoff mit Druck durch eine profilierte Form gepresst wird. Gebräuchliche Kunststoffwerkstoffe zur Herstellung von ebenen transparenten Platten sind Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polycarbonat (PC). Ihre Eigenschaften sind in Bezug auf Schlagfestigkeit und Wetterbeständigkeit besonders günstig. Sie werden in den handelsüblichen Plattenformaten von 205 ≈ 305 cm angeboten. Wellenplatten haben auf Grund ihres Querschnitts eine höhere Steifigkeit. Sie sind bis zu einer Größe von 300 ≈ 2000 cm erhältlich. Mit Glasfasern verstärkte Kunststoffplatten bezeichnet man mit GFK (Abb. D 1.35). Stegplatten können aus allen oben erwähnten Kunststoffen zwei oder mehrlagig hergestellt werden (Abb. D 1.36 und 1.37). Die aussteifende Wirkung der Stege ermöglicht Plattenlängen von 700 cm bei PMMA, 1100 cm bei PC und 1400 cm bei GFK. Die Hohlkammern zwischen den Stegen tragen zu einem nied-

Kunststoffe sind je nach ihrer chemischen Zusammensetzung mit unterschiedlichen Materialeigenschaften für bestimmte Anforderungen im Bauwesen, auch für die Fassadengestaltung einsetzbar. Fassadenelemente

Heute sind Kunststoffe mit hoher Qualität für Fassadenelemente verfügbar. Sie werden als Halbzeuge in Form von Platten, Formteilen und Folienkissen verwendet. Kunststoffplatten Kunststoffplatten werden als ebene Platten oder Well- und Stegplatten hergestellt (Abb. D 1.34). Die häufigsten Produktib

206

D 1.33

D 1.34

a w

a

b b

h c Dichtung

Dichtungsmasse

c

d d

e

f

e

D 1.35

D 1.36

rigen Wärmedurchgangskoeffizienten bei, durch mehrere Lagen wird diese Eigenschaft verbessert.

ranzen an den Anschlusspunkten aus. Für Kunststoffelemente werden vom Hersteller meist die passenden Verbindungselemente und -techniken angeboten, die den jeweiligen Anforderungen entsprechen. Für die Fügung der Kunststoffelemente untereinander eignen sich Schraub-, Klemm-, Kleb- und Schweißverbindungen (Abb. D 1.39). Die Verbindung von plattenförmigen Halbzeugen mit der Unterkonstruktion folgt den Prinzipien des Holz-, Metall und Glasfassadenbaus.

Kunststoffformteile Frei geformte Kunststoffelemente für Fassaden können durch Gießen oder Laminieren in nahezu allen Dimensionen hergestellt werden. Beim Laminieren werden Glasfasergewebe und Kunstharze schichtweise zu einem Bauteil verarbeitet. Das Ergebnis ist ein Formteil aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit guten mechanischen Eigenschaften und einer hohen Festigkeit. Die Oberfläche kann nach dem Aushärten beispielsweise durch Schleifen, Polieren und Lackieren bearbeitet werden. Fassaden aus Platten und Formteilen

Aufgrund des hohen Ausdehnungskoeffizienten von Kunststoff kann es durch Wärmeeinstrahlung leicht zu Verformungen der Fassadenelementen aus Plattenhalbzeugen oder Formteilen kommen (Abb. D 1.38). Eine zwangsfreie Befestigung an der Unterkonstruktion mit flexiblen Dichtungsprofilen gleicht Tole-

D 1.38

D 1.37

D 1.32

D 1.33

D 1.34 D 1.35 D 1.36 D 1.37 D 1.38 D 1.39

Fassaden aus Folienkissen

Aufgrund der guten statischen Eigenschaften und des geringen Gewichts kommen im heutigen Bauwesen lichtdurchlässige Folienkissen für tragende Hüllenkonstruktionen zum Einsatz (Abb. D 1.40). Mit PVC-P-Folien, die, mit Polyester- oder Aramidfasergewebe verstärkt, auch Zugbeanspruchungen aufnehmen können, lassen sich große Spannweiten mit minimalem Materialaufwand überbrücken. In gebogenen Metallrahmen befestigt und durch die so entstandene Oberflächenkrümmung gespannt, bleiben die Folienkissen in sich stabil [9].

D 1.39

D 1.40

Befestigung von Natursteinplatten a Mörtelanker mit Gleithülse, Horizontalschnitt b Axonometrie von Trag- und Halteanker Fassade mit Natursteinplatten, Bürohaus, Berlin (D) 1997, Klaus Theo Brenner a Schnitt b Ansicht Fassade mit Kunststoffstegplatten, Laban Centre, London (GB) 2003, Herzog & de Meuron Profilquerschnitt von Wellplatten Befestigungsarten von Stegplatten mit Pressleiste (a) sowie Falz- und Schraubverbindung (b – f) Profilquerschnitte zwei- und mehrlagiger Stegplatten Fassade mit Kunststoffformteilen, Olivetti Trainingscenter, Haslemere (GB) 1973, James Stirling Kunststoffformteile mit punktueller Befestigung, spacelab, Graz (A) 2003, Peter Cook, Colin Furnier Fassade aus Folienkissen, Allianz Arena, München (D) 2005, Herzog & de Meuron

Anmerkungen: [1] Herzog, Thomas u. a.: Fassaden Atlas. München / Basel 2004, S. 53f. [2] Schittich, Christian u. a.: Glasbau Atlas. München / Basel 1998, S. 91ff. [3] ebd. [2], S. 62ff. [4] ebd. [1], S. 233ff. [5] Neumann, Dietrich u. a.: Frick / Knöll. Baukonstruktionslehre 1, 33. Aufl. Stuttgart 2002, S. 270ff. [6] Hugues, Theodor u. a.: Detail Praxis, Holzbau. München 2002, S. 73 [7] Deplazes, Andrea: Architektur konstruieren. Vom Rohmaterial zum Bauwerk. Ein Handbuch. Basel / Berlin 2005, S. 54f. [8] ebd. [1], S. 65ff. [9] ebd. [1], S. 212ff.

D 1.40

207

D 2.1

Verglaste Gitterschalen Jan Knippers, Thorsten Helbig

D 2.1

D 2.2 D 2.3 D 2.4

208

Blick vom Kran auf die Baustelle (links oben im Bild die auf sechser Paletten angelieferten Knoten), Westfield Shopping Centre, London (GB) 2008, Benoy Westfield Shopping Centre, Gesamtgeometrie Überdachung Shopping Mall Westfield Shopping Centre, Netz für FEBerechnung (Westdach) Westfield Shopping Centre, Prinzipschnitt Knoten (Seele)

Seit Beginn der Moderne beschäftigen sich Architekten mit der Idee der Vorfertigung. Im Laufe des 20. Jahrhunderts wurden zahlreiche Systeme für verschiedene Aufgaben entwickelt: von den Holzbauten Konrad Wachsmanns über die Raumfachwerke Max Mengeringhausens bis hin zum Betonfertigteilbau ab den 1950er-Jahren. Zentraler Ansatzpunkt war dabei immer die Verwendung möglichst vieler gleicher Bauteile, die vor Ort mit geringem Aufwand gefügt werden können. Bis zum Ende des 20. Jahrhunderts bedeutete wirtschaftliche Vorfertigung die industrielle Produktion großer Serien identischer Bauteile. Deren Herstellung erfolgte sukzessive, in immer gleichen Schritten mit einem möglichst hohen maschinellen Fertigungsanteil. Gegen Ende des 20. Jahrhunderts veränderte sich diese Situation durch die Einführung computerbasierter Fertigungsprozesse innerhalb weniger Jahre radikal. Für CNC gesteuerte Werkzeuge ist es grundsätzlich unerheblich, ob die Geometrie der produzierten Teile identisch ist oder nicht. Zwar müssen konstruktive Prinzipien wie zum Beispiel die Verbindungstechnik festgelegt werden, eine modulare geometrische Ordnung, wie sie für Jahrzehnte zentrales Thema aller Bausysteme war, hat jedoch an Bedeutung verloren. Stattdessen rückt die Organisation des Datenaustausches, d. h. des reibungslosen und fehlerfreien Informationsflusses, von der Planung über die Fertigung bis zur Baustellenlogistik in den Vordergrund. Anhand von Raumstrukturen aus Stahl, deren Herstellung schon immer auf Vorfertigung basierte und deren Gestalt durch die zur Verfügung stehenden Berechnungs- und Fertigungsmethoden bestimmt ist, sollen im Folgenden die neuen Planungs- und Produktionsabläufe

näher beschrieben werden. Die Veränderungen in der Vorfertigung haben jedoch auch alle anderen Systembauweisen erfasst. So werden beispielsweise Betonfertigteilwände für Wohnhäuser heute individuell an jede Bauaufgabe angepasst, indem die unterschiedlichen Geometrien der Wände computergestützt hergestellt werden können. Ähnliches gilt auch für den Holztafelbau.

Veränderung des Planungsprozesses

Bisher mussten bei Gitterschalen und Raumfachwerken die Anzahl der Stäbe mit unterschiedlichen Längen sowie der Knoten mit unterschiedlichen Winkeln auf ein Minimum reduziert werden, um den Fertigungsaufwand zu reduzieren. Die statische Berechnung der inneren Kräfte war nur für einige wenige Sonderfälle möglich. Diese technischen Zwänge führten für Kuppeln und Tonnen zu häufig wiederholten Standardlösungen. Frei Otto, Heinz Isler und andere entwickelten in den 60er-Jahren des letzten Jahrhunderts auf experimentelle Weise mit Seifenhaut- und Hängemodellen Methoden zur Strukturoptimierung von Flächentragwerken, die kurze Zeit später in der Kraftdichtemethode und der dynamischen Relaxation ihre analytische Entsprechung fanden. Auch wenn mittels Finite-Element-Methode die statische Berechnung komplexer Netzschalen fortan möglich war, so hatten die Fertigungsbedingungen weiterhin maßgebenden Einfluss auf den Entwurf von Stabschalen. Als Jörg Schlaich und Hans Schober Anfang der 1990er-Jahre mit einer Kuppel in Neckarsulm Frei Ottos Prinzipien für Gitterschalen aus Holz in die Stahl-Glas

D 2.2

D 2.3

D 2.4

Architektur überführten, war das maßgebliche Kriterium für die Generierung des Netzes die einheitliche Länge aller Stäbe von 1 m. Auch der Laschenknoten wurde so entwickelt, dass er trotz variabler Knotenwinkel aus lauter gleichen Teilen bestand. Ähnliches galt für das kurz darauf geplante Dach über das Museum für Hamburgische Geschichte [1]. Lediglich am Rand ergaben sich unterschiedliche Elemente.

derzeit noch keine etablierten und standardisierten Verfahren und Werkzeuge vorliegen und die auch nicht Bestandteil der üblichen Planungsabläufe sind. Architekten verwenden für die Formgenerierung in der Regel eine 3-D-Modellierungssoftware (Rhino, Maya), die statische Berechnung erfolgt mit FE-Programmen, die meist nur mit Schnittstellen zur CAD-Software für die Konstruktions- und Werkstattplanung ausgerüstet sind. Um eine hohe architektonische und konstruktive Qualität für frei geformte Gitterschalen zu erreichen, ist jedoch ein durchgängiger Planungsprozess von der ersten Formgenerierung bis zur abschließenden Montage auf der Baustelle unerlässlich. Voraussetzung für eine konsistente Planung ist ein durchgängiges Datenmodell, das in unveränderter Form Grundlage aller Schritte der Planung und Ausführung ist. Die Erstellung und Pflege dieses Datensatzes ist eine neue und eigenständige Planungsleistung. Gleiches gilt für die Generierung der Stabnetze auf der 3-D-Fläche, für die keine allgemein verfügbaren Verfahren vorliegen. Insgesamt erfordern die konsequent auf digitalen Verfahren aufgebaute Planung von 3-D-Strukturen neue Herangehensweisen.

und Westteil mit einer Gesamtfläche von ca. 17 000 m2. Der längste Schenkel misst 124 m. Die insgesamt 8500 Stäbe haben einen geschweißten Hohlquerschnitt mit Abmessungen von 160 ≈ 65 mm bei einer mittleren Länge von ca. 2,30 m. Beide Dachteile sind jeweils fugenlos und lagern verschiebbar auf Randkonsolen im Abstand von 12 m auf. Für die Eindeckung wurden sowohl Isolierglasscheiben als auch gedämmte Blechpaneele verwendet. Zuerst wurde ein Netz zweidimensional generiert, um es anschließend aus der Ebene auf eine 3-D-Fläche zu projizieren. Das in Abbildung D 2.3 dargestellte Netz ist Grundlage der statischen Berechnung und der Fertigung. Die Stab- und Knotenidentifizierung wurde durchgehend für die statische Berechnung bis zur Montage verwendet und auf die Anforderungen der einzelnen Prozessschritte abgestimmt.

Mitte der 1990er-Jahre änderte sich diese Konstruktionsweise jedoch vollständig: Bei der Planung der Überdachung des Fernbahnhofes Spandau, einer 410 m langen, tonnenförmigen Gitterschale über drei Bahnsteigen, von denen jeder ungleichmäßig und unterschiedlich gekrümmt ist, wurden umfangreiche Vergleichsstudien erstellt [2]. Es zeigte sich, dass ein im Grundriss polygonal geknicktes Raster mit möglichst vielen geometrisch gleichen Maschen gegenüber einem homogen dem Gleisverlauf folgenden Netz mit ca. 12 500 geometrisch unterschiedlichen Knoten nur geringe wirtschafliche Vorteile aufwies. Voraussetzung für die Realisierung war allerdings eine entsprechende computergesteuerte Fertigungstechnologie. Seitdem sind viele frei geformte StahlGlas-Gitterschalen entstanden. Neben einigen sehr gelungenen Konstruktionen, finden sich auch viele Beispiele, bei denen der architektonische Anspruch nicht in die gebaute Wirklichkeit umgesetzt werden konnte. Unregelmäßige Netze, die weder auf den Kraftfluss noch auf die Form eingehen, sowie ohne Gestaltungsanspruch entworfene Details beeinträchtigen die architektonische und konstruktive Qualität der Gitterschale. Die Planung frei geformter Gitterschalen erfordert neue Planungsleistungen, für die

Verglaste einlagige Stabschalen aus Stahl

Im Folgenden wird an zwei Beispielen die Veränderung in den Planungsabläufen und die Auswirkung auf die architektonische Gestalt beschrieben. Westfield Shopping Centre, London White City

Die neue Shopping Mall in London WhiteCity überdacht eien teils transparente, teils opak eingedeckte Gitterschale mit einer Regelspannweite von 24 m (Abb. D 2.1). Das Dach besteht aus einem Ost-

Auch die Fertigungstechnologie ist konsequent auf die digitale Planungs- und Fertigungskette ausgerichtet. Eine im Hohlprofil liegende, geschraubte Konstruktion verbindet über eine senkrechte Kontaktfläche Knoten- und Stababschnitt (Abb. D 2.4). Dazu wurden insgesamt etwa 3000 Knoten aus dem Gesamtsystem herausgelöst. Entsprechend der freien Dachgeometrie hat jeder Knoten eine unterschiedliche Geometrie (Abb. D 2.5, S. 210). Die Knoten sind aus je 26 verschiedenen Blechen zusammengeschweißt, die die einlaufenden Stabenden ihrer Form entsprechend aufnehmen. Alle Knotenblechdicken sowie die Anzahl und der Durchmesser der Schrauben sind für die am jeweiligen Knoten auftretenden Beanspruchungen optimiert. Die endgültige Ausbildung der Knoten ergab sich, indem die Stirnplatten nach dem Schwei-

209

D 2.5 D 2.6

Explosionszeichnung Knoten Fertigung Knoten a Fräsen der Stirnplatten b Kontrolle der Genauigkeit c Stabquerschnitte mit angepasste Blechdicken und Schraubverbindungen D 2.7 zusammenschrauben der Knoten auf der Baustelle D 2.5

ßen mechanisch passgenau gefräst und die Geometrie elektronisch kontrolliert wurde (Abb. D 2.6). Die Knoten wurden vor Ort mit den Stäben verschraubt. Durch die Genauigkeit der Schraubverbindung darf es keinerlei Toleranzausgleich der Bauteile auf der Baustelle geben. Bei einer Montagelänge von 164 m wurde aufgrund der sehr präzisen Vorfertigung eine Abweichung von der Sollgeometrie von nur 15 mm gemessen (Abb. D 2.7). Der hohe Vorfertigungsgrad bedeutet eine hohe Präzision der Monta-

geverbindungen, sowie eine sehr schnelle und witterungsunabhängige Montage. Ausserdem konnte der Korrosionsschutz bereits im Werk aufgebracht werden. Eine der wesentlichen Leistungen bei der Planung dieser Konstruktion war die Entwicklung eines vollautomatisierten Planungsablaufes in Abstimmung zwischen statischer Berechnung, Werkstattplanung und Fertigung. Das statische Linienmodell der Netzstruktur diente zunächst als Datenbasis für die Werkstattplanung. Aus

dieser wurden dann die geometrischen Daten für die Detailnachweise der Knoten und der Verbindungen entnommen. Die Ergebnisse der Detailnachweise, d.h. Angaben über Blechdicken sowie Anzahl und Durchmesser der Schrauben, wurden anschließend wieder in die Werkstattplanung eingearbeitet und von dort direkt an die Produktion übergeben. Trotz der automatisierten Prozesse diente eine eigens für jeden Knoten erstellte Zusammenbauzeichnung zur Überwachung der Fertigung (Abb. D 2.8).

a

b

c

D 2.6

a

b

D 2.8

D 2.7

210

D 2.8

fertige Überdachung Shopping Mall a Innenansicht gesamt b Innenansicht Nahaufnahme D 2.9 Prinzip Sternknoten, Palais Quartier, Frankfurt am Main (D) (in Bau), Massimiliano Fuksas D 2.10 PalaisQuartier, Zeilforum D 2.11 Geometrieentwicklung Glasdach a erste Formvorstellung des Architekten b Geometrie des Daches nach Optimierung D 2.9

PalaisQuartier, Frankfurt am Main

Anhand des zweiten Projektes soll der Umgang mit stark gekrümmten Geometrien vorgestellt werden. Mit dem PalaisQuartier entsteht derzeit ein Gebäudekomplex im Zentrum Frankfurts, bestehend aus zwei Hochhäusern, dem Wiederaufbau des Thurn-und-TaxisPalais und einem fünfgeschossigen Einkaufszentrum, dem sogenannten Zeilforum. Letzteres wurde vom italienischen Architekten Massimiliano Fuksas aus Rom entworfen. Es ist von einer frei geformten

Stabstruktur überdacht, die wie ein verglaster Teppich über den Verkaufsebenen liegt (Abb. D 2.10). Die Stabschale hat eine Gesamtfläche von ca. 13 000 m2. Abbildung D 2.11a zeigt die erste architektonische Idee des Architekten. Die Form besteht aus flachen Bereichen, die mit kleinen Krümmungsradien ineinander übergehen. Der so genannte canyon, der die zentrale Passage überdacht, sollte stützenfrei bleiben. Im ersten Schritt wurde die skizzierte

3-D-Geometrie optimiert. Die vom Architekten als Trompeten bezeichneten – und zunächst nur gestalterisch gedachten – Elemente werden als statisch wirksame Stützen genutzt. Eine dieser Stützen wird in der Erdgeschossebene abgefangen, die andere durch die Fassade. Die Geometrie wurde so modifiziert, dass mit einer größeren Krümmung des canyons eine Schalentragwirkung ausgenutzt werden konnte (Abb. D 2.11b). Für den Entwurf bedeutet dies, dass sowohl Stützen als auch andere Verstärkungsmaßnah-

a

b D 2.10

D 2.11

211

a

b D 2.12

D 2.13

men (Unterspannungen, Verstärkungsträger o. ä.) in und über der Passage vermieden werden können. Die ebenen Zonen der Stabstruktur über den obersten Geschossen werden dabei in regelmäßigen Abständen durch Stützen getragen, die so als Trägerrost wirken. In einem nächsten Schritt wurde die 3-DFläche in ein statisch wirksames Stabnetz transformiert. In diesem Fall konnte aufgrund der komplexen Geometrie nicht mit dem Projektionsverfahren gearbeitet werden, wie bei dem Projekt in London beschrieben. Für die Generierung von Netzen komplexer Geometrien liegen keine befriedigenden standardisierten Verfahren vor. Automatische Netzgeneratoren beginnen meist am Rand und verknüpfen in der Feldmitte unabhängig erzeugte Teilnetze, was dort zu unregelmäßigen Stablängen und Knotengeometrien führt (Abb. D 2.14a). Dies führt weder aus architektonischer noch aus konstruktiver Sicht zu einer befriedigenden Lösung. Für dieses Projekt wurden zunächst in Abstimmung mit dem Architekten Orientierungs- oder Leitlinien des Netzes festgelegt sowie die Lage der Knoten an einigen Rändern z. B. an den Anschlusspunk-

ten der Vertikalfassaden bestimmt. Damit waren die wesentlichen architektonischen Vorgaben für die Netzgenerierung definiert (Abb. D 2.14b). Ausgehend von diesen Festlegungen wurde die 3-D-Fläche in mehrere Großdreiecke zerlegt. Die Knoten sind bei dieser automatischen Netzgenerierung lediglich als 5-Stab-Knoten ausgebildet, was eine unregelmäßigkeit im Netz zur Folge hat. Zur Optimierung unterteilt man jedes Großdreieck in regelmäßige Netze mit 6-Stab-Knoten, die dann zu einem Gesamtnetz zusammengefügt werden. Die mittlere Stablänge liegt bei ca. 2,30 m. Dieses Verfahren orientiert sich damit im Grundsatz an den Methoden, die Walther Bauersfeld und R. Buckminster Fuller schon für ihre geodätischen Kuppeln verwendet haben. Nach mehreren Zwischenschritten entstand so das in den Abbildungen D 2.12b und D 2.14c dargestellte Netz, das Grundlage der statischen Berechnung, Werkstattplanung und Produktion der einzelnen Elemente ist. Die Überführung des Datenmodells in eine gebaute Struktur ist stark von der Erfahrung der Hersteller und den zur Verfügung stehenden Fertigungsmethoden

bestimmt. Eine standardisierte Lösung für Netzknoten existiert nicht [3]. Meist schlägt die planende Firma Knotenausführungen vor, die bereits eingesetzt wurden und für den speziellen Fall in Abhängigkeit von Geometrie, statischer Beanspruchung und Gestaltungsabsichten des Architekten neu diskutiert werden.

a

b

c

212

Anders als bei seinem Entwurf der Überdachung der Neuen Messe in Mailand [4], hat der Architekt bei diesem Projekt ein optisch möglichst zurückhaltendes Knotendetail geplant, was durch eine geschweißte Knotenkonstruktion erreicht werden konnte. Ein aus einem Blech durch Brennschweißen herausgeschnittene Sternform ist das zentrale Knotenelement, an das die Stäbe angeschweißt werden. Die Stäbe selbst sind alle für ihre jeweilige Formen und Winkeln hergestellte Kastenprofile mit Abmessungen von in der Regel 120 ≈ 60 mm und Blechstärken, die an die jeweiligen statischen Beanspruchungen angepasst sind (Abb. D 2.9, S. 211). Die Kastenprofile sind mit Stegüberständen ausgeführt, die eine Bearbeitung der Halsnähte zwischen Steg und Flansch erübrigt. Diese Über-

D 2.14

D 2.12

Visualisierung Netzvarianten a Innenansicht erstes Netz b Innenansicht endgültiges Netz D 2.13 Knoten-Mockup D 2.14 Netzoptimierung a erstes Netz aus automatischer Netzgenerierung b Definition der gestalterischen Randbedingungen für die Netzgenerierung c endgültiges Netz nach Optimierung D 2.15 Schweißen der Knoten auf der Baustelle D 2.16 Fertigung des Dachs D 2.15

stände sind als gliedernde Kanten konzipiert und werden über die herausgestellten Sternknotenbleche fortgeführt (Abb. D 2.13). Bei beiden Projekten lag die eigentliche Herausforderung an die Kreativität der Ingenieure in der Organisation eines reibungslosen und fehlerfreien Datenaustausches zwischen Statik, Werkstattplanung und Fertigung. Projektbeteiligte Westfield, London White City Bauherr: Westfield Shoppingtowns Ltd. Architekt: Benoy, London, Buchanan Group, London Ausführung: Seele GmbH & Co KG, Gersthofen Zeilforum Frankfurt Hoch Vier, Frankfurt a. M. Bauherr: Bouwfonds MAB Frankfurt HochVier GmbH Architekt: Massimiliano Fuksas, Rom / Frankfurt Ausführung und Werkstattplanung: Waagner-Biro AG, Wien Tragwerksplanung für beide Projekte: Knippers Helbig Beratende Ingenieure, Stuttgart Mitarbeiter: Fabian Friz, Markus Gabler, Florian Kamp, Florian Scheible, Sven Wörner Autoren Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers und Dipl.-Ing. Thorsten Helbig waren beide von 1993 bis 2000 bei Schlaich Bergmann und Partner tätig und sind seitdem Partner im gemeinsamen Ingenieurbüro. Jan Knippers ist außerdem Leiter des Instituts für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen an der Universität Stuttgart.

Anmerkungen: [1] Schlaich, Jörg u. a.: Verglaste Netzkuppeln. In: Bautechnik 69, Heft 1. Berlin 1992, S. 3ff. [2] Schlaich, Jörg u. a.: Bahnsteigüberdachung Fernbahnhof Berlin-Spandau. In: Stahlbau 68, Heft 12. Berlin 1999, S. 1022ff. [3] Stephan, Sören u. a.: Stabwerke auf Freiformflächen. In: Stahlbau 73, Heft 8. Berlin 2004, S. 562ff. [4] Schober, Hans u. a.: Neue Messe Mailand – Netzstruktur und Tragverhalten einer Freiformfläche. In: Stahlbau 73, Heft 8. Berlin 2004, S. 541ff. D 2.16

213

Westhafen-Tower in Frankfurt am Main Der zylindrische, knapp 100 m hohe Westhafen-Tower mit einem Durchmesser von ca. 38 m, ist das erste Frankfurter Hochhaus direkt am Mainufer. Sein Erscheinungsbild prägen die dreieckigen Verglasungselemente der grün eingefärbten Glasfassade. Sie verkleiden die zylindrische Form des Hochhauses mit ebenen Flächen, wobei die Spitzen der Dreiecke aufgrund der polygonalen Aufteilung des kreisförmigen Grundrisses abwechselnd leicht nach innen und nach außen gekippt sind. Die Wechselwirkung der verschiedenen Reflexionswinkel verleiht der Außenhülle eine facettenartige Wirkung, ähnlich einem Diamantenschliff. Pro Geschoss ist die Fassade in 116 vorgefertigte, verglaste dreieckige Rahmenelemente unterteilt. Für die Montage wurden jeweils zwei der 2,03 m breiten und 3,54 m hohen Elemente zu rautenförmigen Einheiten zusammengefasst. Mithilfe einer umlaufenden Montagefahrschiene, dem sogenannten Monorail, wurden sie mit einer Laufkatze in Position gebracht und oben an den Geschossdecken in Befestigungskonsolen aus Aluminiumguss eingehängt. Mit den BefestiProjektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: schneider+schumacher Architekturgesellschaft mbH, Frankfurt a. M. Fassadenplaner: IFFT Institut für Fassadentechnik, Karlotto Schott, Frankfurt a. M. Tragwerksplaner: SPI Schlüsselplan, Frankfurt a. M. Bauherr: Westhafen Tower GmbH & Co Projektentwicklungs KG Nutzung: Konstruktion (Fassade): System: lichte Raumhöhe: Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

214

Büro Aluminium / Glas Paneele 3,0 / 2,75 m (EG) 5021 m2 46 300 m2 184 600 m3 80 Mio. ™ (brutto) 2003 2000 – 2003

gungskonsolen können bei der Montage Rohbautoleranzen ausgeglichen werden. Für die Befestigungen an der Betondecke wurden Ankerschienen eingelegt, um ihre Position für die Aufnahme der Fassadenelemente exakt auszurichten. Am Fußpunkt stecken die Fassadenelemente in gleitfähigen Edelstahlbolzen, welche die Bewegung der Tragstruktur und die Dehnungsbewegungen der Fassadenelemente aufnehmen. Im Bereich der Wintergärten (a), vor den zurückspringenden Deckenrändern, wurden die Konsolen auf Stahlrohren befestigt, die dem Kreisbogen der Fassade folgen. Von der oberen Geschossdecke sind die Rohre über vier Geschosse mit Zugstäben von 16 mm Durchmesser abgehängt und mit horizontalen Druckstäben zu den zurückversetzten Deckenplatten abgestützt. Die dreieckigen Fassadenelemente bestehen aus einem umlaufenden, thermisch getrennten pulverbeschichteten Aluminiumprofil. Die Isolierverglasung besteht aus der äußeren grün getönten ESG-Scheibe und der inneren VSG-Scheibe aus teilvorgespannten Gläsern, die in Teilbereichen beschichtet sind. Die Kombination einer getönten Außenscheibe mit einer Beschichtung von τ / g 68 / 34 auf der Scheibeninnenseite erhöht die Sonnenschutzwirkung. Eine Besonderheit der Fassade sind die großen dreieckigen Öffnungsflügel, die nach außen mit Hilfe eines Elektromotors ausgestellt werden können. Sie gewährleisten die natürliche Belüftung der Eckbüros und der Wintergärten. Hier dient eine zweite, innen liegende Fassade der Abgrenzung zu den Büroflächen. Sie besteht aus mit VSG-Scheiben verglasten, rechteckigen Rahmenelementen mit Dreh- / Kippflügeln.

a

a a

Grundrisse Maßstab 1:750 A Schemaschnitt vertikal Maßstab 1:20 B Schemaschnitt horizontal Maßstab 1:20

a

1 Isolierverglasung in Aluminiumrahmen ESG 8 mm + SZR 16 mm + TVG 6 mm 2 Tür VSG 2≈ 6 mm in Aluminiumrahmen 3 Gussteil Aluminium zur Fassadenbefestigung 4 F 90-Abschluss: Stahlblech mit Steinwolle

a

1

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4

A 1

2

B

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Bürogebäude in London Das 15-stöckige Bürogebäude liegt im Zentrum von London nahe der Themse. Die Fassadenfläche beträgt ca. 22 000 m2. Die beiden Hauptfassadentypen, die sogenannten A-Wall und B-Wall, die in einem kleinen Teilbereich auch gebogen ausführt wurden, sind grundsätzlich mit Festverglasungen bzw. Dreh- oder Dreh/ Kipp-Flügeln ausgestattet. Die A-Wall ist eine stockwerkhohe Elementfassade mit vorgehängten Ketten aus Natursteinelementen mit Edelstahlverbindungsteilen und zwischengespannten starren Sonnenschutzelementen. Sie erstreckt sich über weitgehende Teile der Stockwerke eins bis sieben. Bei der B-Wall handelt es sich um eine zweischalige Fassade mit eloxierten Aluminiumpressgitterrosten im Zwischenraum. Die Innenfassade wurde mit in der Fassade integrierten Sonnenschutzanlagen ausgestattet. Die klare, transparente Außenverglasung ist schuppenförmig angeordnet, wobei jede Scheibe lediglich durch vier Gussteile gehalten wird. Einige Elemente der B-Wall haben in die Fassade integrierte Terrassentüren und an der Innenfassade befestigte Flucht- und Zugangsleitern.

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Arup Associates Ltd, London Tragwerksplaner: Arup Associates Ltd, London Fassadenberater: Arup Facade Engineering, London Fassadenplaner: Josef Gartner GmbH, Gundelfingen Bauherr: The British Land Comapny PLC, London Nutzung: Konstruktion (Fassade): System: Baujahr: Bauzeit:

216

Büro Stahl / Glas Paneel 2002 – 2003 (Fassade) ca. 15 Monate (Fassade)

5 Axonometrie Systemschnitt horizontal Systemschnitt vertikal Maßstab 1:20

6 1

1 2

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Isolierverglasung in Aluminiumprofil Wärmedämmung

B-Wall (zweischalige Glasfassade) b

b

3 4 5 6 7 8

Brüstungsglas Sonnenschutzlamellen Aluminiumpressgitterrost, eloxiert Aluminiumguss-Kragarm Aluminiumflachprofil Dreh/Kipp-Flügel

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5

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A-Wall (stockwerkshohe Elementfassade) 9 10 11 12 13 14

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Edelstahlzugstangen Edelstahlbefestigung Jura-Kalkstein-Platte Aluminiumsonnenschutz Brüstungsglas Drehflügel

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1

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Grundrisse Schnitt Maßstab 1:1000 A Erdgeschoss B Regelgeschoss C 37. OG Konferenzgeschoss

Uptown München In unmittelbarer Nähe zum Münchner Olympiagelände, dem Fernsehturm, dem BMW-Hochhaus und der BMW-Welt befindet sich das 38-geschossige Verwaltungsgebäude in prominenter Lage. Mit 146 m Höhe ist es das bisher höchste Bürogebäude der Stadt. Mit seiner Lage am Mittleren Ring, einer der Hauptverkehrsadern Münchens, steht es genau an der Grenze zur Innenstadt, die nach einem Bürgerentscheid 2004 von Gebäuden über 100 m Höhe freizuhalten ist. Flankiert wird das Hochhaus von einem »Campus« aus vier siebengeschossigen Bürotrakten, die über ein geschwungenes Lamellendach und gläserne Lärmschutzwände miteinander verbunden sind, sowie ein fünftes Gebäude mit 139 Wohnungen. Ein zentraler Boulevard und die mit Kiefern bepflanzten Freiflächen ergänzen das Ensemble. Wie eine dünne Membran spannt sich die einschalige, gläserne Hülle des Hochhauses mit geschosshohen Isolierverglasungen über alle Ebenen. Die in einem Raster von 1,4 m angelegten Fassadenfelder wurden vor der Montage am Baukörper zu 5,8 m breiten Elementen zusammengefasst. Dadurch war es mög-

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Ingenhoven Architekten, Düsseldorf Projektarchitekten: Christoph Ingenhoven, Barbara Bruder Tragwerksplaner: Burggraf, Weichinger & Partner, München Bauherr: Hines Immobilien GmbH Nutzung: Konstruktion (Fassade): System: lichte Raumhöhe: Bruttorauminhalt: Baujahr: Bauzeit:

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Büro Aluminium / Glas Paneel 6,0 / 3,0 m 450 000 m3 2005 2002 – 2005

lich, ein Geschoss innerhalb von fünf bis sieben Tagen zu montieren. Charakteristisch sind die in einem Radius von 2,8 m abgerundeten, mit gebogenen Gläsern ausgeführten Gebäudekanten. Belebt wird die glatte Oberfläche der Fassade durch das Punktraster der kreisförmigen, während des Betriebs unregelmäßig ausgestellten Lüftungselemente. Diese speziell für das Gebäude entwickelten Fenster lassen sich individuell motorisch öffnen und ermöglichen eine zusätzliche natürliche Be- und Entlüftung der Büroflächen. Die Sonnenschutzgläser der Fassade verhindern eine unerwünschte Aufheizung der Räume. Ergänzend erlaubt ein innen liegender Blendschutz die individuelle Anpassung des Lichteinfalls. Das Tragwerk mit innerem Stahlbetonkern sowie Stahlbetonstützen und -decken tragen die Lasten des Hochhauses bis zur mächtigen Fundamentplatte ab. Im Erdgeschoss befindet sich ein großzügiges Foyer mit Empfangs- und Informationstresen sowie die Zugänge zu den Liften. Fast auf Augenhöhe mit den Alpen scheint man dagegen auf der großzügig angelegten Sonderfläche im obersten Geschoss zu sein.

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Vertikalschnitt Maßstab 1:20 1 Isolierverglasung gebogen (Radius 2792 mm): U = 1,4 W/m2K, VSG 12 + SZR 12 + VSG 12 mm 2 Pfosten Stahlrohr ¡ 250/100/12,5 mm 3 Riegel Stahlrohr ¡ 250/150/16 mm 4 Fassadenriegel Strangpressprofil Aluminium natureloxiert 5 Brandschutzabschottung mit Blechverkleidung 6 Motor Sonnenschutz 7 Stellmotor für Ausstellfenster 8 kardanische Kupplung 9 Antriebswelle 10 Sonnenschutz-Isolierverglasung farbneutral: U = 1,2 W/m2K, ESG 8 + SZR 16 + ESG 10 mm, Schallschutz- und Sonnenschutzklasse je nach Ausrichtung 11 Parallel-Ausstellfenster mit Felge, Speiche und Nabe, Gussteil Aluminium roh Glasdurchbruch Ø 729 mm, Tiefe 265 mm 12 Rahmen Ausstellfenster über Speichen mit Nabe verbunden Aluminiumguss roh 13 Getriebe 14 Getriebeabdichtung, unsichtbar fixiert 15 Ausstellspindel Edelstahl, Ausstelltiefe 150 mm 16 Fuge als Einklemmschutz 17 umlaufendes Aluminiumprofil zur Befestigung der Verglasung Aluminiumguss roh Breite 22 mm 18 im Glasausschnitt umlaufendes Silikonprofil mit Edelstahlkern zur Fixierung des Ausstellfensters Breite 20 mm 19 Absturzsicherung Aluminiumrohr eloxiert Ø 50 mm 20 Hohlraumboden 150 mm

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Grundriss Erdgeschoss Schnitt Maßstab 1:1000

Hotel in Tokio Das 24-stöckige Hotel The Peninsula Tokyo befindet sich in einem Geschäftsviertel in unmittelbarer Nähe des Hibiya Parks. Als das erste Gebäude in Tokio mit einer mill-finish Messingprofil-Fassade steht das Hotel auf einem sechsstöckigen Unterbau aus Messing, der mit der Verglasung zwischen den Stützen das »Schaufenster« dieses Hotelturms bildet. Die Messingfassade an der Nord-, Ostund Südfassade bedeckt eine Gesamtfläche von 1800 m2. Sie ist als Glas-MetallElementfassade entwickelt und aus 16 vertikalen Feldern mit einer Breite von 5,5 m und einer Höhe von 25 m aufgebaut. Die Felder wurden aus 5,5 m breiten und 2,5 m hohen Elementen zusammengesetzt und haben einen markanten 49 cm tiefen, dekorativen Messingstützpfosten. Gittertüren aus gepressten, horizontal angeordneten Messinglamellen können für Wartungs- und Reinigungszwecke geöffnet werden. Sie sind in den Feldern seitlich zwischen den oberen und unteren Elementen eingehängt. Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekt: Mitsubishi Jisho Sekkei Inc., Tokio Mitarbeiter: Kazukiyo Sato, Tetsuya Okusa, Koki Miyachi Tragwerksplaner: Ichiro Ogawa, Kazuhiko Higashi Fassadenplaner: Josef Gartner GmbH, Gundelfingen Bauherr: Mitsubishi Real Estate Co., Ltd. Peninsula of Tokyo Limited, Tokio Nutzung: Konstruktion (Fassade): System: lichte Raumhöhe:

Grundstücksfläche: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Baujahr: Bauzeit:

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Gewerbe Messing Paneel 8,2 m (Lobby) 6,0 m (Festsaal) 6,0 m (Schwimmbad) 2,6 / 2,9 m (Hotelzimmer) 3,0 / 3,3 m (Suite) 3,2 m (Restaurant) 4343,62 m2 2287,09 m2 58571,57 m3 2004 – 2007 32 Monate

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Schemaschnitt vertikal Schemaschnitt horizontal Maßstab 1:20

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Gussteil zur Fassadenbefestigung Isolierverglasung in Messingprofil ESG 15 mm + SZR 12 mm + ESG 12 mm EPDM-Dichtungsprofil Messingprofile Fensterbank Unterkonstruktion: Stahlrohre Verglasung im Bereich der Gittertüren: Isolierverglasung in Messingprofil ESG 8 mm + SZR 15 mm + ESG 8 mm Messingittertüren Brüstungsverkleidung Wärmedämmung 2≈ 6cm

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Museum of Contemporary Art in Chicago Das Museum steht am Mies van der Rohe Way auf einem Grundstück zwischen der Stadt und dem Lake Shore Park. Das Gebäude stellt mit seiner Achse die Verbindung her. Die zentralen Elemente des Entwurfs für den Museumsneubau sind Einfachheit und Offenheit, sowie das Zusammenspiel zwischen Transparenz und Geschlossenheit, dem Gegensatz Innen und Außen. Entwurfsbestimmende Proportionsgrundlage ist das Quadrat, allerdings nicht vom Gebäudegrundriss ausgehend, sondern als gliederndes Element des Bandrasters, das sowohl das Grundstück als auch das Raster der Fassade bestimmt. Die gesamte Fassade ist mit Gussaluminiumplatten verkleidet, die vollflächig pyramidenförmige Vertiefungen aufweisen. Zur Veränderung der Oberflächenstruktur wurden die Platten mit Eisenspänen gestrahlt. Eine unregelmäßige Schattierung (Patinierung) der Fassade entsteht durch Korrosion der kleinen Eisenpartikeln, die nach dem Strahlvorgang in der weichen Aluminiumoberfläche verblieben sind. Die Elemente sind mit Nirostaschrauben vorgehängt, wodurch Kleihues einen Bezug zur historischen Bautradition herstellt.

Projektbeteiligte • Gebäudedaten Architekten: Josef P. Kleihues, Berlin Mitarbeiter: Johannes Rath, Marc Bastian, John DeSalvo, Pablo Diaz, Arden Freeman, Haukur Hardason, Richard McLoughin, Greg Sherlock Tragwerksplaner: Ove Arup & Partners Bauherr: Museum of Contemporary Art Nutzung: Konstruktion (Fassade): System: Bruttogeschossfläche: Bruttorauminhalt: Gesamtbaukosten: Baujahr: Bauzeit:

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Kultur Aluminium Paneel 10 000 m2 72 000 m3 29 Mio. ™ (brutto) 1996 24 Monate

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Schnitt Grundriss 2. Obergeschoss Maßstab 1:1000

Vertikalschnitt • Horizontalschnitt Maßstab 1:20 1

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Fassadenpaneel: Quadratplatten Aluminiumgussteile mit strukturierter Oberfläche, mit speziell angefertigten außen sichtbaren Edelstahlschrauben befestigt Luftschicht Stahlblech verzinkt Wärmedämmung Polystyrol Hartschaum extrudiert Wärmedämmung Mineralfaser Stahlblech Unterkonstruktion Stahlrohr | 65/65 mm

3 Flachstahl zur Befestigung der Stahlunterkonstruktion am Haupttragwerk 4 Abdeckgitter Heizung: Aluminium eloxiert in Holzrahmen 5 Aluminiumfenster mit Isolierverglasung ESG 16 + SZR 12 + ESG 6 mm 6 Rollo als Blendschutz motorbetrieben 7 abgehängte Decke Gipskarton 8 Brandschutzversiegelung 9 EPDM-Dichtungsprofil in offener Fuge 10 Sockelbereich: Kalksteinplatte, mit speziell angefertigten außen sichtbaren Edelstahlschrauben befestigt 11 Gipskartonständerwand

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Entwicklungen Von der industriellen Massenproduktion zur projektbezogenen Vorfertigung Computergestütztes Entwerfen Computerunterstützte Produktionsprozesse Computer Numerically Controlled Computer Aided Manufacturing Bauroboter Nutzerspezifische Maßanfertigung Digitale Bausysteme

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Entwicklungen Von der industriellen Massenproduktion zur projektbezogenen Vorfertigung

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Detailaufnahme einer in Polyurethan-Schalungen gefertigten Betonwand, Cocoon Club Frankfurt (D) 2004, Dietz-Joppien Architekten AG Aufteilung der Glaselemente, Rendering Dachschale Station Hungerburg, Innsbruck (A) 2007, Zaha Hadid Aufbau einer Holztragstruktur mit CNC-gefertigten Einzelteilen, ESG Pavillon (CH) 2003, ETH Zürich CNC-erzeugte Schwalbenschwanzverbindung und Steckverbinder der Nabenträger Prototyp eines Pavillons aus CNC-gefertigten Einzelteilen, ESG Pavillon Bearbeitung eines Stahlblechs mit einer CNC-gesteuerten Laserschneidemaschine, Wartehäuschen, Landshut (D) 1998, Hild & Kaltwasser Herstellung einer Schalung mit einer CNC-gesteuerten Fräsmaschine Herstellung vorgefertigter Betonwandelemente durch CNC-Technologie hergestellten Schalungen für den Cocoon Club

Bauen ist aufgrund der am Bau erforderlichen Handarbeit ein kostenintensiver Prozess. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts wird mit den Möglichkeiten der industriellen Vorfertigung im Bauwesen experimentiert, um kostengünstiger und effizienter zu bauen. Dabei wird die handwerkliche Herstellung von Bauteilen auf maschinelle Fertigungsprozesse übertragen. Die Vorraussetzung hierfür ist eine strenge Maßordnung der Bauelemente, die als Grundlage für deren Typisierung dient. Während sich Bausysteme im Geschosswohnungs- und Industriebau gut durchsetzen konnten, haben industriell vorgefertigte Wohnhäuser mit Akzeptanzproblemen seitens der Auftraggeber zu kämpfen. Gerade im Hausbau sind individuelle Wünsche gefordert, der Begriff Industrie ist aber immer noch mit Massenproduktion und Monotonie behaftet. Viele Produkte basieren im Bauwesen jedoch auf automatisierten Herstellungsmethoden: Fenster und Türen wären beispielsweise ohne automatische Herstellungsverfahren unerschwinglich. Obwohl inzwischen zahlreiche Bausysteme auf dem Markt angeboten werden, sind sie aufgrund ihrer jeweiligen systembezogenen Maßkoordination nicht untereinander kompatibel und daher in ihrer Variationsbreite begrenzt. Zukünftige Entwicklungen im industriellen Bauen sollten die wirtschaftliche Umsetzung individueller Ideen für einzelne Bauaufgaben ermöglichen. Heute können mit computergesteuerten Fertigungsmethoden wie in der Fahrzeugindustrie bereits Standard- und Sonderelemente zu gleichen Produktionskosten wie bei der traditionellen Fertigung hergestellt werden. Im

Hochbau wird aber ein Großteil der Projekte nach wie vor von Handwerkern in konventioneller Weise vor Ort errichtet. Neue Ansätze des industriellen Bauens versprechen durch die Anwendung computergestützter Herstellungsmethoden eine Steigerung der gestalterischen Freiheit des Endprodukts. Für Architekten ist die Kombination industrieller Fertigung mit handwerklichen Bauweisen ein interessanter Aspekt für kostengünstiges Bauen mit hoher Qualität. Mit der Anwendung digitaler Planungsund Herstellungsmethoden, die bereits in der Luft- und Raumfahrttechnik alltäglich sind, besteht für Architekten eine große Chance, neue Bauaufgaben zu realisieren, zumal die technischen Anforderungen bei Gebäude niedriger sind als beim Auto- und Flugzeugbau (Abb. E 1). Dabei ist die Optimierung von industriellen Bauprozessen im Zusammenhang mit innovativen Produktionskonzepten von erheblicher Bedeutung.

Computergestütztes Entwerfen

Während die Entwicklung von Entwurfszeichnungen auf der Grundlage CADgestützter Programme heute in nahezu allen Architekturbüros Standard ist, liegt die Zukunft des industriellen Bauens in der Entwicklung computergestützter Fertigungsmethoden. Mit diesen Techniken lassen sich bereits Bauteile für komplexe Gebäudegeometrien verwirklichen, selbst ganze Bausysteme könnten entwickelt werden, die eine unbegrenzte Gestaltungsvielfalt ermöglichen. Die Idee, den Bauprozess mit Computern zu unterstützen, entstand Mitte des 20. Jahrhunderts. Das 1969 für die Tragflächenkonzeption des Überschallflugzeugs entwickelte Programm Euclid, war

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das erste CAD-Programm, mit dem man Volumenkörper modellieren konnte. In den 1970er-Jahren existierten bereits Programme, die aus einem 3D-Modell die Zusammensetzung eines Gebäudes aus vorgefertigten Elementen ermittelten. Gleichzeitig wurden digitale Planungsund Herstellungsmethoden im Maschinen und Fahrzeugbau angewendet. Heute liefern computergenerierte 3D-Modelle Informationen über bestimmte Bauteile, die für die Fertigung an CNC-Fräsen benötigt werden. Im Holz- und Stahlbau werden bereits computergestützte Fertigungsverfahren eingesetzt, die im Beton und Mauerwerksbau noch in der Entwicklung sind. Variable pneumatische oder hydraulische Schalungssysteme wären für die Herstellung komplexer Betonformen denkbar.

sionen heruntergerechnet und in Programmpfade der CAD-Software übersetzt. Anhand dieser Pfade stellt eine dreiachsige CNC-Fräse Schalungen her, die als Form für die gewünschten Bauteile dient (Abb. E 6). So ist z. B. im Betonbau die Produktion komplexer Schalungen möglich. In Kombination mit Glasfaserund Textilbewehrungen können besonders filigrane und stabile Betonbauteile hergestellt werden [1] (Abb. E 7).

Der Einsatz sogenannter Computer-Numerically-Controlled-Produktionsprozesse bedeutet die computergestützte Steue-

rung von Schneide- und Fräsmaschinen. Die darauf basierenden neuen Herstellungsmethoden ermöglichen variable und differenzierte Serienproduktionen. Viele Baustoffe wie Holz oder Kunststoff lassen sich sehr gut mit der CNC-Technologie bearbeiten (Abb. E 2 und E 4). Traditionelle Zimmermannsarbeiten wie beispielsweise Holzverbindungen im Fachwerksbau können von CNC gesteuerten Fräsmaschinen bereits im Werk ausgeführt werden (Abb. E 3). Bleche bearbeitet man mit Laserschneidemaschinen, beliebige Formen aus Glas und Stein lassen sich mit Wasserstrahlschneidemaschinen verwirklichen (Abb. E 5). Die Daten eines für eine bestimmte Bauaufgabe entwickelten Einzelteils werden über das standardisierte CAD-Austauschformat DXF in eine Steuerungssoftware für CNC-Maschinen importiert. Für Architekten und Ingenieure ergibt sich die neue Herausforderung, mit dieser Technologie Konstruktionen zu entwickeln und diese auch umzusetzen. Beispielsweise könnten Bauteile für Fertighäuser mit einer CNC-Fräse hergestellt werden: Das dafür erstellte dreidimensionale digitale Modell wird auf zwei Dimen-

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Computerunterstützte Produktionsprozesse Computer Numerically Controlled (CNC)

Computer Aided Manufacturing (CAM)

Im Vergleich zur subtraktiven Bauteilproduktion, bei der aus Werkstoffen mithilfe von Fräsen, Bohren und Sägen Material herausgenommen wird, existieren bereits 3-D-Drucker, sogenannte Fabber, deren Bauteilproduktion auf additiven Techniken basiert. Diese Art der Herstellung wird als Computer Aided Manufacturing (CAM) bezeichnet. Sie ermöglicht die direkte Herstellung von Bauteilen. In additiven Verfahren wird Zellulosepulver durch Einspritzen von Bindemitteln gezielt gefestigt und schichtweise zu Körpern zusammengesetzt. Nachteilig ist hierbei noch, dass die Bauteile nur aus dem für den 3-D-Drucker verwendeten Werkstoff bestehen,

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der sich derzeitig noch aufgrund seiner Eigenschaften nur für den Modellbau eignet (Abb. E 8). Letztlich gibt es die Vision, diese additiven Prozesse mithilfe der Nanotechnologie auf die unterschiedlichsten Materialien zu übertragen.

aus der Automobilindustrie wie z. B. Toyota bieten Baukastensysteme für Häuser an, die aus einer Kombination von zwölf verschiedenen Raumzellengrößen zusammengesetzt werden können. Der Kunde kann im Katalog sein Haus selbst zusammenstellen und von Robotern fertigen lassen.

Bauroboter

Die meisten industriell hergestellten Produkte wie z. B. Autos und elektronische Geräte werden bereits von Robotern gefertigt. An der University of South California und der ETH Zürich forscht man an der Entwicklung von Baurobotern, die selbstständig in 24 Stunden den Rohbau eines ganzen Familienhauses errichten, dessen Elemente industriell vorgefertigt sind (Abb. E 11). In den westlichen Industrieländern werden solche Techniken allerdings nach wie vor kritisch betrachtet – akzeptiert werden sie zwar in der Automobilindustrie, das Haus ist aber nach wie vor ein Ort des Individuums, der Hausbau selbst steht im Kontext handwerklicher Tradition. In Japan sind dagegen Roboter im Hausbau bereits seit 30 Jahren alltäglich. Firmen

Nutzerspezifische Maßanfertigung

In der Möbel- und Kleidungsindustrie sind Maßanfertigungen für individuelle Kundenwünsche mittels parametrischer Entwürfe und computergesteuerter Maschinen alltäglich. Dieser Trend wird als »mass customation« bezeichnet (Abb. E 12). Parametrische Bauelemente sind Bauteile, die auf Grundlage einer computergestützten Geometrie entworfen und hergestellt werden. Die Software optimiert die Anordnung der Bauteile und legt die für die Bearbeitungsmaschine notwendigen Parameter fest. Sie können innerhalb des Fertigungsprozesses leicht geändert werden. Unter der Mitarbeit von Frank O. Gehry

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fördert die Stanford University in Kalifornien Forschungen zur flexiblen Vorfertigung und Steuerung von Bauprozessen. Mit den dort entwickelten Methoden für die effiziente Erstellung ungewöhnlicher Bauformen werden während der Entwurfsphase Gebäude- oder Tragwerksstrukturen in einzelne Elemente zerlegt, die für die serielle Fertigung im Werk auf digitaler Basis parametrisiert werden (Abb. E 8). Letztlich ist eine rationelle Montage komplexer Bauteile möglich. Das Potenzial der neuen Methoden liegt darin, dass die für ein bestimmtes Gebäude verwendeten Bauteile maßgenau und schnell unter Nutzung automatischer Fertigung produziert werden können (Abb. E 9). Ziel der Entwicklungen ist eine erhebliche Reduzierung der Baukosten, eine Variationsvielfalt der Entwürfe mit den gleichen Modulen und eine effiziente Fertigung von Einzelobjekten. Gebäude können so in kleinen Serien wirtschaftlich konstruiert, produziert und verkauft werden. Diese Möglichkeiten lassen sich auch auf die Fertighausindustrie übertragen, die Anfang des 20. Jahrhunderts in den USA entstand. Fertighäuser könnten für ein-

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Abwicklung von Einzelteilen eines parametrisch entwickelten Bausystems, NDS-Pavillion, Zürich (CH) 2002, ETH Hönneberg Beispiel einer Tragstruktur aus parametrisch entwickelten Bauteilen, NDS-Pavillion im 3D-Drucker erzeugte Gipsmodelle im Maßstab 1:100, ESG Pavillon Mauerroboter individuelle Maßanfertigung am Beispiels eines Turnschuhs in der Bekleidungsindustrie konfigurierbares Fertighaus der Firma Streif Beispiel einer gekrümmten Tragkonstruktion aus Holz auf Grundlage computergestützter Fertigung der Einzelteile, Aussichtsturm, Zoo Helsinki (FIN) 2002, Ville Hara

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zelne Bauvorhaben konzipiert werden, die aufgrund digitaler Pläne und computergestützter Fertigungsmethoden dann als Einzelstück oder reproduzierbar in Serie herstellbar sind. Jeder Kunde könnte dann sein Haus an seine eigenen Wünsche, an Topografie, Klima, Material und Funktion anpassen lassen.

Digitale Bausysteme

Die Anwendung digitaler Entwurfsprozesse, bei denen die Kommunikation zwischen Bauherr und Architekt über das Internet stattfindet, ist noch nicht alltäglich, obwohl die dafür notwendige Technologie längst bereitsteht. Die Programme, bei denen der Architekt aus virtuellen Bauteilen ein digitales Gebäudemodell zusammensetzt, existieren bereits seit den 1980er-Jahren. Bei der Erstellung interaktiver Entwürfe werden die für ein bestimmtes Bauvorhaben entwickelten Varianten programmiert und nicht gezeichnet. Der Architekt übermittelt dem Bauherrn über das Internet die dreidimensionale Geometrie des Entwurfs. Auf der Projektwebseite kann der Kunde die äußere Form und innere Aufteilung dreidimensional anschauen und Variationsvorschläge machen (Abb. E 13). Auf Grundlage dieses virtuellen Baukastens wählt man die bevorzugten Varianten aus. Im nächsten Schritt muss für die Bauelemente ein detailliertes Konstruktions- und Elementierungskonzept entwickelt werden. Eine fertigungsgerechte Herstellung ist die Grundlage für ein preiswertes Serienprodukt. Es ist daher wichtig, die produktionstechnischen Bedingungen frühzeitig in den Entwurf einzubeziehen. In einem nächsten Schritt werden die Bauteile eines Entwurfs, für die eine ra-

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tionelle Produktionsweise sinnvoll ist, definiert. Aus den verfügbaren parametrischen Bauelementen kann so das individuelle Bauvorhaben zur Planung zusammengesetzt werden. Vor der Produktion wird eine Liste mit den zu fertigenden Komponenten erstellt. Für eine gekrümmte Dachkonstruktion als Stabwerk z. B. können die Stäbe und Knoten als parametrische Bauteile computergestützt automatisch gefertigt werden. Jedes Element hat seinen festen Platz in der Konstruktion. Den einzelnen Stäben und Knoten kann anhand einer genauen Bezeichnung die Montageposition direkt zugeordnet werden (Abb. E 14). Mittels Kombination von digitalisiertem Entwurf und computergesteuerten Maschinen ist dann die Fertigung unterschiedlichst gestalteter Teile ohne finanziellen Mehraufwand möglich [2].

Mit den heutigen Möglichkeiten ist die Bindung vorgefertigter, elementierter Systeme an klare geometrische Ordnungen und Serien vieler gleicher Teile nicht mehr vorhanden. Der technische Produktions- und Montageapparat diktiert somit nicht mehr das Angebot und beschränkt die Planung auf einen engen vorgegebenen Rahmen, sondern er realisiert das vom Planer vorgegebene Produkt. Den Planern eröffnen sich so neue Möglichkeiten und Freiheiten. Damit bedeutet der Begriff »System« heute nicht mehr eine Kombination vieler gleicher Teile und die damit verbundenen Formen, sondern eine Verbindung aus einer Vielzahl individueller Elemente, die auf Basis eines bestimmten Regelwerks miteinander verknüpft werden. Diese unterschiedlichen Systeme eines Gebäudes stehen alle direkt oder indirekt miteinander in Beziehung. Durch ge-

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wachsene Anforderungen und Bedingungen nimmt diese Verknüpfung ständig zu. Das heißt die Spezialisierung der Systeme wächst gleichermaßen wie deren Vernetzung und Zusammenwirken. Technologien aus den unterschiedlichsten Bereichen, die einzelnen Elemente und Systeme eines Bauwerkes und die Techniken des Bauens selbst werden sich ständig weiterentwickeln. Es stehen uns inzwischen Mittel zur Verfügung, die uns große Freiheiten bieten und es möglich machen, ständig bessere Lösungen zu entwickeln. Das schafft Chancen, aber auch neue Problematiken. Je größer die Freiheit und die Möglichkeiten hinsichtlich der Planungs- und Herstellungsmethoden sind, um so wichtiger ist es, einheitliche und allgemein gültige Grundordnungen festzusetzen. Auch der Austausch von Daten und Informationen bedeutet einen sorgsamen und sinnvollen Umgang mit den existierenden Schnittstellen zwischen allen am Bauprozess Beteiligten. Wir sollten die sich uns bietenden Möglichkeiten nutzen, dabei gleichzeitig aber nicht aus den Augen verlieren, dass die Technik und bauliche Systeme zwar einen wichtigen Aspekt beim Bauen bilden, der im Rahmen eines architektonischen Gesamtkonzepts aber verknüpft ist mit anderen Dingen. Erst ein ausbalanciertes Zusammenspiel aller Komponenten macht gute Architektur aus.

Anmerkungen: [1] Detail 12 / 2007, S. 1494ff. [2] Fritz, Oliver: Digitale Technologien in der Vorfabrikation. In: Archithese 2 / 2003, S. 46ff.

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Autoren Gerald Staib Jahrgang 1950 Architekturstudium an der TU Darmstadt und ETH Zürich Anschließend bis 1993 bei Behnisch & Partner Seit 1992 Professur für Baukonstruktion und Entwerfen an der TU Dresden Seit 1993 selbständiger Architekt in Stuttgart Andreas Dörrhöfer Jahrgang 1976 Architekturstudium an der TU Kaiserslautern, anschließend 2 Jahre Büropraxis, seit 2005 wissenschaftlicher Mitarbeiter, Lehrstuhl für Baukonstruktion und Entwerfen, TU Dresden Markus J. Rosenthal Jahrgang 1978 Architekturstudium an der TU Dresden und der KTH, Stockholm, seit 2007 wissenschaftlicher Mitarbeiter, Lehrstuhl für Baukonstruktion und Entwerfen, TU Dresden

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Verordnungen, Richtlinien, Normen Die EU hat für eine Anzahl von Produkten Richtlinien erlassen, um insbesondere Sicherheit und Gesundheit der Anwender zu gewährleisten. Diese Richtlinien müssen in den Mitgliedsstaaten in verbindliche Gesetze und Verordnungen umgesetzt werden. Die Richtlinien selbst enthalten keine technischen Details, sondern nur verbindliche grundlegende Anforderungen. Die technischen Werte dafür sind in zugeordneten technischen Regeln und in Form von europaweit harmonisierten Normen (EN-Normen) festgelegt. Allgemein stellen technische Regeln Arbeitshinweise und Hilfsmittel für den Arbeitsalltag dar. Sie sind keine Rechtsvorschriften, sondern geben Entscheidungshilfen, bilden eine Richtschnur für einwandfreies technisches Vorgehen und / oder konkretisieren Inhalte von Verordnungen. Grundsätzlich steht die Anwendung der technischen Regeln jedermann frei. Erst wenn diese in Gesetzen, Verordnungen oder Vorschriften vorgesehen sind, werden sie rechtsverbindlich (z. B. im Baurecht) – oder wenn vertraglich die Verbindlichkeit einzelner Normen zwischen den Vertragspartnern festgelegt wird. Zu den technischen Regeln gehören u. a. DIN-Normen, VDI-Richtlinien und die als Regeln der Technik bezeichnenten Werke (z. B. Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS). Die Normen unterscheiden sich in Produkt-, Anwendungs- und Prüfnormen. Oftmals beziehen sie sich nur auf eine spezifische Material- oder Produktgruppe. Diesen Normen liegen entsprechende Prüfund Rechenmethoden für die jeweiligen Materialien zugrunde. Grundsätzlich gilt immer die neueste Version einer Norm, die dem Stand der Technik entsprechen soll. Eine neue oder

überarbeitete Norm wird in Form eines Normentwurfs öffentlich zur Diskussion gestellt, um später als Norm verabschiedet zu werden. Welchen Ursprung und Einflussbereich eine Norm hat, lässt sich aus ihrer Bezeichnung ersehen: DIN plus Zählnummer (z. B. DIN 4108) besitzt überwiegend nationale Bedeutung (Entwürfe werden mit »E« und Vornormen mit »V« gekennzeichnet). Bei DIN EN plus Zählnummer (z. B. DIN EN 572) handelt es sich um die deutsche Ausgabe einer europäischen Norm, die unverändert von der europäischen Normungsorganisation CEN übernommen wurde. Bei DIN EN ISO (z. B. DIN EN ISO 18 064) spiegelt sich der nationale, europäische und weltweite Einflussbereich wider. Auf Grundlage einer Norm der internationalen Normungsorganisation ISO wurde eine europäische Norm erarbeitet, die als DIN-Norm übernommen wurde. Bei DIN ISO (z. B. DIN ISO 21 930) handelt es sich um eine unveränderte Übernahme einer Norm der ISO als nationale Norm.

DIN 105-5 Mauerziegel; Leichtlanglochziegel und Leichtlangloch-Ziegelplatten DIN 1025-1. Warmgewalzte I-Träger – Teil 1: Schmale I-Träger, I-Reihe- Maße, Masse, statische Werte DIN 1052/A1 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken – Allgemeine Bemessungsregeln und Bemessungsregeln für den Hochbau; Änderung A1 DIN 1053-4 Mauerwerk – Teil 4: Fertigbauteile DIN 4074-1 Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit – Teil 1: Nadelschnittholz DIN EN 10027-1 Bezeichnungssysteme für Stähle – Teil 1: Kurznamen; Deutsche Fassung EN 10027-1:2005

DIN 18 000 Modulordnung im Bauwesen DIN 18 203-1 Toleranzen im Hochbau – Teil 1: Vorgefertigte Teile aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton DIN 30 798 Modulsystem, Modulordnungen

Die in der Publikation genannten und in nachfolgender Liste aufgeführten Hersteller sind eine Auswahl möglicher Anbieter. Sämtliche Angaben gelten ausdrücklich nicht als Empfehlung, sie sind beispielhaft zu verstehen und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Alho Systembau GmbH, Friesenhagen (D) Cocoon Systemleichtbau AG, Basel (CH) Dyckerhoff & Widmann AG, München (D) Glunz AG, Meppen (D) Haas Fertigbau GmbH, Falkenberg (D) Hansen & Detlefsen GmbH, Heide (D) induo Systemholztechnik GmbH & Co. KG, Korschenbroich (D) Lignatur AG, Waldstatt (CH) LINGOTREND AG, Waldheim (D) Merk Holzbau GmbH & Co. KG, Aichach (D) MERO-TSK International GmbH Co. KG, Würzburg (D) MiTek Industries GmbH, Köln (D) SIMPSON STRONG-TIE GmbH, Frankfurt am Main (D) Steko-Holzbausysteme AG, Attelwil (CH Trus Joist sprl, Planegg (D)

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Nerdinger, Winfried: Konstruktion und Raum in der Architektur des 20. Jahrhunderts. München 2002 Nerdinger, Winfried: Vision der Moderne. Das Prinzip Konstruktion. Frankfurt a. M. 1986 Nerdinger, Winfried: Walter Gropius, Frankfurt 1985 / 1996 Ogg, Alan: The Australien Context. Red Hill 1987 Pawley, Martin: Theorie und Gestaltung im zweiten Maschninenzeitalter. Braunschweig 1998 Peters, Tom F.: Building the nineteenth century. Cambridge 1996 Pfeifer, Günter. u. a.: der neue Holzbau. München 1998 Phleps, Hermann: Alemannische Holzbaukunst. Wiesbaden 1967 Phleps, Hermann: Holzbaukunst. Der Blockbau. Karlsruhe 1981 Piano, Renzo; Rogers, Richard: Du Plateau Beaubourg au Centre Pompidou. Paris 1987 Rasch, Heinz: Wie bauen? Materialien und Konstruktionen für industrielle Produktion. Stuttgart 1928. Rüegg, Arthur: Konstruktive Konzepte der Moderne. Zürich 2001 Russell, Barry: Building Systems, Industrialisation and Architecture. London 1981 Sack, Manfred: Otto Steidle. Braunschweig 1985 Schädlich, Christian: Das Eisen in der Architektur des 19. Jahrhunderts. Ein Beitrag zur Geschichte eines neuen Baustoffes. Weimar 1967 Schulitz, Helmut C.: Bauen mit Teilen. In: db 3 / 1973 Schulitz, Helmut C.: Ein Haus – ein Stahlskelett – ein offenes System. In: db 11 / 1976 Schulitz, Helmut C.: Stahlkonstruktionen für den Wohnungsbau. In: Das Bauzentrum 1 / 1999 Schulitz, Helmut: Bauen mit Systemen. In: db 3 / 1973 Smith, Elizabeth A. T.: Case Study Houses 1945–1966 Der kalifornische Impuls. Köln 2006 Smith, Terry: Making the Modern: Industry, Art, and Design in America. Chicago 1993 Spiegel, Hans: der Stahlhausbau Bd. 1. Berlin 1929 Spieker, Elisabeth: Günter Behnisch – Die Entwicklung des architektonischen Werkes. Diss. 2005 TU-Stuttgart Sulzer, Peter: Jean Prouvé oeuvre complète. Volume 1: 1917 – 1933. Basel 1995 Sulzer, Peter: Jean Prouvé oeuvre complète. Volume 2: 1934 – 1944. Basel 2000 Sulzer, Peter: Jean Prouvé oeuvre complète. Volume 3: 1944 – 1954. Basel 2005 Wachsmann, Konrad: Wendepunkt im Bauen. Stuttgart 1989 Wiel, Leopold: Baukonstruktionen des Wohnungsbaues. Leipzig 1990 Yoshida, Tetsuro: Das japanische Wohnhaus. Tübingen 1969

Teil B Bock, Thomas: Leichtbau und Systeme. In: Detail 07– 08 2006, S. 756ff. Cheret, Peter u. a.: Informationsdienst Holz. Holzbausysteme. Holzbauhandbuch Reihe 1 Teil 1 Folge 4 Düsseldorf / Bonn 2000 Döring, Wolfgang u. a.: Fassaden. Architektur und

Konstruktion mit Betonfertigteilen. Köln / Bonn 2000 Herzog, Thomas u. a.: Fassaden Atlas. München / Basel 2004 Koncz, Tihamér: Bauen industrialisiert. Wiesbaden 1976 Prochiner, Frank u. a.: Automatisierungssysteme im Wohnungsbau. Stuttgart 1999 Weller, Konrad: Industrielles Bauen 1. Grundlagen und Entwicklung des industriellen, energie- und rohstoffsparenden Bauens. Stuttgart / Berlin / Köln / Mainz 1986

Teil C Materialien im Systembau Cheret, Peter u. a.: Informationsdienst Holz. Holzbausysteme. Holzbauhandbuch Reihe 1 Teil 1 Folge 4. Düsseldorf / Bonn 2000 Herzog, Thomas u. a.: Fassaden Atlas. München / Basel 2004 Kind-Barkauskas, Friedbert u. a.: Beton Atlas. München / Düsseldorf 2001 Kolb, Josef: Holzbau mit System. Basel 2007 Neumann, Dietrich u. a.: Frick / Knöll. Baukonstruktionslehre 1. 33. Aufl. Stuttgart 2002 Ruskin, John: Seven Lamps of Architecture. London 1849 Schulitz, Helmut C. u. a.: Stahlbau Atlas. München / Basel 1999 Spring, Anselm u. a.: Holz. Das fünfte Element. München 1999, S.14 Stahlbau Zentrum Schweiz: Steeldoc 01/ 06 Bauen in Stahl. Konstruktives Entwerfen. Grundlagen und Praxis. Zürich 2006 Steinle, Alfred u. a.: Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau. Berlin 1995 TU Dresden, Lehrstuhl für Baukonstruktion und Entwerfen: Vorlesungsskript: Beton – das Material. Dresden 2003 TU Dresden, Lehrstuhl für Baukonstruktion und Entwerfen: Vorlesungsskript: Der Baustoff Holz. Dresden 2004 Skelettsysteme Cheret, Peter u. a.: Informationsdienst Holz. Holzbausysteme. Holzbauhandbuch Reihe 1 Teil 1 Folge 4. Düsseldorf / Bonn 2000 Deplazes, Andrea: Architektur Konstruieren. vom Rohmaterial zum Bauwerk. ein Handbuch. Basel / Berlin 2005 Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V.: www.fdb-wissensdatenbank.de, Bonn 2008 Herr, Roland u. a.: Beton + Fertigteiljahrbuch 2003. Gütersloh 2003 Hugues, Theodor u. a.: Detail Praxis. Holzbau. München 2002 Kolb, Josef: Holzbau mit System. Basel 2007 Landsberg, Heike u. a.: Holzsysteme für den Hochbau. Grundlagen, Systeme. Beispiele. Stuttgart / Berlin / Köln 1999 Natterer, Julius u. a.: Holzbau Atlas Zwei. Düsseldorf 1991 Neumann, Dietrich u. a.: Frick / Knöll. Baukonstruk-

tionslehre 1. 33. Aufl. Stuttgart 2002 Schulitz, Helmut C. u. a.: Stahlbau Atlas. München / Basel 1999 Stahlbau Zentrum Schweiz: Steeldoc 01/ 06 Bauen in Stahl. Konstruktives Entwerfen. Grundlagen und Praxis. Zürich 2006 Stahl-Informations-Zentrum: Merkblatt 115. Stahlgeschossbauten Grundlagen für Entwurf und Konstruktion. Düsseldorf 1989 Steinle, Alfred u. a.: Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau. Berlin 1995 Weller, Konrad: Industrielles Bauen 2. Industrielle Fertigung und Anwendung von Montagebauweisen aus Stahlbeton, Stahl, Holz und Entwicklung zum umweltbewussten Bauen. Stuttgart / Berlin / Köln / Mainz 1989 Paneelsyteme Arbeitsgemeinschaft Ziegeldecke: Auszug aus der Broschüre Planen und Bauen mit Ziegeldecken Cheret, Peter u. a.: Informationsdienst Holz. Holzbausysteme. Holzbauhandbuch Reihe 1 Teil 1 Folge 4. Düsseldorf / Bonn 2000 Deplazes, Andrea: Architektur Konstruieren. vom Rohmaterial zum Bauwerk. ein Handbuch. Basel / Berlin 2005 Detail 04 / 2003 Detail 07– 08 2006 Döring, Wolfgang u. a.: Fassaden. Architektur und Konstruktion mit Betonfertigteilen. Köln / Bonn 2000 Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V.: www.fdb-wissensdatenbank.de, Bonn 2008 Hugues, Theodor u. a.: Detail Praxis. Holzbau. München 2002 Kolb, Josef: Holzbau mit System. Basel 2007 Koncz, Tihamér: Bauen industrialisiert. Wiesbaden 1976 Neumann, Dietrich u. a.: Frick / Knöll. Baukonstruktionslehre 1. 33. Aufl. Stuttgart 2002 Pfeifer, Günter u. a.: Der neue Holzbau. Aktuelle Architektur, alle Bausysteme, neue Technologien. München 1998 Pfeifer, Günter u. a.: Mauerwerk Atlas. München/Basel 2001 Stahl-Informations-Zentrum: Dokumentation 558. Bausysteme aus Stahl für Dach und Fassade. Düsseldorf 2000 Steinle, Alfred u. a.: Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau. Berlin 1995 Syspro-Gruppe Betonbauteile e.V. (Hrsg.): Die Technik zu Decke und Wand. Erlensee 2005 Weber, Helmut u. a.: Porenbeton Handbuch. Planen und Bauen mit System. 5. Auflage, Gütersloh 2002 Weller, Konrad: Industrielles Bauen 1. Grundlagen und Entwicklung des industriellen, energie- und rohstoffsparenden Bauens. Stuttgart / Berlin / Köln / Mainz 1986 Weller, Konrad: Industrielles Bauen 2. Industrielle Fertigung und Anwendung von Montagebauweisen aus Stahlbeton, Stahl, Holz und Entwicklung zum umweltbewussten Bauen. Stuttgart / Berlin / Köln / Mainz 1989

Raumzellensysteme Deplazes, Andrea: Architektur Konstruieren. vom Rohmaterial zum Bauwerk. ein Handbuch. Basel / Berlin 2005 Detail 05 / 1998 Karutz, Holger u. a.: Beton. Jahrbuch 2005. Architektur Hochbau Tiefbau. Gütersloh 2004 Koncz, Tihamér: Bauen industrialisiert. Wiesbaden 1976 Landsberg, Heike u. a.: Holzsysteme für den Hochbau. Grundlagen, Systeme. Beispiele. Stuttgart / Berlin / Köln 1999 Weller, Konrad: Industrielles Bauen 1. Grundlagen und Entwicklung des industriellen, energie- und rohstoffsparenden Bauens. Stuttgart / Berlin / Köln / Mainz 1986 Weller, Konrad: Industrielles Bauen 2. Industrielle Fertigung und Anwendung von Montagebauweisen aus Stahlbeton, Stahl, Holz und Entwicklung zum umweltbewussten Bauen. Stuttgart / Berlin / Köln / Mainz 1989 Alho Raumfabrik – Im Systembau zu Hause. Firmenprospekt. Alho Systembau GmbH

Teil D Deplazes, Andrea: Architektur Konstruieren. vom Rohmaterial zum Bauwerk. ein Handbuch. Basel / Berlin 2005 Döring, Wolfgang u. a.: Fassaden. Architektur und Konstruktion mit Betonfertigteilen. Köln / Bonn 2000 Herzog, Thomas u. a.: Fassaden Atlas. München / Basel 2004 Hugues, Theodor u. a.: Detail Praxis. Holzbau. München 2002 Neumann, Dietrich u. a.: Frick / Knöll. Baukonstruktionslehre 1. 33. Aufl. Stuttgart 2002 Schittich, Christian u. a.: Glasbau Atlas. München / Basel 1998 Steinle, Alfred u. a.: Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau. Berlin 1995 Watts, Andrew: Moderne Baukonstruktion. Neue Gebäude, neue Techniken. Wien 2001 Verglaste Gitterschalen Schlaich, Jörg u. a.: Verglaste Netzkuppeln. In: Bautechnik 69, Heft 1. Berlin 1992 Schlaich, Jörg u. a.: Bahnsteigüberdachung Fernbahnhof Berlin-Spandau. In: Stahlbau 68, Heft 12. Berlin 1999 Schober, Hans u. a.: Neue Messe Mailand – Netzstruktur und Tragverhalten einer Freiformfläche. In: Stahlbau 73, Heft 8. Berlin 2004 Stephan, Sören u. a.: Stabwerke auf Freiformflächen. In: Stahlbau 73, Heft 8. Berlin 2004

Teil E Archithese 2 / 2003 Detail 12 / 2007

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Abbildungsnachweis Allen, die durch Überlassung ihrer Bildvorlagen, durch Erteilung von Reproduktionserlaubnis und durch Auskünfte am Zustandekommen des Buches mitgewirkt haben, sagen Autoren und Verlag aufrichtigen Dank. Sämtliche Zeichnungen in diesem Werk sind eigens angefertigt. Fotos, zu denen kein Fotograf genannt ist, sind Architektenaufnahmen, Werkfotos oder stammen aus dem Archiv der Zeitschrift DETAIL. Trotz intensiven Bemühens konnten wir einige Urheber der Abbildungen nicht ermitteln, die Urheberrechte sind jedoch gewahrt. Wir bitten in diesen Fällen um entsprechende Nachricht. Die Zahlen beziehen sich auf die Abbildungsnummern bzw. die Seitenzahlen.

Einführung S. 8

Serge Brison, Brüssel

Teil A Geschichte A A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18

234

Christian Schittich, München Christian Schittich, München Christian Schittich, München Rykwert, Joseph: Adams Haus im Paradies. Berlin 2005, S. 42 Hirmer Fotoarchiv München Gschwend, Max: Schweizer Bauernhäuser. Basel 1971 Christian Schittich, München siehe A 5 Elliott, Cecil C.: Technics and architecture, Camebridge 1992, S. 18 Yoshida, Tetsuro: Das japanische Wohnhaus. Tübingen 1969, S. 71 Christian Schittich, München Ogg, Alan: The Australien Context. Red Hill 1987, S.122 siehe A 11, S. 123 Herbert, Gilbert: Pioneers of Prefabrication, Baltimore 1978, S. 16 Jesberg, Paulgard, Die Geschichte der Ingenieurbaukunst, Stuttgart 1996, S. 130 Crystal Palace Exhibiton, Illustrated Catalogue, London 1851, New York 1997, S. 19 Stadtmuseum, München (Josef Albers) Werner, Ernst: der Kristallpalast zu London, 1851, Düsseldorf 1970 Schittich, Christian u. a.: Glasbau Atlas.

München / Basel 1998, S. 147 Waite, John G.: Iron Architecture in New York City − Two Studies in Industrial Archeology, New York 1972 A 20 Peters, Tom F.: Building the nineteenth century. Cambridge 1996, S. 44 A 21 siehe A 11, S. 75 A 22 Bayerische Staatsbibliothek, München A 23 Roger-Viollet, Documentation Photographique, Paris A 24 Pawley, Martin: Theorie und Gestaltung im zweiten Maschninenzeitalter. Braunschweig 1998. S. 108 A 26 siehe A 8, S. 194 A 27 Kind-Barkauskas, Friedbert u. a.: Beton Atlas. München / Düsseldorf 2001, S. 12 A 28 siehe A 27, S. 28 A 29 Dreysse, Dietrich-Wilhelm: May-Siedlungen. Frankfurt a. M. 1987, S. 21 A 30 Deutsche Bauzeitung 47 / 1926, Seite 392 A 31 Junghanns, Kurt: Das Haus für alle. Berlin 1994, S. 126 A 32 – 34 Spiegel, Hans, Der Stahlhausbau, 1 Wohnbauten aus Stahl, Leipzig 1928, S. 133 A 35 – 36 Voigt, Wolfgang: Paul Schmitthenner. 1884 − 1972. Tübingen 2003. S. 21 A 37 siehe A 31, S. 207 A 38 – 39 Krausse, Joachim; Lichtenstein, Claude (Hrsg.): Your Private Sky. R. Buckminster Fuller, Baden 1999. S. 134 A 40 siehe A 31, S. 197 A 41 Nerdinger, Winfried: Der Architekt Walter Gropius. Berlin 1996, S. 205 A 42 siehe A 24. S. 114 A 43 The Estate of R. Buckminster Fuller, Santa Barbara A 44 siehe A 38, S. 234 A 45 MacCoy, Esther: Wohnbau auf neuen Wegen. Ravensburg 1964. A 46 Julius Shulman, Los Angeles A 47 Klotz, Heinrich: Vision der Moderne. München 1986. S. 293 A 48 Hellwig, Jean-Marie / Prouvé-Archiv Peter Sulzer, Gleisweiler A 49 – 50 Kistenmacher, Gustav: Fertighäuser, Tübingen 1950 A 51 – 52 Werner, Durth, Gutschow Niels: Architektur und Städtebau der fünfziger Jahre. Bonn 1987, S. 70 A 54 Ito, Miwako: Renzo Piano Building Workshop. Tokyo 1992, S. 132 A 55 – 56 Theresa Beyeler, Bern A 58 Schulitz, Helmut C. u. a.: Stahlbau Atlas, München / Basel 1999, S. 268 A 59 Mengeringhausen, Max: Raumfachwerke aus Stäben und Knoten. Wiesbaden 1975, S. 65 A 60 Harry Callahan, Chicago A 61 Karl J. Habermann, München A 62 – 63 Nerdinger, Winfried: Konstruktion und Raum in der Architektur des 20. Jahrhunderts. München 2002, S. 122 A 64 siehe A 62, S. 123 A 65 Weil, Leopold: Baukonstruktion des Wohnungsbaues. Leipzig 1990. S. 25

A 66

A 19

A 67 A 68 A 69 A 70 A 71 A 72 A 74 A 75

Winfried Reinhold, Südwestdeutsches Archiv für Architektur und Ingenieurbau Karlsruhe Bauen + Wohnen 9 / 1964 Kinold, K., München Drew, Philip: Die dritte Generation. Stuttgart 1972, S. 29 Verlag Bau + Technik, Düsseldorf siehe A 27, S. 38 siehe A 58, 68 siehe A 47, S. 313 Frank Kaltenbach, München

Teil B Grundlagen B B1

Matthias Weissengruber, Kennelbach Luckenbacher, Roth, Zöllner: Das Buch der Erfindungen, Gewerbe und Industrien. Bd. 4, 7. Auflage. Leipzig und Berlin 1877 B2 Weller, Konrad: Industrielles Bauen 1. Stuttgart 1986, S. 22 B5 Lluis Casals, Barcelona B 7 – 8 Nerdinger, Winfried: Konstruktion und Raum in der Architektur des 20. Jahrhunderts. München / Berlin 2002, S. 105 B9 siehe B 2 B 12 Therese Beyeler, Bern B 14 DIN 18 000. 1984 B 16 Bussard, Pierre: Die Modulordnung im Hochbau, Stuttgart 1963 B 18 Girsberger, Hans (Hrsg.): ac panel, Asbestzement-Verbundplatten und -Elemente für Aussenwände, Zürich 1967 B 21 Weller, Konrad: Industrielles Bauen 1. Stuttgart / Berlin / Köln / Mainz 1986 B 22a 2be_die Markenmacher, Nürnberg B 22b Syspro-Gruppe Betonbauteile e.V. (Hrsg.): Die Technik zu Decke und Wand. Erlensee 2005, S. 26 B 23 Döring, Wolfgang u. a.: Fassaden. Architektur und Konstruktion mit Betonfertigteilen. Düsseldorf 2002, S. 63

Teil C Tragwerke Materialien im Systembau C David Franck, Ostfildern C 1.1 Friedemann Zeitler, Penzberg C 1.2 Susanne Stauss, Zürich C 1.3 Robert Mehl, Aachen C 1.4 Reid, Jo & Peck, John, Newport Skelettbauweise C 2.1 Bauen mit Stahl e.V. (Hrsg.): Stahlbau Arbeitshilfe 23 C 2.2 Stahlbau Zentrum Schweiz (Hrsg.): Steeldoc 01 / 06, Konstruktives Entwerfen (Sonderheft tec01). Zürich 2006, S. 9 C 2.3 – 4 Stahl-Informations-Zentrum (Hrsg.): Dokumentation 532. Düsseldorf 2000, S. 19 C 2.5 Kay Fingerle, Berlin C 2.6 Weller, Konrad: Industrielles Bauen 2. Stuttgart / Berlin / Köln / Mainz 1989, S. 57

C 2.7

Stahl-Informations-Zentrum (Hrsg.): Merkblatt 115. Düsseldorf 1989, S. 18 C 2.8 siehe A 58, S. 195 C 2.9 Reichel, Alexander u. a.: Bauen mit Stahl. München 2006 C 2.10 siehe C 2.2, S. 13 C 2.11 siehe C 2.2, S. 24 C 2.12 siehe C 2.7, S. 13 C 2.13 siehe A 58, S. 128 C 2.14 siehe C 2.7, S. 12 C 2.15 siehe C 2.7, S. 15 C 2.16 siehe C 2.2, S. 23 C 2.17 siehe C 2.7, S. 16 C 2.18 Deplazes, Andrea: Architektur konstruieren: Vom Rohmaterial zum Bauwerk. Ein Handbuch. Basel / Berlin 2005. S. 128 C 2.19 siehe C 2.18, S. 139 C 2.20 siehe C 2.18, S. 132 C 2.21a Stahl-Informations-Zentrum (Hrsg.): Dokumentation 548. Düsseldorf 1998, S. 21 C 2.21b siehe C 2.21a, S. 19 C 2.22 s. A 58, S. 214 C 2.23 Kolb, Josef: Holzbau mit System. Basel 2007, S. 103 C 2.24 Cheret, Peter u. a.: Informationsdienst Holz. Reihe 1 Teil 1 Folge 4. Düsseldorf / Bonn 2000, S. 16 C 2.25 siehe C 2.24, S. 17 C 2.26 Natterer, Julius u. a.: Holzbau Atlas Zwei. Düsseldorf 1991, S. 111 C 2.27 Hugues, Theodor u. a.: Detail Praxis. Holzbau. München 2002, S. 74 C 2.28 siehe C 2.27, S. 75 C 2.29 siehe C 2.23, S. 103 C 2.30a siehe C 2.26, S. 150 C 2.30b siehe C 2.26, S. 151 C 2.31a siehe C 2.26, S. 131 C 2.31b siehe C 2.26, S. 164 C 2.32a siehe C 2.26, S. 129 C 2.32b siehe C 2.26, S. 174 C 2.33 Landsberg, Heike u. a.: Holzsysteme für den Hochbau. Stuttgart / Berlin / Köln 1999, S. 103 C 2.34 MiTek Industries, Köln C 2.35 Herzog, Thomas u. a.: Holzbau Atlas. 4. Aufl., München 2003, S. 52 C 2.36 Pfeifer, Günter u. a.: Der neue Holzbau. München 1998, S. 140 C 2.37 siehe C 2.36, S. 120 C 2.38 nach: Schulitz, Helmut C. u. a.: Stahlbau Atlas. München / Basel 1999, S. 214 C 2.39 siehe C 2.33, S. 105 C 2.40a siehe C 2.24, S. 20 C 2.40b siehe C 2.23, S.103 C 2.41 siehe C 2.33, S.111 C 2.42 siehe C 2.23. Basel 2007, S. 59 C 2.43 Natterer, Julius u. a.: Holzbau Atlas Zwei. Nachdruck, München 1999, S. 62 C 2.44 – 45 siehe C 2.35, S. 53 C 2.46a siehe C 2.24, S. 19 C 2.46b siehe C 2.24, S. 18 C 2.47 Florack Bauunternehmung GmbH, Heinsberg C 2.48 Koncz, Tihamér: Bauen industrialisiert. Wiesbaden 1976, S. 59 C 2.49 siehe C 2.48, S. 61

C 2.50 – 51 Klebl AG, Neumarkt C 2.52 Kind-Barkauskas, Friedbert u. a.: Beton Atlas. München / Düsseldorf 2001, S. 122 C 2.53 Kaspar Röckeleien KG: Hochbau Stahlbeton-Skelettbau Firmenbroschüre, S. 6 C 2.54 Steinle, Alfred u. a.: Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau. Berlin 1995, S. 98 C 2.55 siehe C 2.54, S. 99 C 2.56 siehe C 2.54, S. 114 C 2.57 nach: Herr, Roland u. a.: Beton + Fertigteil Jahrbuch 2003. Gütersloh 2003, S. 142 C 2.58 siehe C 2.48, S. 51 C 2.59 Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e.V.: www.fdb-wissensdatenbank.de, Bonn 2008 Projekte S. 72 – 73, 75 S. 76, 77 oben S. 77 unten S. 78 – 79 unten, 80 – 81 S. 82 – 83 S. 86 – 88 S. 89 S. 90 S. 92 – 93 S. 96 – 97 S. 100 oben, 101 S. 100 unten S. 102, 104 – 105 S. 107 – 109

Arnaud Rinuccini, Paris s. A 58, S. 233 s. A 58, S. 234 Bill Timmermann, Arizona Shinkenchiku-sha, Tokio Tomio Ohashi, Tokio Hiro Sakaguchi / A to Z, Tokio Paul Ott, Graz Ignazio Martinez, Dornbirn Andrea Helbling, Zürich Shinkenchiku-sha, Tokio Fa. Todo Co., Tokio Philippe Ruault, Nantes Christian Richters, Münster

Paneelbauweise C 3.1 siehe C 2.6, S. 16 C 3.2 Rautaruukki, Oyi, Helsinki C 3.5 db 11 / 2002 C 3.6 Neumann, Dietrich u. a.: Frick/Knöll. Baukonstruktionslehre 1. 33. Aufl. Stuttgart 2002, S. 187 C 3.7 – 8 Cocoon Systemleichtbau AG, Basel C 3.9 Stahl-Informations-Zentrum: Dokumentation 588. Düsseldorf 2007, S. 15, C 3.10 Thyssen Krupp Bausysteme, Kreuztal C 3.12 Alcan Singen GmbH, Singen C 3.13 Luís Ferreira Alves, Oporto C 3.14 siehe C 2.24, S. 18 C 3.15 Firma Merk, Aichach C 3.17 siehe C 2.23, S. 132 C 3.18 siehe C 2.23, S. 113 C 3.19a siehe C 2.23, S. 121 C 3.19b siehe C 2.23, S. 127 C 3.19c siehe C 2.23, S. 123 C 3.20a siehe C 2.24, S. 30 C 3.20b siehe C 2.24, S. 31 C 3.21 siehe C 2.24, S. 24 C 3.22 siehe C 2.24, S. 22 C 3.23 – 24 siehe C 2.36, S. 203 C 3.25 siehe C 2.23, S.46 C 3.26 siehe C 2.18, S. 103 C 3.27 siehe C 2.24, S. 16 C 3.28 siehe C 2.23, S. 53 C 3.29 Lucia Degonda, Zürich / Sumvitg C 3.30 siehe C 2.23, S. 52 C 3.31 Steko-Holzbausysteme AG, Attelwil

C 3.32a C 3.32b C 3.33 C 3.34 C 3.36 C 3.37 C 3.38 C 3.39 C 3.40 C 3.41 C 3.42a C 3.42b C 3.43 C 3.44 C 3.45 C 3.46 C 3.47 C 3.48 C 3.50 C 3.52 C 3.53 C 3.54 C 3.55 C 3.56

siehe C 2.23, S. 134 siehe C 2.23, S. 135 siehe C 2.23, S. 126 siehe C 2.23, S. 122 siehe C 2.48, S. 54 siehe B 23, S. 56 siehe B 23, S. 61 siehe B 23, S. 63 siehe B 23, S. 62 Feldmann, Heinz u. a.: Beton-Bauteile für den Wohnungsbau. Düsseldorf 1993, S. 29 Schwerm, Dieter u. a.: Deckensysteme aus Betonfertigteilen. Bonn 1997, S. 27 siehe C 3.42a, S. 26 C 3.41, S. 23 siehe B 23, S. 72 Weber, Helmut u. a.: Porenbeton Handbuch. Planen und Bauen mit System. 5. Auflage, Gütersloh 2002, S. 193 siehe C 3.45, S. 195 Schwerm, Dieter u. a.: Deckensysteme aus Betonfertigteilen. Bonn 1997 Thomas Mayer Archive, Neuss Xella International GmbH, Duisburg Arbeitsgemeinschaft Ziegeldecke (Hrsg.): Informationsbroschüre Planen und Bauen mit Ziegeldecken, Recklinghausen Pfeifer, Günter u. a.: Mauerwerk Atlas. München / Basel 2001, S. 120 C 3.52 Hugues, Theodor u. a.: Detail Praxis. Großformatige Ziegel. München 2003, S. 28 siehe C 3.56, S. 29

Projekte S. 127 S. 128 – 131 S. 132 – 133 S. 134 S. 136 – 137, 139 S. 140 – 142 S. 144 unten, 145 – 147 S. 148 – 151 S. 152 oben links, 154 oben, 155: S. 156 – 157

Ralph Feiner, Malans Bruno Klomfar, Wien Hiroyuki Hirai, Tokio Anthony Vizzari, Chicago Picture Press / Thurmann, Hamburg Mathias Weissengruber, Kennelbach Richard Heinrich, München Frank Kaltenbach, München Ralph Feiner, Malans Serge Demailly, Saint-Cyr-sur-Mer

Raumzellen C 4.1 siehe C 2.48, S. 55 C 4.2 Claus Bach, Weimar C 4.3 Stahl-Informations-Zentrum (Hrsg.): Dokumentation 080. Düsseldorf 2001, S. 2 C 4.4 siehe C 2.21a, S. 25 C 4.5 siehe C 4.3, S. 4 C 4.6 Stahl-Informations-Zentrum (Hrsg.): Dokumentation 532. S. 35 C 4.7 ALHO Holding GmbH & Co. KG, Friesenhagen C 4.12 Sachers, Thomas: Beton Jahrbuch 2005. Gütersloh 2005, S. 105 C 4.14a siehe A 69, S. 61 C 4.14b siehe A 69, S. 60

235

Projekte S. 165 – 167 S. 169, 171 S. 172 – 173 S. 174 oben, rechts mitte S. 176 – 177 S. 178 – 179 S. 180 – 181 S. 182 – 183, 185 S. 186 – 187, 189 S. 190 S. 192 – 193

Dietmar Strauß, Besigheim Christoph Gebler, Hamburg Wofgang Haug, Eichenau Christian Richters, Münster Pietro Savorelli, Florenz Paul Wachol, New York Marko Huttunen, Lahti Ingnazio Martinez, Hard Per Johansen, Kopenhagen Steffen Jänicke, Berlin Tomio Ohashi, Tokio

Teil D Gebäudehüllen D Holger Knauf, Düsseldorf D 1.1 – 2 Hart, Franz u. a.: Stahlbau Atlas. Brüssel 1982, S. 338 D 1.3 xia Intelligente Architektur 01 – 03 / 2008, S. 58 D 1.4a Christian Richters, Münster D 1.4b Watts, Andrew: Moderne Baukonstruktion. Wien 2001, S. 71 D 1.5a siehe D 1.4b, S. 73 D 1.5b Christian Richters, Münster D 1.6 siehe A 18 D 1.7 siehe A 18, S. 92 D 1.8 siehe A 18, S. 64 D 1.9 Herzog, Thomas u. a.: Fassaden Atlas. München / Basel 2004, S. 236 D 1.10b Hisao Suzuki, Barcelona D 1.11a siehe D 1.9, S. 201 D 1.11b Chrisitan Schittich, München D 1.12 siehe D 1.9, S. 233 D 1.13a siehe D 1.9, S. 251 D 1.13b Jörg Hempel, Aachen D 1.14a siehe D 1.9, S. 257 D 1.14b Holger Knauf, Düsseldorf D 1.15 Margherita Spiluttini, Wien D 1.16 C 3.6, S. 272 D 1.17 Jan Cremers, München D 1.18 – 19 siehe D 3.6, S. 272 D 1.20 Schlorhaufer, Bettina u. a.: Cul zuffel e l‘aura dado – Gion A. Caminada. Luzern 2005, S. 50 D 1.21 Christian Richters, Münster D 1.22 Informationsdienst Holz, Düsseldorf 1992 D 1.23 siehe D 1.9, S. 107 D 1.24 siehe B 23, S. 27 D 1.25 siehe B 23, S. 57 D 1.26 Fehling, Ekkehard u. a.: Beton + Fertigteiljahrbuch 2007. Gütersloh 2007, S. 10 D 1.27 Heinrich Helfenstein, Zürich D 1.28a Alexander Reichel, München/Kassel D 1.29 siehe D 1.26, S. 10 D 1.30 Eloi Bonjoch, Barcelona D 1.31 siehe C 2.18, S. 55 D 1.32 siehe D 1.9, S. 66 D 1.33a siehe D 1.9, S. 69 D 1.33b Christian Gahl, Berlin D 1.34 Christian Richters, Münster D 1.35 Kaltenbach, Frank (Hrsg.): Transluzente Materialien. München 2003, S. 50 D 1.36 siehe D 1.35, S. 54

236

Verglaste Gitterschalen D 2.1 – 16 Jan Knippers, Stuttgart Projekte S. 214 links oben S. 214 rechts S. 215 links, rechts oben S. 215 rechts unten S. 216, 217 S. 218 unten S. 220 S. 222, 223

Christian Schittich, München Waltraud Krase, Frankfurt a. M. Christian Schittich, München MM Video-Fotowerbung, Kaufungen / Josef Gartner GmbH, Gundelfingen Josef Gartner GmbH, Gundelfingen Andreas Gabriel, München Kawasumi Architectural Photograph office, Tokio Hélène Binet, London

Teil E Entwicklungen E Robert Mehl, Aachen E4 Bernhard Friese, Pforzheim E5 Michael Heinrich, München E6 Archithese 2 / 2003, S. 54 E7 siehe D 1.26, S. 46 E 8 – 9 Archithese 2 / 2003, S. 50 E 12 Archithese 2 / 2003, S. 46 E 13 Archithese 2 / 2003, S. 48 E 14 Jussi Tiainen, Helsinki

Personenregister A aat+Makoto Yokomizo Architects Aillaud, Emile Amann & Gittel Architekten and8 Architekten, Aisslinger + Bracht Anderson Anderson Architecture Archea Associati Archigram Arets, Wiel Arn + Partner Arup Associates B Badger, Daniel Bage, Charles Ban, Shigeru Barkow Leibinger Architekten Bauersfeld, Walter Bearth & Deplazes Architekten Beaudoin, Eugène Behnisch, Günter Behrens, Peter Benoy architects Bessemer, Henry blank studio Bofill, Ricardo Bogardus, James Brenner, Klaus Theo Brodie, John C Caminada, Gion A. Chapuis Aregger Sloèr Christoph, Christian Ferdinand Coignet, Francois Conzelmann, John E. Cook, Peter

174 34 148 190 134 176 37 199 136 216 21 19 132 51 31 126, 152 29 33, 34, 37 23, 25 213 19 78 34, 35 20, 21 207 22 117 51 17 22 22 207

D Darby, Abraham Dietrichs, Richard Dietz-Joppien Architekten Dollmann + Partner Doecker

18, 19 32, 33 226 164 17

E Eames, Charles and Ray Eberstadt, Stefan Egeraat, Eric van Ehrenkrantz, Ezra Entenza, John Eyck, Aldo van

28, 29 160 196 35 29 35

F Fairbairn, William Ford, Henry Foster, Norman Fox and Henderson Fuksas, Massimiliano Fuller, R. Buckminster Furnier, Colin G Gangoly & Kristner Architekten Gehry, Frank O.

Gigante, José Manuel Gohm & Hiessberger Graser, Jürg Gropius, Walter Guggenbichler + Netzer H Habraken, Niklas Hadid, Zaha Haller, Fritz Hamonic + Masson Hara, Ville Hennebique, Francois Hertzberger, Herman Herzog & de Meuron Hild & Kaltwasser Hild und K.

90 54

35 205, 226 30, 43 72 228 22 35 207 123, 226 50, 144

I Ingenhoven Overdieck Kahlen Ito, Toyo

196, 200, 218 86

K Kaufmann Kaufmann, Hermann Kaufmann, Johannes Kaufmann, Oskar Leo Keim, Jochen Kikutake, Kiyonoru Kishi, Waro Kisho Kurokawa & Associates Kleihues, Joseph Paul Kollhoff, Hans Kurokawa, Kisho

96, 182 46 92 92 168 32 54 192 222 205 32, 192

L Labrouste, Henri Lacaton & Vassal Le Corbusier Lods, Marcel LOT / EKarchitecture M May, Ernst Mengeringhausen, Max Messerschmidt, Willy Mies van der Rohe, Ludwig Mitscherlich, Alxander Mitsubishi Jisho Sekkei Moneo, José Rafael Monier, Joseph N Neutra, Richard

20, 21 23, 25 10, 11, 35, 37 20 213 11, 26, 29, 30, 37, 212 207

113 128 96 23, 24, 25, 27, 34 172

O Otto, Frei ONV architects P Paxton, Joseph Peter, Christian Piano, Renzo Pritchard, Peter Thomas propeller z

20 102 11, 22, 23, 25, 29, 34, 51 29 178 23, 24, 25 30, 31, 61, 208 29 41, 56, 205 37 220 41 21 29

Prouvé, Jean

28, 51

Q Quinke, Albrecht

115

R Reichel, Alexander Rice, Peter Rocha, Joao Alvaro Rogers, Richard

106, 205 11, 30 113 10, 35, 36, 37

S Saarinen, Eero Safdie, Moshe Saulnier, Jules Schlaich, Jörg Schmitthenner, Paul Schneider & Schneider schneider + schumacher Schulitz, Helmut C. Sill, Klaus Sirola, Niko Snow, George W. SPP Architekten und Ingenieure Steidle, Otto Stirling, James Sturm und Wartzeck

29 32 20 31, 208 26 205 201, 214 37, 76 168 180 16 162 36 34, 35, 207 162

T Takamatsu Architects and Associates Taylor, Frederick Winslow Tectône architectes Thomas, Sidney Gilchrist Thompson, Peter U Urnammu Unmack, Axel Unterrainer, Walter Utzon, Jorn V Vinoly, Rafael Viollet-le-Duc Vitruv Voit, August W Wachsmann, Konrad Wagner, Christian Wagner, Martin Wilkinson, John Y Yamamoto, Riken

100 23, 25 156 19 18 15 17 140 36 51 15 15 18

20, 26, 27, 30, 208 96 23 18 82

11, 31, 208, 209 186 11, 28, 20 162 10, 29, 35, 37, 199 18 201

237

Sachregister 3D-Modellierungssoftware A Abluftfassade Abluftfenster Achsraster Achtelmetermaß Aluminiumprofil Anschlussformteil Anschlussfuge Arbeitsplattform Auflagerkonsole Ausbauraster Auskreuzung Aussteifungselement Aussteifungssystem B Balken Balkendecke Balkenschuh Balloon-Frame-Bauweise Bandraster Bauelement Bauhalbzeug Baukastensystem Bauroboter Baustellenlogistik Baustellenvorfertigung Bausystem Bauteilgruppe Betonfertigteil Betonfertigteilbau Betonpaneel Betonraumzelle Betonskelettsystem Betontafel Betontafelbau Betonverbundstütze Bibliotheque St.-Geneviève Blech Blechpaneel Block- / Strickbau Blockbalken Blockfundament Blockholztafel Bohlen Bolzen Braced or eastern frame Breitflanschprofil Breitflanschträger Brettschichtholz Brettsperrholz Brettstapelelement

209 199, 201 201 44, 45, 111 43, 45 27, 50 62 196 40, 41 42, 69, 110 45 54, 64, 66 54, 55, 64, 70, 71 54 15, 16, 61, 66, 117 66 63, 65, 69 16, 51, 67 35, 44, 45 11, 14, 20, 34, 40 43, 55, 56, 57 15, 26, 43, 45, 160 40, 41 208 41 10, 31, 42, 61 55, 57 22, 33, 50, 60, 124 208 22, 50, 119, 123 162, 163 52, 68 204 119 56 20 28, 64, 113, 227 51, 209 15 117 68 114 15, 61, 65, 67, 119 63, 36, 69, 114 16 56, 57 56, 57 51, 61, 66, 162 114, 119 115, 119

C CAD-Software 209, 227 CNC-Fräsen 40, 115, 227 Computer Aided Manufacturing (CAM) 227 Computer Numerically Controlled (CNC) 227 D Datenaustausch Deckenscheibe Deckenträger

238

208, 213 54, 70, 71, 119 19, 59, 113

Dehnfuge Demontage Diagonalverband Dichtmasse Dichtmittel Dichtprofil Dichtungsband Dichtwerkstoff Dickholzplatte Doppelfensterelement Doppelglasfassade Doppelwandsystem Dornierhaus Dreieckverband Druckverstrebungen Dübelverbindung Durchlaufträger Dynamische Relaxation E Edelstahldübel Einfeldträger Einlassdübel Eisen Elementdecke Elementfassade Elementierungsprinzipien

71 50, 55, 58 54, 58, 59, 60, 64 121 47, 114, 121, 196, 198 114 121 121 115, 119 201 199 121 28, 30 55 61 61, 115 54, 71, 115 208 205 54, 60, 71, 115 65 9, 15, 18, 20, 201 122,123 9, 10, 196, 197 43

F Fachwerk 15, 26 Fachwerkkonstruktion 17, 66 Fachwerkträger 29, 30, 31, 56, 57, 58, 59 Fachwerkverband 55 Falz 201, 202, 206 Fassadenbauteil 51, 201, 205 Fassadensystem 50, 160, 200 - Beton 204 - Glas 197 - Holz 203 - Klinkersteine 205 - Kunststoff 206 - Metall 201 - Naturstein 205 FE-Programm 209 Federprofil 203 Fenstersystem 199 Fertigteil 46, 52, 123 Fertigteilprodukt 50 Fertigungsanlage 41, 113 Finite-Element-Methode 208 Flächenraster 44 Flächentragwerk 122, 208 Flachglas 50, 198 Flachpressplatte 117, 118 Flachstahl 56, 63, 64 Floatglas 198 Folienkissen 206, 207 Formkasten 125 Formplatte 204 Formstahl 56 Formteil 201, 206, 207 Formteil-Außenwandbekleidung 201 Fugenabstand 203 Fugenausbildung 47, 112, 113, 121, 202 Fugenbereich 199

Fugenisolierung Fugenkreuzung Fugenmörtel Fügung Fundament Furnierschichtholz G Gasschmelzschweißen Geodätische Kuppel Geschlossene Systeme Geschossdecke Gipskartonplatte Gitterschale Gitterträger Glasfaser Glasfaserbewehrung Glasfasergewebe Glasfassade Glaspalast Gotische Kathedrale Großblockbauweise Großplattenbauweise Großtafel Großtafelbauweise Grundmodul M Gusseisen

41 121 59, 69, 120, 125, 205 31, 41, 50, 118, 207 14, 54, 70, 114, 125 62, 119, 162 58 31, 212 42, 43, 196 16, 59, 66, 67, 112 43, 66, 115, 117, 162 208, 209 121, 123 204, 207 227 207 198, 199, 206 20 15 34 24, 34 51, 110, 114, 123, 160 34, 110, 119, 120 44, 45 19, 21, 56, 62

H Hakenplatte 62, 63, 65, 67 Halbfabrikat 43 Halbfertigteilelement 123 Halsnaht 213 Halteanker 204, 206 Halteprofil 201 Hängeanker 204 Hauptsystem 45 Hauptträger 65 Hebewerkzeug 47, 55, 110, 125, 163 Heißluftverschweißung 201 Hochbausysteme 41 Hohldecke 123 Hohlglassteine 198, 199 Hohlprofil 55, 56, 57, 209 Hohlprofilstäbe 61 Hohlziegel 125 Holzbausystem 27, 51, 61 Holzblockbau 117 Holzfachwerkbau 41 Holzfaserplatte 51, 62, 118, 203 Holzlatten 64, 203 Holzmassivbauweise 162 Holzpaneel 67, 114 Holzrahmenbauweise 51, 116, 162 Holzrahmenelement 51, 63, 116, 118 Holzraumzelle 162 Holzskelettsysteme 61 Holzständerbauweise 64, 67, 111 Holztafelbau 114, 117, 208 Holzwandtafel 196 Holzwerkstoffplatte 50, 62, 114, 162, 203 Horizontalfuge 122, 124 Horizontalkraft 54, 59, 60, 67, 206 Hülsennagel 122 Hydrauliche Schalungssysteme 227

I Industrielle Revolution Industrielle Vorfertigung Informationsfluss Installationsraster Isolierglasscheibe Istmaß J Japanisches Haus Jespersen-System Jurte Justierhilfe Justierstützen K Kaltformen Kantholz Kastenfenster Kastenfensterfassade Kastenprofil Keilverschluss Klammer Klebedichtung Kleinprofil Kleintafel Kleintafelbauweise Klemmverbindung Klinker Knickaussteifung Knicksteifigkeit Knotenblech Knotenidentifizierung Knotenpunkt Knotenwinkel Köcherfundament Konsolen Konstruktionsraster Konstruktionsvollholz Konterlattung Kopfband Kopfplatte Kraftdichtemethode Kristallpalast Kuppel L Lademaß Langloch Längsverband Lasche Laschenknoten Leerrohrsystem Leichtbeton Linienmodell Lochstegträger Lufttransport M Mass Customation Maßeinheit Massenvorfertigung Massivholzbauteil Maßkoordination Maßlinien

18 33, 40 208 44, 45 198, 200, 209 47 17, 36 36 15 197 47 55 15, 26, 61, 64, 116 201 200 213 113 15, 161, 203 198 57 110, 114 110, 119 201 204, 205 64 56, 68, 198 57, 58, 59 209 31, 54, 58, 61, 69 209 69 36, 62, 71, 111, 204 45, 111 61 203 64 58, 59 208 20, 30 31, 208, 212 46 47, 201 64 64 209 119, 121 10, 25, 119, 121, 163 210 57 46 228 17, 44, 55 226 114 42, 43, 45, 226 44

Maßordnung Mauerroboter Mauerwerksbau Mauerwerkspaneel Mauerwerkstafel MDF-Platte Mehrfachverglasung Mehrschichtplatte MERO Knoten Modul modulare Ordnung Modularität Montage Montageabfolge Montageanleitung Montageaufwand Montagefuge Montagelehre Montageort Montagesystem Montageverbindung Montagevorgänge Multimoduln N Nagel Nagelplatte Nagelverbindung Nanotechnologie Netzgenerator Netzschale Nichttragende Fassade Niete Nomaden Normalbeton Normalprofil Nute O Obergurt Occident-Bauweise Offenes System Ordnungsprinzip Ortbeton Ortbetonelement Ortbetonergänzung OSB-Platte P Paneel Paneelbauweise - Beton - Holz - Mauerwerk, Ziegel - Stahl Paneelelement Parametrischer Entwurf Parametrisches Bauelement Passbolzen Pendelstütze Pfette Pfostenbau Pfosten-Riegel-Fassade Planungsmodul Platform Frame

44, 45, 226 228 40, 42, 227 124 46 64 198 203 30, 31, 43, 61, 65 44 20, 45, 196, 208 197 47 47 42 41, 112 200 47 41 41, 121 210 41 44 64, 67, 203 63, 64 64 228 212 208 196, 203, 205 56, 58 14 205 56, 57 122, 205 57, 61, 116 25 43 42, 44, 162 52, 120, 123, 125 204 121, 122, 123 62, 67, 117, 118 111, 201 42, 44, 110, 116, 122 119 114 124 111 50, 111, 114, 117, 196 228 228 65 68 66, 67, 113 15 197 44 16, 17, 67, 111

Plattenhalbzeuge 207 Pneumatisches Schalungssystem 227 Polycarbonat 206 Polyestergewebe 207 Polymethylmethacrylat 206 Porenbeton 119, 121, 122 Porenbetonelement 29, 121, 122 Portlandzement 25, 118 Pressleiste 197, 198 Pressleistenkonstruktion 198 Pressverfahren 51 Primärkonstruktion 27, 30, 32, 161 Primärstruktur 32, 36, 42 Profilblechtafel 112, 113, 161, 201 Profilglas 50, 198, 199 Profilglasbauteil 198 Profilleiste 201 Profilstahl 55, 56, 57 Profilträger 61 Projektionsverfahren 212 Pufferfassade 199, 201 Punkthalter 198 Punktlagerung 197, 198 PVC-P Folie 207 Q Querkraft Querrippe

58 111, 114

R Rahmenbau Rahmenecke Rahmenelement Rahmenkonstruktion Rahmensystem Randkonsole Randträger Raster Raumdiagonale Raumfachwerk Raumraster Raumzelle Raumzellenbauweise - Beton - Holz - Stahl Recyclingverfahren Rippe Roboter Rohmaß Rohstahl Rundholz Rundprofil Rundstahl

67, 114, 116 58, 64 116, 197 62, 111, 117, 197 69 209 56 33, 44, 51, 117, 209 61 31, 61, 208 44 22, 40, 51, 54, 160, 163 9, 41, 51, 52, 160 163 162 160 51 51, 58, 60, 113, 114 41, 228 47 51 15, 61, 117 56 59, 65

S Sandwichelement Sandwichkonstruktion Schadstoffemission Schalentragwirkung Schaltisch Schalung Scheibe Scherwand Schiffstransport

52, 60, 113, 161, 204 196 201 211 52 47, 52, 199, 204, 227 64, 70 58 46

239

Schindel Schlaufenbewehrung Schließringbolzen Schlitzblech Schottenbauweise Schraubbolzen Schraubverbindung Schweißen Schweißverbindung Schwelle Schwertransport SCSD-Programm Seilgehänge Sekundärstruktur Silikonfuge Skelettbauweise - Beton - Holz - Stahl Slim-Floor-Decke Sonderelement Spannmuffe Spannschloss Spanplatte Sperrholzplatte Spezialroboter Stabdübel Stabdübelsystem Stabnetz Stabschale Stabstahl Stabstruktur Stabwerk Stahl Stahlband Stahlbetonfertigteil Stahlbetonfertigteilstütze Stahlblech Stahlblechformteil Stahlgitterträger Stahllasche Stahlleichtprofil Stahlpaneel Stahlprofil Stahlrahmenbau Stahlraumzelle Stahlschalung Stahlschuh Stahlseil Stahlskelettkonstruktion Stahlsteindecke Stahlwinkel Ständerbau - amerikanisch Ständerprofil Steckdübel Stecksystem Steckverbund Stegdecke Stegplatte Stirnplatte Stoßfuge Strangpressverfahren Strebe Streckmetall

116, 203 124 111 61 45, 110, 119, 120, 122 61, 69, 113 47, 50, 58, 61, 210 58 57, 204, 207 15, 17, 66, 118, 121 46 35 47 42 205 43, 54, 55, 67 68 61 55 59 45, 52, 123, 204, 226 65 65 118, 203 27, 62, 64 40 63, 114, 115 65 31, 209, 212 208, 209, 211 56, 63, 125 212 54, 55, 229 9, 18, 40, 50, 209 64 47 69 29, 50, 62, 113, 201 65 123 64 30, 113 111 57, 59, 65, 111, 161, 201 111 161, 163 120, 123, 163, 205 64 64, 65, 66 41, 55, 56, 59, 61 125 62, 64 9, 15, 61, 67, 116 16 111 62 118, 160 118 122, 123 206, 207 210 25, 120, 121, 125, 197 206 64, 66, 67 201

Strukturraster Stützenfuß Stützenkopf Stützenraster Subsystem Sumerer Systembau T Tafelbauweise Teilsystem Toleranzausgleich Toleranz Tonne Torsionsbeanspruchung Torxschraube Traganker Tragschicht Transport Transportradius Transportrahmen Transporttraverse TT-Platte Typisierung U Überblattung Untergurt Unterzug Unterzugdecke Urformen

55 63 69 54 35, 45 14 9, 42, 50, 62, 196 25, 29, 41 42, 43, 196 197, 210 47, 121, 196, 207 208 56 203 47, 120, 206 70, 120, 121 45 46 47 47 69, 123 22, 23, 33, 42, 226 62, 66, 71 57, 61, 62 36 59 55, 56

V Verankerungsschlaufe Verbandstab Verbindungselement Verbindungstechnik Verbundblech Verbundelement Verbundfenster Verbundstab Verbundtafel Verdrängungskörper Vergusstafel Verkämmung Versatz Vierkantstahl Volldecke Vollholz Vollholzwandelement Vollwandträger Vorfabrikation Vorfertigungsgrad Vorhangfassade

122 58 62, 63, 64, 66, 207 28, 51, 62, 208 201 59, 201 201 57, 58 124, 125 123 124, 125 117 64, 66 56 123 51, 61, 66, 114, 203 51 57 40, 50, 66 41, 50, 111, 160, 210 160, 196

W Wabenträger Walzprofil Wandtafel Wärmedämmverbundsystem WBS 70 Wellblech Winkel Winkelprofil Winkeltafel

57 19, 43, 55, 56 42, 70, 114, 122, 203 160 21,34 17, 27, 113 63, 64, 65, 208 57, 58, 67 204

Winkelverbinder Z Zangenkonstruktion Zangenkopf Zellulosepulver Zelt Zementgebundene Spanplatte Ziegel Ziegel-Einhängedecke Ziegelelement Ziegel-Elementdecke Ziegel Träger Zikkurat Zweite-Haut-Fassade Zwischenrahmen

63 56 65 227 15, 17 118 14, 15, 25, 42, 124 125 124, 125 125 125 14, 15 199, 200 67