ETFE: Technologie und Entwurf 9783034609883

Table of contents :
Vom Schicksal neuer Technologien
Einleitung:Last, Lust, Macht
Erkundungen der Pneumatik: Ideen und Anwendungen in der Architektur
Das Material: ETFE
Risiko und Zuverlässigkeit
Weiche Konstruktionen
Die performative Haut
Klimakontrolle: Die variable Haut
Sicherheit
Die kommunikative Haut
Die Klimahülle
Die Zukunft von ETFE
Die Projekte
Die Autoren
Bibliografie
Register
Bildnachweis
Danksagung

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ETFE Technologie und Entwurf

ETFE Technologie und Entwurf Annette LeCuyer

Mit Beiträgen von Ian Liddell, Stefan Lehnert und Ben Morris

Birkhäuser Basel · Boston · Berlin

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Das beiliegende Muster ist eine Fluon ETFE-Folie von 250 μm Dicke, die für die Hülle des Nationalen Schwimmzentrums in Peking verwendet wurde. Wir danken der AGC Chemicals, die uns diese Muster freundlicherweise zur Verfügung gestellt hat.

Gestaltung: Esther Mildenberger, envision+ www.envisionplus.com Übersetzung aus dem Englischen: Christiane Böhme, Böhme Translations, Georgensgmünd Umschlagsfotografie: Ben McMillan Dieses Buch ist auch in englischer Sprache erschienen: ISBN 978-3-7643-8563-7 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. 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 oder von Teilen 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. © 2008 Birkhäuser Verlag AG Basel · Boston · Berlin Postfach 133, CH-4010 Basel, Schweiz Ein Unternehmen der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media Gedruckt auf säurefreiem Papier, hergestellt aus chlorfrei gebleichtem Zellstoff. TCF 8 Printed in Germany ISBN 978-3-7643-8562-0

987654321 www.birkhauser.ch

Inhalt

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Ian Liddell // Vom Schicksal neuer Technologien

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Einleitung: Last, Lust, Macht

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Erkundungen der Pneumatik: Ideen und Anwendungen in der Architektur

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Das Material: ETFE

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Stefan Lehnert // Risiko und Zuverlässigkeit

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Weiche Konstruktionen

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Die performative Haut

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Klimakontrolle: Die variable Haut

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Sicherheit

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Die kommunikative Haut

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Die Klimahülle

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Ben Morris // Die Zukunft von ETFE

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Die Projekte Die Autoren Bibliografie Register Bildnachweis Danksagung

Ian Liddell Vom Schicksal neuer Technologien

Nur selten gewann ein neues Material der Baubranche einen solchen Einfluss auf die Gestaltung und Funktionsfähigkeit von Gebäuden wie ETFE-Folie. Im vergangenen Jahrhundert gab es zahlreiche Beispiele für neue Materialien und Technologien, die von einfallsreichen Ingenieuren entwickelt wurden. In vielen Fällen waren diese Materialien für eine kurze Zeit sehr gefragt, um dann deutlich seltener verwendet zu werden. In den 1950ern wurden Betonschalen entwickelt und kamen in den 1960ern zur vollen Blüte, aber der Wandel in Gebäudeökonomie, Mode sowie die hohen Anforderungen an die Betontechnologie ließen sie obsolet werden. Textile Membranbauten waren in den 1980ern und 1990ern populär, sind aber seitdem wieder auf dem Rückmarsch. Ebenso kam es zu einer deutlichen Veränderung beim Gebrauch von Glas, als 1955 das Floatglas eingeführt wurde. Durch Härtungsund Beschichtungstechniken wurden größere verglaste Flächen möglich. Doch das Gewicht des Glases und Probleme mit Bruchstellen und Abdichtungen führten dazu, dass Überkopfverglasungen aus mehreren Schichten noch immer riskant und teuer sind. ETFE-Folienkissen bieten nun neue Möglichkeiten für leichte, feste und haltbare Gebäudehüllen, und die Verwendung von ETFE lässt sich noch ausbauen und weiterentwickeln.

Für mich begann alles im Jahre 1980, als Buro Happold an einer Studie über den Bau einer überdachten Stadt in der Arktis arbeitete, das Projekt „58 Degrees North“. Das Planungsgebiet lag im Norden von Alberta, 160 km nördlich von Fort MacMurray am Fluss Athabasca, wo Syncrude Ölsande abbaute. Das Klima dort ist rau mit sehr tiefen Temperaturen im Winter und Schwärmen lästiger Stechmücken im Sommer. Die Studie wurde von einem kanadischen Architekten, Arni Fullerton, geleitet, der die Hilfe vieler Fachleute aus Kanada und Europa in Anspruch nahm. Dazu zählten Frei Otto, eine von Ted Happold geleitete Forschergruppe aus dem Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen der Bath University sowie Mike Barnes von der City University in London. Weitere Berater waren der Kulturanthropologe Ed Van Dyke, der Botaniker Peter Thoday von der Bath University sowie ein Experte für den Einfluss von Licht und visuellen Reizen auf die menschliche Leistungsfähigkeit. Zu jener Zeit arbeitete die Ingenieurgruppe an einem Forschungsprogramm über Tragluftgebäude und die Verwendung von textilen Baustoffen. Von Seiten der Textilhersteller wurde viel Druck ausgeübt, damit eine PTFE-Glasfaser-Variante gewählt wurde. Nachdem das Team einige Sportstadien mit luftgetragenen Dächern besichtigt hatte, kamen wir zu

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1__58 Degrees North, eine im Jahre 1980 entworfene Stadt in der Arktis, sollte mit ETFE-Kissen umhüllt werden. /

dem Schluss, dass dieses Material – mit ungefähr 10 % Lichtdurchlässigkeit und Gewebebahnen, durch die das Licht gelblich gefärbt wurde – die falsche Lösung war. Wir waren der festen Überzeugung, dass die umschließende Membran für die Stadt in der Arktis das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts durchlassen sollte, damit die Bewohner in den kalten Wintermonaten Lichtreize erhalten und das Pflanzenwachstum ermöglicht würde. Weiterhin sollte die Verkleidung auch mindestens doppellagig sein, um eine gewisse Isolationswirkung zu gewährleisten und das Gefrieren des Kondenswassers an der Innenseite zu verhindern. Die offenkundigen Varianten dafür waren Glas oder starres, durchsichtiges Plastik, aber beide Materialien hatten erhebliche Nachteile. Ein Vertreter von DuPont aus der Schweiz schlug die Verwendung einer Fluorpolymerfolie, bekannt unter dem Namen Tedlar, vor. Wir schlossen dieses Material jedoch aus, weil es nicht feuerbeständig ist. Andere Möglichkeiten waren Teflon-FEP und ETFE, das von DuPont unter dem Markennamen Tefzel geführt wurde. FEP wurde bereits im Zoo von Arnheim getestet, ist aber sehr schnell gerissen. Der DuPont-Mitarbeiter erläuterte, dass ETFE wegen seines elastischen Verhaltens und einer beachtlichen Festigkeit infrage kommen könnte. An der City University wur-

den Zugversuche durchgeführt, und wir stellten fest, dass ETFE eine sehr eigenartige Kraft-Dehnungs-Kurve aufwies mit einem kleinen elastischen Bereich und einer Dehnung um 400 % bis zum Versagenseintritt. Diese Eigenschaft verlieh ETFE eine enorme Widerstandsfähigkeit und machte ein Zerreißen praktisch unmöglich, da sich die Rissspitze – das spitze Ende eines Risses, wo sich normalerweise durch die hohe Spannungskonzentration der Riss weiter ausbreitet – immer dehnte. Dem Planungsteam war klar, dass ETFE für unsere geplante luftgetragene Hülle, die 150.000 m2 überspannen sollte, die richtige Wahl war. Das Tragwerk war ein Seilnetz und die Verkleidung sollte aus ETFE-Folienkissen bestehen, die 1,8 m breit sind, so breit wie ein Folienbogen, und deren Kanten in Edelstahlprofilen mit EPDM-Gummidichtungen fixiert werden. Dieser Vorschlag wurde vom Vertreter des Bauherrn, Tom Chambers, Minister für Wohnungsbau und öffentliche Arbeiten im Staat Alberta, begeistert angenommen. Jedoch fiel kurz darauf der Ölpreis und die Expansion von Syncrude wurde gestoppt. Als sie zehn Jahre später wieder aufgenommen wurde, war durch die Robotertechnik der Bedarf an Arbeitern stark geschrumpft, und das Projekt wurde nicht verwirklicht.

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3 2__Grundriss der überdachten Stadt, die Unterkünfte für 10.000 Bergarbeiter bieten sollte / 3__Skizze Querschnitt /

Meine nächste Beschäftigung mit Folien begann 1987, als Buro Happold gebeten wurde, bei der Überdachung der Atrien des Londoner Chelsea-und-Westminster-Krankenhauses beratend tätig zu sein. Die Architekten hatten ein Gewebedach im Sinn, wir schlugen aber eine Aluminiumkonstruktion mit ETFE-Kissen vor, die eine bessere Lichtdurchlässigkeit und Wärmedämmung bieten würde. Die Atrien waren als Halb-Freiluft-Flächen geplant mit einem System, das durch einen Aufwärtsstrom die Frischluftzufuhr gewährleistet. Einige Zimmer des Krankenhauses, deren Fenster sich zu den Atrien hin öffneten, erhielten Licht und Frischluft von dort. Zu jener Zeit war ETFE-Folie bereits für einige Schwimmbadüberdachungen verwendet worden. Dafür hatte Vector Foiltec eine Aluminiumrahmenkonstruktion entwickelt, die dreilagige Folienkissen aufnehmen konnte. In unsere Dachkonstruktion, die auf Aluminiumbögen mit einer Spannweite von 18 m beruhte, waren Entwässerungsrinnen und die Luftversorgungseinheit integriert. Da man wegen der Verwendung eines neuen Materials an einem innerstädtischen Gebäude etwas nervös war, wurde der ETFE-Entwurf mit einer herkömmlichen Stahlkonstruktion verglichen, teils mit Stahlblech, teils mit Glas verkleidet. Es wurde eine detaillierte Langzeitkostenanalyse durchge-

führt, die ergab, dass ETFE-Folie mit geringen Wartungskosten und besserer Funktionsfähigkeit deutliche Vorteile bot. Das Dach wurde gebaut und hat bisher alle Erwartungen erfüllt. Dieses Projekt öffnete die Türen für die Verwendung von ETFE-Kissen an weiteren städtischen Gebäuden. Der verantwortliche Architekt für das Chelsea und WestminsterKrankenhaus, der sich sehr in die Detaillierung der Aluminiumelemente eingebracht hatte, war Ben Morris, der daraufhin zu Vector Foiltec wechselte und das Unternehmen zum Vorreiter der Branche machte. Das dritte Projekt, das ich erwähnen möchte, ist der Hampshire Tennis- und Sportclub. Das Planungsteam schlug vor, die Tennisplätze mit einem leichten, lichtdurchlässigen ETFE-Foliendach zu überdecken, das den Eindruck erwecken würde, die Plätze befänden sich im Freien, aber ohne die Unannehmlichkeiten durch blendendes Sonnenlicht, Wind und Regen. Nach der Beratung mit Ben Morris entschieden wir uns für ein Dach mit Spanndrähten, an denen ETFE-Kissen befestigt sind. Der Auftrag durch den Bauherrn umfasste auch die Entwicklung der Details, wobei leider für die Auswertung der Prototypen nur wenig Zeit zur Verfügung stand. Der Bau wurde 1995 fertig gestellt und die Tennishallen wurden ein großer Erfolg.

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4–5__Details der Außenwand mit ETFE-Verkleidung /

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Die äußeren und inneren Folien haben durch weiße Bedruckung noch eine Lichtdurchlässigkeit von 50 %. Dies beseitigt blendendes Licht und schafft ideale Bedingungen zum Tennisspielen. Daher sind im Sommer alle Innenplätze ausgebucht, wohingegen die kostenlosen Außenplätze kaum genutzt werden. Die Erfahrung mit diesen Tennishallen ermöglichte die Verwendung von ETFE-Kissensystemen auch mit anderen Seiltragwerken, was die Vorteile großer Spannweiten mit minimalen Tragwerken ausnutzte. Ich bedauere es immer noch, dass wir für den Millennium Dome keine ETFEFolie verwendet haben, aber zu jener Zeit war die Technologie noch nicht ausreichend entwickelt, um sie an einem Projekt mit so knapper Zeitplanung einzusetzen. Seit diesen frühen Anwendungen haben ETFE-Folienkissen alle Erwartungen hinsichtlich ihrer bemerkenswerten Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit erfüllt. Risse breiten sich selbst bei starkem Wind nicht aus und können mit ETFEKlebeband repariert werden. Obwohl das Betreten der Kissen nicht empfohlen wird, sind doch auf Dachkissen des Hampshire Tennis- und Sportclubs Fußabdrücke zu sehen, weil ein Wartungsarbeiter mit Profilsohlen dort entlanggegangen ist. Wir verfügen nun also über ein Material, das für den Bau großer Umwelthüllen verwendet werden kann und das mög-

licherweise auch den Traum von überdachten Städten wahr werden lässt. Aber wird die Technologie dem Beispiel anderer neuer Technologien folgen und wieder verschwinden? Derzeit besteht in allen Teilen der Welt ein Interesse an Gebäudehüllen aus ETFE-Kissen, und die Menge an verbauter Folie steigt mit jedem Jahr. Offensichtlich wird dieser Anstieg durch die ökologischen sowie Kostenvorteile vorangetrieben. Jedoch ist das Risiko von Rückschlägen auch stets präsent, falls es etwa zum Versagen des Systems oder teuren Nachbesserungen käme. Bei anderen neuen Technologien, wie den luftgetragenen Fabrikdächern, wurden die Versagensfälle heraufbeschworen, weil Bauleiter die Kosten senken wollten. Obwohl die ETFE-Technologie trügerisch einfach erscheint, bedarf sie doch einer gewissenhaften Planung und Ausführung, um Probleme zu vermeiden. Ingenieure und Bauunternehmen sollten sorgfältig ausgewählt werden. Vector Foiltec hat unermüdlich daran gearbeitet, Eigenschaften und Verhalten von ETFE zu verstehen und die Innovationen zu entwickeln, die dieser Technologie zum Erfolg verholfen haben.

Einleitung Last, Lust, Macht

Frühe Pneumatik Luft als Baumaterial zu nutzen, ist ein relativ neuer Ansatz in der Architektur. Während die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts von neuen Ideen bestimmt war, wurden in der zweiten Hälfte immer anspruchsvollere Bauvorhaben verwirklicht. Wie auch bei vielen anderen Entwicklungen in Architektur und Ingenieurwesen war dies das Ergebnis einer symbiotischen Verbindung zwischen Vorstellungskraft und der Anwendung neuer Technologien. Da pneumatische Bauten in der Architektur noch relativ neu sind, werden sie meist mit der Avantgarde in Verbindung gebracht, jedoch können sie über die Grenzen der Architektur hinaus auf eine lange Geschichte zurückblicken. Bilder aus Assyrien zeigen Krieger, die auf luftgefüllten Ziegenhäuten Flüsse überqueren,1 und bereits die Griechen und Römer stellten aus aufgeblasenen Tierhäuten Unterwasseratemgeräte und Luftmatratzen für ihre Soldatenlager her.2 Im 13. Jahrhundert hatte der Franziskanermönch Roger Bacon die Idee für einen Ballon, der leichter ist als Luft. Er kombinierte Elemente aus Mystik, Alchemie und wissenschaftlichen Untersuchungsmethoden und entwickelte die Vorstellung von „einer großen hohlen Kugel aus leichtem Metall, die in den Himmel steigen würde, wenn man sie mit

sehr dünner Luft aus der oberen Atmosphäre füllte“.3 Leonardo da Vinci, der Flugmaschinen zeichnete und wie viele Künstler des späten 15. Jahrhunderts seine Farben in Schweinsblasen aufbewahrte, war wahrscheinlich auch der erste Künstler, der die Ästhetik von Luft erkannte, als er mit luftgefüllten Schweinsblasen in einem kleinen Raum ein pneumatisches Umfeld kreierte.4 In der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts hat Pater Francesco Lana die Forschung vorangetrieben, indem er einen kugelförmigen Ballon aus dünnem Kupferblech beschrieb, der mithilfe eines Vakuums fliegen sollte.5 Diese Leichter-als-Luft-Ideen wurden 1783 zur Realität, als die Brüder Montgolfier, französische Papierhersteller und Hobbywissenschaftler, versuchten, „eine Wolke in einen Beutel einzuschließen,“ und einen mit Papier ausgekleideten Leinensack mit einem Durchmesser von 107 Metern und gefüllt mit erhitzter Luft aufsteigen ließen.6 Ihr Experiment wurde schnell zu einem großen Spektakel, als sie es ein weiteres Mal in Versailles dem König im Beisein von ungefähr 100.000 Schaulustigen vorführten, die zu diesem Ereignis herbeigeströmt waren „wie Pilger, die von einem Wunder gehört hatten“.7 Mit dem aus Baumwolle und Papier bestehenden Ballon von Versailles verknüpfte sich auch zum

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1–2__Holzschnitte aus dem Werk Scriptores rei militaris von 1532 zeigen, dass bereits die Römer aufgeblasene Tierhäute als Unterwasseratemgeräte und Luftmatratzen verwendet haben. /

ersten Mal eine Nutzlast, denn er trug ein Schaf, eine Ente und einen Hahn. Einige Monate später leitete ein weiterer Montgolfier-Ballon den bemannten Flug ein, und kurz darauf fuhren Jacques Charles und Nicholas Robert in einem mit Wasserstoff gefüllten Ballon aus Gummi-imprägnierter Seide.8 Ende 1783 wurde die Ballonfahrt, die zuvor nur in der Fantasie möglich war, „schnell zu einem beliebten, romantischen und allgegenwärtigen Abenteuer“.9 Der Ballon bildete eine untrennbare Verbindung zwischen Lust und Vergnügen einerseits und Macht andererseits. Obwohl der Montgolfier-Ballon, um dem König zu schmeicheln, mit goldenen Fleurs-de-Lis geschmückt war, schlussfolgerte ein Beobachter des Schauspiels, dass dieses Ereignis die soziale, moralische und politische Welt auf den Kopf gestellt habe, dass dadurch die Religion der Wissenschaft untergeordnet wäre und dass der Mensch nun Herrscher über die Natur sei. Im Nachhinein bestätigt der Historiker Simon Schama die tief greifenden Folgen des Ballonflugs in Versailles: „Statt nur privilegierten Augen zugänglich – wie das für Versailles üblich war –, konnte der Ballon zwangsläufig von allen Anwesenden bestaunt werden. Am Boden war es in gewisser Weise noch ein aristokratisches Schauspiel, aber in der Luft wurde es demokratisch. [...]

Es war ein unvorhersehbares Spektakel; die Zuschauermenge war bunt gemischt, impulsiv und freudig erregt. [...] Das Gefühl, dass die Zuschauer Augenzeugen eines befreienden Ereignisses – eines Vorboten einer unabhängigen Zukunft – waren, machte sie alle vorübergehend ebenbürtig.“10 Ungeachtet dieses demokratischen Spektakels wurden Ballons schon bald zu Instrumenten der Macht und für militärische Zwecke verwendet, einschließlich der Beobachtung von Schlachtfeldern aus der Luft und der Führung von Artillerieangriffen. Anfangs wurden sie von Napoleons Truppen genutzt, später in mehreren Konflikten sowie im Ersten Weltkrieg eingesetzt. 1849 wurden wiederum Ballons mit Nutzlast eingesetzt, als die Österreicher mit 200 kleinen Heißluftballons, die jedoch wegen unvorhersehbarer Winde wenig Wirkung hatten, Venedig bombardierten.11 Ballons wurden auch von Polarforschern zu Transportmitteln umfunktioniert, jedoch waren sie nicht steuerbar und fielen leicht den Launen der extremen Wetterverhältnisse zum Opfer. Der Ballon „Aerostat“ von Montgolfier wurde immer weiterentwickelt und war im Jahre 1900 zu einem zigarrenförmigen lenkbaren Luftschiff mit Steuerung geworden. Auf der Suche nach einem leichtgewichtigen Antriebssystem für diese Leichter-als-Luft-Schiffe wurden Kohle und Dampf

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3__Montgolfiers Ballon in Versailles im Jahre 1783 ehrte den König, symbolisierte jedoch auch die aufkeimende demokratische Macht. / 4__Aufblasbare Drachen wurden zu Zeiten der Napoleonischen Kriege bis hin zum Ersten Weltkrieg für die Luftaufklärung über den Schlachtfeldern genutzt. /

von Gas und dem Verbrennungsmotor abgelöst. Ebenso wie die Ballons wurden auch Luftschiffe in den Dienst des Militärs gestellt und im zivilen Bereich ermöglichte die gestiegene Nutzlast, dass Passagiere mehrere Tausend Kilometer über den Atlantik befördert werden konnten. Da die Luftschiffe aber mit Wasserstoff gefüllt waren, ereigneten sich mehrere Brandkatastrophen, und das Reise- und Tourismusgeschäft kam zum sofortigen Erliegen, als 1937 die Hindenburg in einem Feuerball vom Himmel stürzte. Trotzdem wurden während des Zweiten Weltkriegs weiterhin Ballons zu Erkundungszwecken und zum Bombardement, Luftschiffe zum Minenräumen und für die Aufklärung sowie aufblasbare Elemente zur militärischen Täuschung oder als provisorische Gebäude eingesetzt. In The Architecture of War stellt Keith Mallory fest: „Zwischen 1900 und 1945 entwickeln sich zwei Stränge der militärischen Bautätigkeit: Ein Strang betrachtete neue Entwicklungen wie den Panzer als eine Art Festung und variierte ihn immer weiter in diesem Sinne, während der andere Strang die quantensprungartigen Fortschritte in der Technologie für innovative Neuerungen nutzte.“12 Dieser zweite Strang konzentrierte sich auf die Leichtigkeit und bildete den Nährboden für Überlegungen, die über das Luftschiff hinausgin-

gen und bis zu Tragluftgebäuden für Verteidigungszwecke, für die Höhenforschung und den Wettlauf um die Eroberung des Weltalls reichten. Die Fortschritte in diesen Programmen sollten immense Bedeutung gewinnen, als sie den mächtigen Bereich der Militärmaschine verließen und dem zivilen Sektor und damit einer breiten Öffentlichkeit zugänglich wurden. Das Paradies als Leitbild Gleichzeitig mit der Entwicklung von Konzepten und Technologien in der Pneumatik gingen Versuche einher, eine ideale Umwelt sowohl gedanklich zu entwickeln wie auch zu erbauen. Eine der ältesten Vorstellungen ist die vom Paradiesgarten. Der Garten Eden, der im Alten Testament beschrieben wird und dessen Name sich vom hebräischen Wort für „Freude“ herleitet, ist ein in vielen alten Kulturen verwurzelter Begriff. Das Wort „Paradies“ impliziert einen Garten mit kreisförmiger Umfriedung. Sowohl im Garten Eden als auch im Paradies erscheint der irdische Garten abgegrenzt, wobei die angenehme Harmonie von Mensch und Natur innerhalb des Gartens im krassen Gegensatz zur feindseligen Umwelt außerhalb steht. Vor allem die Römer, die bereits durch beheizbare Räume ein künstliches Klima entstehen lassen konnten, strebten eifrig die Erschaffung eines Paradieses an.13

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5__Im Jahre 1901 gewann eines der ersten lenkbaren Luftschiffe einen Preis, indem es die 11 km lange Strecke von St. Cloud bis zum Eiffelturm und zurück innerhalb von 30 Minuten zurücklegte. / 6__Der Garten Eden stellt den Gegensatz zwischen dem harmonischen Miteinander von Mensch und Natur innerhalb des umschlossenen Refugiums und der feindseligen Umwelt außerhalb dar. /

Während der Renaissance entwickelte sich aus humanistischem Gedankengut eine weitere Vorstellung von der idealen Welt. Die Insel in Thomas Morus’ Buch Utopia, das im Jahre 1516 geschrieben wurde, war ein Ort mit einem perfekten sozialen und politischen System. Der Fokus des Buches sind die Beziehungen der Menschen untereinander und Utopia beschreibt ein abgeschlossenes Gebiet, in dem harmonische zwischenmenschliche Beziehungen den anderswo herrschenden rauen Verhältnissen gegenübergestellt werden – ähnlich dem Garten Eden. Zeitgleich entstanden während der Renaissance infolge des systematischen Studiums der Natur botanische Gärten, der erste 1543 in Padua, die die ganze Welt an einem einzigen Ort zu versammeln suchten. Diese frühen, zu wissenschaftlichen Zwecken errichteten Versionen des Gartens Eden entwickelten sich weiter durch die Möglichkeit, in Gewächshäusern ein künstliches Klima für die Pflanzenzucht zu schaffen. In einer 1654 von Sir Hugh Platt veröffentlichten Abhandlung über Pflanzenzucht und Gartenbau im Gewächshaus mit dem Titel The Garden of Eden wurde das geheiligte Idealbild scheinbar der profanen Realität untergeordnet, obwohl „Gartenbau im Gewächshaus noch immer ein Hauch heidnischer Zauberei umgab“.14 Während des 18. Jahrhunderts

rückte das Weltliche stärker in den Vordergrund, wie dies zuvor auch schon bei der Pneumatik der Fall war. Die Briten und Holländer finanzierten Expeditionen, um in der ganzen Welt Samen und Pflanzen zu sammeln, errichteten zu Hause immer ausgeklügeltere Gärten und Gebäude, um diese unterzubringen, und erschufen damit eine wahre „Umweltmaschine“. Einen Privatzoo und Gärten in der Nähe von Leiden beschrieb der schwedische Naturforscher Carl Linné als „Meisterwerke der Natur unterstützt von der Kunst“.15 Der Mensch arbeitete tatkräftig an der Errichtung einer umgrenzten perfektionierten Welt, wie sie auch der Garten Eden sein wollte. Als 1817 John Claudius Loudon, ein Unternehmer im aufkeimenden Gartenbaugeschäft, die Fähigkeit der Treibhäuser lobte, „mitten im Winter Frühling und Sommer zu zeigen […] und den Menschen zum stolzen Herrscher über die Natur zu machen“, hatte sich die harmonische Balance des paradiesischen Idealbilds bereits deutlich verlagert. „Dieses Streben nach Imagination einer Umwelt“16 in Verbindung mit der Abschaffung der Glassteuer in Großbritannien 1840 und der Entwicklung der Massenproduktion von Glas führte zu einem enormen Zuwachs bei der Errichtung von Treibhäusern, die durch den Einbau von Heizung, Belüftung und Beschattungssystemen ein künstliches mildes Klima für

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7__Die botanischen Gärten der Universität Leiden, dargestellt 1718, zählten zu den ersten Versuchen der Menschen, die Natur in einem erbauten, weltlichen Garten Eden einzuschließen. /

Pflanzen schufen, sowie von verglasten Laubengängen und Atrien, die auch den Menschen diese Vorzüge näherbrachten. Die technologischen Fortschritte, die im 19. Jahrhundert die großen Treibhäuser für den Gartenbau erst ermöglichten, gipfelten 1851 in der Errichtung des Crystal Palace, der von dem Gärtner Joseph Paxton entworfen wurde und die Herrschaft des Menschen über die Natur in eine offenkundige Darstellung politischer und wirtschaftlicher Macht verwandelte. Dieser perfekte und harmonische Garten Eden war ein Symbol für das Empire, und seine Früchte waren die weltweit größte Sammlung von Menschenhand geschaffener Waren und beweglicher Güter, die es je gab. Die Natur war nicht völlig aus diesem als Handelszentrum dienenden Garten verbannt, denn an seinem Standort im Hyde Park beherbergte das Gebäude selbst ausgewachsene Bäume. Der enorme Eindruck dieses bis dahin größten Naturgehäuses wurde von Richard Lucae, einem deutschen Kritiker des 19. Jahrhunderts, festgehalten: „Wie in einem Kristall gibt es kein wahres Innen und Außen mehr. Die zwischen uns und der Landschaft errichtete Grenze ist fast nicht erkennbar. Wenn wir uns vorstellen, dass Luft wie eine Flüssigkeit ausgegossen werden kann, dann hat sie hier, nachdem sie den Hohlkörper, in den sie gegossen wurde, völlig ausgefüllt hat, einen festen

Zustand angenommen. Wir finden uns wieder in einem aus der Atmosphäre herausgeschnittenen Segment. Meiner Meinung nach ist es außerordentlich schwierig, die Wirkung von Form und Größe in diesem immateriellen Raum deutlich wahrzunehmen.“17 Lucaes Sprache und die Anspielung auf die Schöpfungsgeschichte, bei der das Himmelsgewölbe allerdings von Menschen erschaffen wurde, sind ein Ausblick auf die pneumatischen Bauten, die erst im 20. Jahrhundert entstehen sollten. Auch war der Crystal Palace – in nur sechs Monaten erbaut, während der fünfmonatigen Weltausstellung begeistert genutzt und danach rasch abgebaut – ebenso wie Montgolfiers Ballon eine scheinbar spontane und flüchtige Erscheinung. Dieser neue, sowohl reale als auch unglaubliche Eindruck von der Leichtigkeit der Gebäude trug entscheidend zum Entstehen pneumatischer Formen in der Architektur bei. Während des 20. Jahrhunderts mischten sich die Erkundungen der Pneumatik18 mit den Visionen einer perfekten Welt, und es entstanden völlig neue Konzepte und Anregungen für die gebaute Umwelt, von denen jede den Wunsch nach Vergnügen, die Notwendigkeit politischer und militärischer Macht und den Umgang mit Last auf ihre eigene Art miteinander verknüpfte.

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8__Der Crystal Palace aus dem Jahre 1851 ließ das Streben der Architektur nach Leichtigkeit, das das 20. Jahrhundert dominieren sollte, bereits erahnen. /

1__ Adriaan Beukers und Ed van Hinte. Lightness (Rotterdam: 010 Publishers) 1998, S. 157. 2__ Leonard C. Bruno. The Tradition of Technology (Washington DC: The Library of Congress) 1995, S. 18. 3__ Roger N. Dent. Principles of Pneumatic Architecture (New York: Halstead Press Division, John Wiley + Sons, Inc) 1972, S. 24. Bezieht sich auf History of Airships von B. Clarke. 4__ W. Sharp. „Air Art,“ Architectural Design (März 1968) S. 99. 5__ Dent, a. a. O., S. 24. 6__ Bruno, a. a. O., S. 209. 7__ Simon Schama. Citizens – A Chronicle of the French Revolution (New York: Alfred A. Knopf) 1989, S. 124. Die deutsche Ausgabe erschien unter dem Titel Der zaudernde Citoyen – Rückschritt und Fortschritt in der Französischen Revolution (München: Kindler) 1989. 8__ Bruno, a. a. O., S. 109. 9__ Ebd. S. 209. 10_ Schama, a. a. O., p. 131. 11_ Beukers and van Hinte, a. a. O., S. 154. 12_ Keith Mallory und Arvid Ottar. The Architecture of War (New York: Pantheon Books) 1973, S. 269. 13_ John Hix. The Glass House (London: Phaidon Press Ltd) 1974, S. 9. 14_ Ebd. S. 10. 15_ Ebd. S. 13. 16_ Ebd. S. 19. 17_ John McKean. The Crystal Palace (London: Phaidon Press Ltd.) 1994, S. 32. 18_ Der Ausdruck „pneumatic imagination“ [hier übersetzt als „Erkundungen der Pneumatik“] wurde entnommen aus einem Aufsatz von Marc Dessauce mit dem Titel „On Pneumatic Apparitions“ in The Inflatable Moment (New York: Princeton Architectural Press and The Architectural League of New York) 1999, S. 13.

Erkundungen der Pneumatik Ideen und Anwendungen in der Architektur

Der erste Vorschlag für ein pneumatisches Gebäude kam von Frederick William Lanchester, einem englischen Ingenieur, der sich 1917 den Entwurf für ein Feldlazarett patentieren ließ. Dieses Stoffzelt ohne Stangen oder herkömmliches Tragwerk sollte von einem geringen Luftdruck gehalten und über Luftschleusen betreten werden. Gut 20 Jahre später entwarf er in Zusammenarbeit mit seinem Bruder, einem Architekten, ein pneumatisches Ausstellungsgebäude mit einem Durchmesser von 300 m, das durch Luftdruck getragen und von einem Seilnetz gehalten wurde.1 1942 haben auf Veranlassung des War Production Board der Vereinigten Staaten der Ingenieur Herbert H. Stevens und der Planer Al Bush eine Flugzeugfabrik mit einer lichten Weite von 366 m entworfen, die mit 1,2 mm dünnen, luftgetragenen Stahlblechen realisiert werden sollte.2 Da aber die Technologie noch weit hinter der Vorstellungskraft zurückblieb, wurden all diese Projekte nicht verwirklicht. Leichtigkeit Buckminster Fuller, dessen Arbeit als Berater für Industrie und Regierung durch sein weitreichendes, visionäres Denken bestimmt war, trug viel zur Entwicklung der Leichtbauten bei. Fuller lenkte die Aufmerksamkeit auf das Gewicht von

Gebäuden, indem er es mit den effizienteren Schiffen, Luftschiffen und Flugzeugen verglich. Mehrmals entwickelte er Entwürfe und Prototypen für leichte, transportable Bauten für militärische Zwecke und nach dem Zweiten Weltkrieg publizierte er Konzepte, mit denen Militärtechnologie für zivile Anwendungen nutzbar gemacht werden sollte. Last und Lastabtrag wurde für Fuller zum beherrschenden Thema. Das Konzept der Leichtigkeit, also mit weniger mehr zu erreichen, war sowohl für die Wirtschaftlichkeit als auch für die ökologische Verantwortung ein entscheidender Faktor. 1951, lange bevor Nachhaltigkeit zum Leitmotiv ökologischer Verantwortlichkeit wurde, prägte er den Begriff „Raumschiff Erde“,3 der unseren Planeten als weltlichen Garten Eden betrachtet, einen umgrenzten und guten Ort, an dem das Überleben vom harmonischen Gleichgewicht zwischen Mensch und Natur abhängt. Dieses dauerhafte Thema seiner Arbeit kam erneut 1969 in dem Buch Utopia or Oblivion4 zum Ausdruck, in dem das Idealbild dem möglichen Misserfolg gegenübergestellt wurde. Während seines gesamten Lebens versuchte Fuller, seine umfassende ökologische Philosophie in Entwürfe umzusetzen. Seine frühen Recherchen für die Serie der „Lightful Houses“ konzentrierten sich auf neue Arten des Massenwohnungsbaus, die sowohl leicht

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1__Der Entwurf des Dymaxion-Hauses von Buckminster Fuller aus dem Jahre 1929 sah pneumatisch vorgespannte Bauteile vor. / 2__Grundriss, Isometrie und Ansicht /

als auch „paradiesisch“ reizvoll und hell erscheinen sollten. Es war angedacht, die Häuser, die aus zugbeanspruchten Konstruktionen bestehen und aus neuartigen leichten, vorgefertigten Materialien hergestellt werden sollten, mittels Helikopter an ihren Standort zu transportieren und wie Luftschiffe zu vertäuen. Daraus entwickelte sich 1929 das Dymaxion-Haus – der Name ist eine Kombination aus den Wörtern Dynamik und Maximum –, ein Einfamilienhaus für die Massenproduktion, entworfen als Analogie auf ein natürliches System wie ein Baum oder ein Mensch. Der zentrale Mast des Hauses sollte aus Duralumin-Röhren bestehen, mit Pressluft gefüllt und mit Klaviersaitendraht in Dreiecksform bespannt – ähnlich dem Mast eines Schlachtschiffes oder dem Landemast für ein Luftschiff. Die zwischen den Dreieckslagern eingespannten Bodenplatten bestehen aus zwei mit Druckluft gefüllten, flexiblen Hüllen, von denen die obere aus einer Art synthetisch hergestelltem Leder sein könnte.5 Das Dymaxion-Haus wurde nicht verwirklicht und zu der Zeit, als aus dem Konzept die ersten Prototypen des WichitaHauses entstanden, die 1944–46 erbaut wurden, spielten pneumatische Systeme in der Konstruktion keine Rolle mehr. Fullers Entwicklung leichtgewichtiger geodätischer und Tensegrity-Bauwerke half dabei, dass Wissenschaftler

Parallelen zu Strukturen aus der Natur erkannten und erforschten.6 Die Doppelbedeutung räumlicher Tragwerke wurde mit folgenden Worten beschrieben: „Als technische Artefakte zielten sie auf maximale Effizienz im Verhältnis Volumen zu Gewicht, Materialverbrauch zu nutzbarer Oberfläche und Aufbauzeit zu Mobilität ab. Als soziokulturelle Alternative zur typischen rechteckigen Architektur kristallisierte sich die Kuppel als Traum der Gesellschaft von einem von Zwängen und Bevormundung befreiten Leben heraus.“7 Bei der Zusammenarbeit zwischen Buckminster Fuller und Berger Brothers aus New Haven, die leichte Kuppeln aus pneumatischen Sandwich-Paneelen herstellten, die aus einer doppelwandigen, mit Stegen verbundenen Membran bestanden, trafen pneumatische und geodätische Prinzipien aufeinander.8 Das verwendete Material wurde in einem einzigen Webvorgang hergestellt und war zeitgleich von Goodyear in den USA unter dem Markennamen „Airmat“ und vom militärischen Research and Development Establishment in Cardington, Großbritannien, entwickelt worden.9 Paradies und Raumzellen Fuller entwickelte auch das Eden-Projekt, eine Studienreihe über geodätische Bauten, zu denen ein 1962 in den Hügeln

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3__Buckminster Fullers Prototyp einer pneumatischen, geodätischen Kuppel bestand aus einer doppelwandigen, einlagigen Textilmembran. / 4__Der Pavillon der USA für die Weltausstellung 1967 in Montreal, entworfen von Buckminster Fuller, war eine zweilagige, geodätische Kuppel von 76 m Durchmesser, die mit transparenten Acrylplatten verkleidet war. /

von Hollywood errichtetes Haus und der aus einem Stahlgerüst bestehende, mit Acrylglas verkleidete Pavillon der USA für die Weltausstellung 1967 in Montreal gehörten. In diesen Gebäuden, in denen das umfriedete Paradies als gebautes Himmelsgewölbe interpretiert wurde, „strebte Fuller nach der optimalen Ausbildung geodätischer Kuppeln als ‚environmental controls’, als Raum- und Klimahüllen, als Regler und Ventile des gewünschten Austauschs mit der Umwelt. [...] Die Idee galt dem Zusammenwirken mit der Natur“.10 Zwar waren sie nicht luftgetragen, dennoch wurden diese Bauwerke als pneumatische Kuppeln konzipiert11 und unter der Bezeichnung „Zellen“ von Fuller vorgestellt. Der Begriff „Raumzellen“, die sowohl pneumatisch als auch kurzlebig sind, erwies sich als einleuchtende Metapher für Fullers Feldzug für Leichtigkeit und machte den Zusammenhang greifbar, den er schon 1938 in seinem Buch Nine Chains to the Moon aufgestellt hat, worin er folgende Formel festhielt: Effizienz = mehr machen mit weniger. Das bedeutet: Effizienz ephemerisiert.12 Fullers Fotomontage von einer 3,2 km großen Kuppel über Manhattan aus dem Jahre 1960 erweckte das Interesse der Medien, war aber nicht der erste Vorschlag für eine großformatige Überdachung öffentlicher Flächen. Schon zuvor hatte

der junge deutsche Architekt Frei Otto eine „Stadt in der Antarktis“ unter einer riesigen Seilnetzkonstruktion vorgestellt, nur eines einer Vielzahl von nicht umgesetzten Projekten für menschliche Siedlungen in extremen Klimata, mit denen sich Otto beschäftigte. Auf diese Studien zurückblickend unterstreicht Otto Fullers Ansicht, wonach das Flüchtige materiell effizient und ökologisch nachhaltig ist: „Unsere Großhüllenprojekte für die Arktis oder unsere Schattendächer für die Wüste waren bewusst utopisch, als Nichtbauten geplant. Die ersten stammen von 1951/52. Ich habe sie in extrem unwirtlichen Gegenden angesiedelt, um zu zeigen, dass paradiesische Umfelder auch dort machbar geworden sind. […] Ich kann mir zum Beispiel solche Utopien auch nur dann realisiert vorstellen, wenn sie extrem leicht gebaut sind, die Erde weder physisch, chemisch noch visuell belasten und rückstandlos beseitigt werden können.“13 Am Institut für Leichte Flächentragwerke in Stuttgart, das Otto 1964 gegründet hatte, formulierte er die Prinzipien und Theorien aller Arten von leichten Flächentragwerken und untersuchte die Möglichkeit, Luft als Bauelement zu nutzen. Aus seinem Verständnis für Biologie heraus, das zunächst intuitiv und empirisch war und sich später durch die enge Zusammenarbeit mit dem Biologen Johann-Gerhard Helm-

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5__Buckminster Fullers Kuppel über Manhattan stellte eine klimatische Hülle von der Größe einer Stadt dar. / 6__Frei Otto studierte Blasen und Pneus als natürliche Konstruktionen mit maximaler Effizienz. /

cke aus der Stuttgarter Forschungsgruppe „Biologie und Bauen“ weiterentwickelte, schlussfolgerte Otto, dass alle Zellen flüssigkeitsgefüllte Membranen sind, entweder mit Luft gefüllte Pneus oder mit Wasser gefüllte Hydros. Experimente mit Seifenblasen, den natürlichen Pneus, zum Ermitteln der optimalen Form wurden in seiner 1962 veröffentlichten, umfangreichen Abhandlung Zugbeanspruchte Konstruktionen dokumentiert, in der er „Luft als den leichtesten aller Baustoffe“14 Vorschub leisten wollte. Für Otto hatten die Blasen nicht nur eine Auswirkung auf das Bauen und die Umwelt, sondern waren als Symbol des Ephemeren auch politisch belegt. Seine Vision eines „sanften Daches wie eine Wolkenlandschaft“15 war eine Reaktion auf die Vorliebe der Nationalsozialisten für Monumentalarchitektur einige Jahrzehnte früher und eine Antwort auf die darauf folgende Materialzerstörung im Zweiten Weltkrieg. Winfried Nerdinger merkte an, dass sowohl Sigfried Giedion als auch das Bauhaus die Entfaltung der modernen Architektur als einen Prozess der Entmaterialisierung feierten, „eine ‚Philosophie‘ des Leichtbaus mit gesellschaftlichen Bezügen entwickelten allerdings neben Frei Otto nur ganz wenige, darunter insbesondere Buckminster Fuller, der das Gewicht der Bauwerke als Maß für den Entwicklungsstand nicht nur

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der Industrialisierung, sondern auch des Menschen definierte“.16 Wie auch bei Fuller konzentrierte sich Ottos Schaffen ebenso sehr auf die Psychologie der „heiteren Improvisation“17 wie auf die natürlichen Prinzipien des Leichtbaus. Ebenso wie Fullers konstruktive Entwürfe Parallelen zur Natur aufwiesen, waren auch Seifenblasen – als Gebilde mit maximaler Effizienz bei minimalem Materialbedarf – erstklassige Beispiele für die Ökonomie der Mittel in der Natur. Obwohl sich Otto mit Blasenstrukturen ausgiebig beschäftigte, war das 1966 erbaute Hochspannungs-Versuchslabor in Köln das einzige seiner pneumatischen Bauwerke, das realisiert wurde.18 Von größerer Bedeutung waren die zahlreichen Entwürfe ab 1941, zu denen neben Blasen in der Größe ganzer Städte auch aufblasbare Flugzeuge und der „Airfish“ sowie Industrie- und Kongresshallen zählten. Mit Ottos Vorschlägen für große luftgetragene Gewächshäuser, in denen Tragwerk und Gebäudehülle mit der Natur zu einer Vision eines Gartens Eden des 20. Jahrhunderts verschmelzen, schließt sich der Kreis wieder. Verbundkonstruktionen und variable Gebäudehüllen Zusätzlich zu den Aufzeichnungen über Ottos eigene Forschungen ist Zugbeanspruchte Konstruktionen ein Kompen-

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7__Frei Ottos Studie zu einem luftgetragenen Gewächshaus aus dem Jahre 1965 stellte eine große Hülle für die Natur vor. / 8–10__In den 1960er Jahren entwickelte der Physiker Nikolaus Laing eine Reihe mehrlagiger Gebäudehüllen aus Folie mit veränderlichen Isoliereigenschaften, die durch variierbaren Luftdruck geregelt wurden. 8 Die pneumatische Wand in geschlossener Position, rechts im Bild, sorgt für eine reflektierende Oberfläche an der Außenseite. 9 Das Zweikammernsystem bietet eine höhere Wärmedämmung. 10 Das geschlossene Zweikammernsystem, rechts im Bild, wirkt nachts als „Schwarzer Strahler“. /

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dium über aufgeblasene Objekte, Gebäude und Konstruktionen, die von Segeln, für ihn die ältesten pneumatischen Strukturen, über Planschbecken bis zu Satelliten reichten. Es enthält auch zwei Themenbereiche, die in den letzten Jahrzehnten zu den bedeutendsten Gebieten der Leichtbauforschung in der Architektur werden sollten – pneumatisch gespannte, allseitig geschlossene Hüllen, die eine verhältnismäßig flache Form haben,19 sowie Verbundkonstruktionen, bei denen Pneus mit Skelettbauten kombiniert werden. Frei Otto stellt einen direkten Zusammenhang zwischen solchen Verbundkonstruktionen und der Natur her, indem er die folgenden Beobachtungen macht: „Die Konstruktion tierischer und menschlicher Körper ist eine zusammengesetzte Bauweise aus einzelnen biege- und druckfesten Teilen (Knochen, Gräten, Gerippe), die von einer Fülle von Zugkörpern wie Sehnen und Häuten umgeben werden [...]. Die Muskeln bilden Gewebepakete und sind wieder von Häuten eingeschlossen [...]. Da die Gewebe, deren Einzelzellen unter Blutdruck stehen, die sie umschließenden Häute ähnlich belasten wie Gas- oder Flüssigkeitsdrücke, ist es nicht erstaunlich, dass alle von Häuten einge- schlossene Gewebe-Körper pneumatisch bildbare Formen sind, sodass die offensichtliche Formenverwandtschaft aller pneumatischen Konstruktionen

mit diesen Naturformen nicht zufällig, sondern konstruktiv bedingt ist.“20 Auf einem Kolloquium am Institut für Leichte Flächentragwerke in Stuttgart stellte der Physiker Nikolaus Laing 1967 Studien über mehrschichtige dynamische pneumatische Hüllen vor, die die Menge der für Heizung und Kühlung benötigten Energie reduzierten sollten. In der Juni-Ausgabe von Architectural Design des Jahres 1968 wird Laings beweglichen Folien, die zum Teil metallisch beschichtet waren, die Fähigkeit zugeschrieben, „Lufttemperatur, Helligkeit, Feuchtigkeit, Regen und Luftzirkulation exakt regulieren zu können, wobei die Sonneneinstrahlung, abgesehen von einer unbedeutenden Menge konventionell erzeugten Stroms für Steuerungszwecke (Luftdruck zur Montage der Membranelemente), die einzige Energiequelle ist“. Unter der Annahme, dass die Fantasien der früheren Jahrhunderte noch sehr präsent sind, schlussfolgert der Text: „In Neufundland kann ein tropisches Klima entstehen und in der Sahara können Temperaturen um den Nullpunkt erreicht werden [...], womit sich die menschlichen Siedlungsgebiete über die derzeit bevorzugten Regionen hinaus ausdehnen könnten. Es gäbe damit ein preiswertes und transportables Element, das alle Funktionen der herkömmlichen ‚eifrigen‘ Klimakontrolle

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[environmongery] vereint.“21 Es sollte jedoch noch mehr als 30 Jahre dauern, bis dieses Konzept einer dünnen, dynamischen Folienhülle für dauerhafte Gebäude realisiert werden konnte. Die ersten pneumatischen Bauwerke Obwohl Buckminster Fuller und Frei Otto sowohl die Forschung an pneumatischen Strukturen vorantrieben als auch kräftig die Werbetrommel dafür rührten, setzten andere diese Prinzipien in die Realität um. Dem Ingenieur Walter Bird wird die Errichtung der ersten Tragluftgebäude zugeschrieben. Während seiner Arbeit für das Cornell Aeronautical Lab hat Bird erfolgreich erste Radarantennen in Form von Luftkissenkonstruktionen auf Stahlringen entworfen.22 Er wurde daraufhin im Jahre 1946 von der US Air Force damit beauftragt, Gebäudehüllen für Radarfrühwarnantennen zu entwickeln, die transportabel und für Radarsignale transparent sein sollten, aber gleichzeitig vor den rauen Bedingungen in der Arktis schützten. Nach den erfolgreichen Tests der Prototypen von luftgetragenen Radoms im Jahre 1948 wurden während der 1950er Jahre mehr als 100 dieser Gebäude aus synthetischen Fasern wie Nylon und vinylbeschichtetem Terylen, Neopren oder Hypalon errichtet.23 Aufgrund der

11__Walter Birds Prototyp des Radoms, der 1948 zum Schutz der Radarantennen vor den extremen Verhältnissen in der Arktis entwickelt wurde, war der Startschuss für zahlreiche pneumatische Konstruktionen für militärische Zwecke. / 12–13__Das LIFE Magazine machte im Jahre 1957 die luftgetragenen Schwimmbadüberdachungen von Birdair als klimatische Hüllen bekannt. / 14–16__Das Boston Arts Center Theater von 1959 besaß ein luftgefülltes Kissen von 44 m Durchmesser, das von einem Stahlrahmen gehalten wurde. /

erwiesenen Haltbarkeit der Leichtbauten unter extremen Klimabedingungen gründete Walter Bird 1956 das Unternehmen Birdair Structures, Inc., um weiterhin aufblasbare Antennen, Türme und Gebäude für das Militär entwerfen und kommerzielle Anwendungen luftgetragener und zugbeanspruchter Konstruktionen aus Gewebe entwickeln zu können. Die „Luftblasen“ von Walter Bird wurden durch Anwendungen wie vorgefertigte pneumatische Lagerhallen, Schutzdächer für Baustellen und Gewächshäuser populär. Seine Schwimmbadüberdachungen, die 1957 auf der Titelseite der Zeitschrift LIFE abgebildet waren, bewiesen die gestiegene öffentliche Akzeptanz der Leichtbauarchitektur, und Unternehmen, die aufblasbare Gebäude herstellten, schossen sowohl in den Vereinigten Staaten als auch in Europa wie Pilze aus dem Boden. Langsam wurde auch das Interesse der Architekten geweckt. 1959 entwarfen die Architekten Carl Koch und Margaret Ross in Zusammenarbeit mit dem Ingenieur Paul Weidlinger und Birdair das Boston Arts Center Theater. Das Planungsteam untersuchte zunächst pneumatische Schalungen für die Errichtung einer Betonkuppel. Da aber die finanziellen Mittel für den Bau eines festen Gebäudes nicht ausreichten, gingen sie zu fliegenden Bauten über.

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20 17–20__Die luftgefüllte und luftgetragene Hülle des Pavillons der US Atomic Energy Commission von 1960 war eine Art Studie über durchgehende und komplexe Wölbungen. /

Aufgrund der erforderlichen großen lichten Weite für das Theater entwickelten sie einen Verbund aus pneumatischen Strukturen und Skelettbau mit einem luftgefüllten Kissen aus vinylbeschichteter Nylonfaser und einem Durchmesser von 44 m als Dach. Dieses Kissen, das im aufgeblähten Zustand in der Mitte 6 m dick war, wurde rundum von Seilen in Position gehalten, die an einem auf Stahlstützen gelagerten Druckring befestigt waren.24 1960 wurde ein Pavillon für die Wanderausstellung der US Atomic Energy Commission in Südamerika im Architectural Forum als „großartiger Ballon friedlicher Atome“ gepriesen.25 Er war vom Architekten Victor Lundy in Zusammenarbeit mit Birdair, den Statikern Severud-Elstad-Krueger Associates und den Maschinenbauingenieuren Cosentini Associates entworfen worden. Von Reyner Banham als „ein denkwürdiger Sack voller Luft“ beschrieben,26 bestand dieser innovative Komplex mit unterschiedlichen Wölbungsdurchmessern aus einer zweischichtigen Hülle, die unterteilt war und deren Elemente separat befüllt werden konnten, um eine 1,2 Meter dicke luftgefüllte, isolierende Hülle zu schaffen. Aus Gründen der Sicherheit war die doppelte Hülle so gestaltet, dass im Falle einer Beschädigung oder des Versagens der äußeren Schicht der Schaden auf ein einzelnes Feld begrenzt bleiben

und der Pavillon nicht einstürzen würde. Dieser Bau war ein Mischtyp aus einer luftgefüllten und luftgetragenen Hülle sowie aufgeblasenen selbsttragenden Kragdächern an den Enden des Gebäudes, wo in starren Metallrahmen Luftschleusen angebracht waren. Das Gebäude – 91 Meter lang, 38 Meter breit und 19 Meter hoch – war leicht und transportabel. Es konnte in einem Container in der Größe eines normalen Güterwaggons untergebracht, innerhalb von drei bis vier Tagen von einem Dutzend ungelernter Arbeiter ohne Gerüste oder Sonderausrüstung aufgebaut und innerhalb von 30 Minuten komplett aufgeblasen werden.27 Lundy entwarf für Restaurants auf der New Yorker Weltausstellung 1963–64 noch weitere pneumatische Gebäude. Die Popkultur und der Wettlauf um die Eroberung des Weltalls Die 1960er waren quirlige Jahre für Ideen und Anwendungen pneumatischer Bauten. Ebenso wie Walter Bird war auch Reyner Banham zunächst Luftfahrtingenieur, bevor er zum Architekturhistoriker und Chronist der Avantgarde wurde. Seine Vorliebe für Technologie, die er als Ingenieur entwickelt hatte, in Verbindung mit seinem Interesse für Pop und zeitgenössische amerikanische Kultur führte ihn während der fünf-

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ziger Jahre zur Independent Group, einer Vereinigung junger Londoner Künstler. Banham verfasste und unterstützte „radikale Kritiken der etablierten Ordnung in Architektur, Technologie und Gesellschaft“,28 besonders jene, die das Ephemere propagierten, wie die Ideen von Fuller und Otto, Archigram und Cedric Price in London, Haus-Rucker-Co und Coop Himmelb(l)au in Wien sowie der Studentengruppe Utopie und den Situationisten in Paris. Banham sah die Tragluftgebäude nicht als etwas Neues an, sondern als etwas, das sich aus früheren Patenten, wie denen von Dunlop aus dem Jahre 1888 für Hochdruckreifen oder von Lanchester aus dem Jahre 1917 für Tragluftgebäude, entwickelt hatte. In seiner typischen Art, die Unterschiede zwischen populärer und hoher Kultur zu verwischen, bemerkte er: „Jeder, der schon einmal Luftballons bekommen hat, ein aufblasbares Schwimmtier für den Urlaub am Meer, einen Sitzring gegen das Wundliegen im Krankenhaus oder ein Fahrzeug des 20. Jahrhunderts besessen hat, kennt dieses widerstandsfähige, pralle, dichte, mit Druckluft gefüllte Element. Diese Art der Technologie ist ein Allgemeingut aller Bürger selbst in industriell nur mäßig entwickelten Gegenden. Aber die Tragluftgebäudehülle ist immer noch so unbekannt, dass sie selbst in fortschrittlichen Ländern als etwas Außerirdisches angesehen wird.“29

21–22__Das rasche Aufpumpen des Pavillons der US Atomic Energy Commission, mit dem man Südamerika bereiste, war ein öffentliches Schauspiel. / 23__Brass Rail Restaurant von Victor Lundy, New Yorker Weltausstellung /

Banham war in Wort und Tat ein Anhänger der aufblasbaren Umgebung, die er als einen technologischen Garten Eden beschrieb. Berühmt ist die Fotomontage der Zeichnung „The Environment-Bubble“, die 1965 mit seinem Aufsatz „A Home is not a House“ im Kunstmagazin Art in America veröffentlicht wurde, in der sein Kopf auf den nackten Körper von François Dallegret montiert war. In diesem Aufsatz wird das Haus zu einer minimalen, aber äußerst leistungsfähigen Membran entmaterialisiert, einer Schutzhülle für ein „Heim als Paradiesgarten voller elektrischer Geräte“.30 Als er 1968 diese Fantasie auslebte und einen Tag lang eine von Peter Murray und Tony Gwilliam entworfene Kunststoffkuppel bewohnte, wurde dies später sogar im Fernsehen übertragen und in der Presse veröffentlicht. Diese Ausflüge in die Welt der visuellen Medien waren für Banham, der eher ein meisterhafter Sprachkünstler war, sehr ungewöhnlich. Bildmächtiger als Banham wurde Archigram, eine Gruppe britischer Architekten, deren Name – eine Kombination aus Architecture und Telegram – eine Hommage an Buckminster Fuller war, der selbst oft neue Wörter erfand; sie griff Fullers Interesse am Leichtbau auf und brachte Leichtigkeit in den architektonischen Diskurs. Die Gruppe befasste sich mit Themen, die von Fuller und Otto untersucht

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24__Die Zeichnung „The Environment-Bubble“ von François Dallegret zeigte einen umschlossenen Lebensbereich, der durch Technologie bewohnbar gemacht wurde. / 25__Echo I, ein Kommunikationssatellit, der 1960 von der NASA ins All geschossen wurde, blähte sich in der Schwerelosigkeit zu einer Kugel von 30 m Durchmesser auf. /

worden waren, und verband diese, wie Banham, mit Popkultur. Inspiriert wurde Archigram außer von Comic-Heften und Filmstars auch von den Arbeiten der Independent Group und Ausstellungen wie „Man, Machine and Motion“ aus dem Jahre 1955 am Londoner Institut für zeitgenössische Kunst, in der Fotos und Zeichnungen von „Dingen, die den Menschen die Eroberung des Landes, des Meeres, der Luft und des Weltraums ermöglichten“, ausgestellt waren.31 Das Weltraumprogramm der USA hatte großen Einfluss auf die Metaphorik von Archigram. Sie waren ganz verrückt nach den aufwändig ausgestatteten Kapseln, die entworfen wurden, um das Weltall zu erforschen und es Menschen zu ermöglichen, unter den rauen Bedingungen außerhalb des Raumschiffs Erde zu überleben. Die National Aeronautical and Space Administation (NASA) schickte nicht nur Menschen in den Weltraum und ließ sie auf dem Mond landen, sondern entwickelte auch eifrig unbemannte Satelliten für meteorologische, Kommunikations- und Verteidigungszwecke. Ballons waren hier keine flüchtigen Elemente mehr, denn diese „Sataloons“ (Satellitenballons) vereinten die Eigenschaft, aufblasbar zu sein wie ein Ballon, mit der für Satelliten erforderlichen Langlebigkeit. Der größte dieser Satelliten, der je auf eine Umlaufbahn gebracht wurde, war Echo I aus dem

Jahre 1960, ein passiver Nachrichtensatellit mit 30 m Durchmesser, der aus transparenter, nur 0,127 mm dicker Mylarfolie bestand, die zur Erhöhung der Reflexionseigenschaften mit Aluminiumdämpfen beschichtet worden war. Vor dem Abschuss war er zu einem Ball von nur etwas über einem Meter Durchmesser zusammengefaltet. Zur selben Zeit testete die NASA Echo II, der einen Durchmesser von 41 m hatte und aus zwei mit Mylar verbundenen Lagen Aluminiumfolie bestand, die ihn 50-mal starrer als Echo I machten. Die NASA entwickelte auch Rebound, einen 61 m großen Ballon des gleichen Materials, bei dem aber aus den Aluminiumschichten Fenster herausgelöst wurden, um ihn zwar ebenso widerstandsfähig wie Echo II, aber um 30 % leichter zu machen. Ein Vertreter der NASA erläuterte 1961 in einem Vortrag vor dem US-Kongress den Wert aufblasbarer Konstruktionen, indem er Buckminster Fullers Gleichung von Leichtigkeit und Effizienz wiederholte und anmerkte: „Man braucht viele Kilo Treibstoff, um ein Kilo Nutzlast in die Umlaufbahn zu bringen. Das ist uns allen bewusst […] Alles, was wir tun können, um das Gewicht zu reduzieren, ist ein Gewinn.“32 In den Sechzigern wurde von Birdair und anderen in den USA und in Europa auch eine neue und größere Generation von Radoms gebaut, in denen die großen Antennenanlagen

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26__Der aufblasbare Haus-Anzug von Archigram aus dem Jahre 1968 entsprach einem gut ausgestatteten Raum, der von einer Minimalmembran umhüllt war. / 27–28__Im Jahre 1967 entwarf Haus-Rucker-Co. die Oase Nr. 7, eine 7 m große, aufblasbare Wohnzelle. /

des Telstar-Programms für die weltweite Kommunikation untergebracht werden sollten. Das größte Radom in Andover, Maine, hatte einen Durchmesser von 64 m und bestand aus Hypalon-beschichteten Dacronfasern.33 Archigram war getragen vom Nimbus und der Aufregung dieser Weltraumprogramme und entwickelte am laufenden Band neue visionäre, unverwirklichte Projekte, durch die der schnelle technologische Fortschritt der NASA und der mächtigen Militärindustrie populär gemacht wurde. Für Einzelpersonen entwarfen sie sehr gut ausgestattete tragbare und an Versorgungsleitungen anschließbare Wohnkapseln wie das Cushicle und den Suitaloon – sprachlich ein Anklang an den Sataloon der NASA – sowie den aufblasbaren HausAnzug, der entweder als Kleidungsstück oder als Raumkapsel diente. Das Blow-out Village – eine provisorische Enklave, die mittels Hovercraft transportiert wird und aus aufblasbaren Tragrippen mit einer klaren Hülle aus Plastik besteht – war als Dorf gedacht, das als Katastrophenhilfe, als Unterkunft für Arbeiter in entlegenen Gegenden und als Spaß-Resort auf Festivals oder an der Meeresküste eingesetzt werden kann.34 Instant City war eine riesige mobile Großstadtkapsel, die an Ballons schwebte und an bestehende Stadtzentren angedockt werden konnte. Alle von Archigram entwickelten Ideen

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für Leichtbauten waren in erster Linie spontan und flüchtig. Die Popkultur spiegelte Archigrams Begeisterung für aufblasbare Elemente, indem sie regelmäßig in Filmen und Rockkonzerten verwendet wurden. Kulturkritik Im selben Jahrzehnt untersuchte auch die Haus-Rucker-Co pneumatische Wohnzellen, die provokant als starker Kontrast zur herkömmlichen Monumentalarchitektur positioniert waren und die, ihrer Vorstellung gemäß, zu Städten verbunden werden konnten. Ebenso stellte Utopie, eine Gruppe von Architekturstudenten an der École des Beaux-Arts in Paris, Tragluftgebäude vor, die zum Ziel hatten, die Regeln der Architektur neu zu definieren, fern von Elitismus, Monumentalität und Dauerhaftigkeit. Antoine Stinco, ein Mitglied aus dem engsten Kreis der Gruppe, erinnert sich: „Das ‚Aufblasbare‘ bildete ein feierliches Symbol der neuen Energie. Dies entstand durch dessen Fragilität und dessen bewusstem Ausdruck der Ideen der Leichtigkeit, der Mobilität und Obsoletheit, indem es auf fröhliche Art die Schwerkraft, die Langeweile und den zeitgenössischen Urbanismus hinterfragte.“35 Dieses fröhliche Hinterfragen der Schwerkraft offenbarte sich mit seiner Zweideutigkeit in „Structures

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Gonflables“, einer sympathischen Ausstellung, welche von Utopie organisiert und im März 1968 im Musée d’Art Moderne präsentiert wurde. Darin waren Fahrzeuge, Maschinen, Werkzeuge und Möbel sowie Werke aus der Kunst, der Architektur und dem Ingenieurwesen zu sehen. Auf der anderen Seite des Atlantiks zeigte die Ausstellung „Air Art“ im Contemporary Art Center in Cincinnati unter anderem Werke von Andy Warhol, Les Levine und Hans Haacke. Im Juni 1968 veröffentlichte die Zeitschrift Architectural Design in Großbritannien unter dem Titel „Pneu World“ einen Überblick über aufblasbare Architektur, leichtes Zubehör und neu entwickelte Konsumartikel. In Paris jedoch schwappte diese Atmosphäre der berauschenden Leichtigkeit und der damit symbolisierten Befreiung auf die Straßen über, wie schon zwei Jahrhunderte zuvor. Marc Dessauce bemerkt dazu:„Leichtbauten und Revolution passen sehr gut zusammen. Beide werden von Luft und dem Mythos der Erhabenheit angetrieben; so wie ein Ballon ein Kind verzückt, lassen sie uns auf dem Versprechen einer bevorstehenden perfekten Zukunft schweben.“36 Die Situationisten, die zu den Anführern der Studentenbewegung im Mai 1968 gehörten, schlossen sich der revolutionären Sache an, indem sie – in ihren Worten Frei Otto bemerkenswert ähnlich – vom „Ephemeren, von ‚der rechten

29–32__Das Dach der Festival Plaza, das von Kenzo Tange für die Expo ‘70 in Osaka entworfen wurde, bestand aus einem Stahlrahmen, der mit luftgefüllten Kissen verkleidet war, deren bewegliche Folien durch variierbaren Luftdruck gesteuert werden konnten. /

Zeit‘ und von einer ‚Kultur, die keine Spuren hinterlassen würde‘ […]“ sprachen.37 Ausstellungen Die Dekade erreichte mit der Expo ‘70 in Osaka und der wohl größten Ansammlung von Tragluftgebäuden, die „die Integration und Institutionalisierung des aufblasbaren Spektakels markierte“,38 ihren Höhepunkt. Unter Anwendung desselben Prinzips wie dem der luftgefüllten Ziegenhäute der assyrischen Krieger vor über 2500 Jahren entwarfen der Architekt Yukata Murata und der Ingenieur Manoru Kawaguchi ein schwimmendes Theater, das von Auftriebskörpern getragen wurde, die automatisch an die Auflast und die Bewegungen des Publikums angeglichen werden konnten.39 Die von Kenzo Tange entworfene Überdachung der Festival Plaza basierte auf Frei Ottos Konzept von Verbundkonstruktionen und bestand aus einem räumlichen Stahlrahmentragwerk mit einer Hülle aus luftgefüllten Kissen. Die beiden Membranen der 10,8 m breiten, quadratischen (116,6 m2), lichtdurchlässigen Kissenhülle bestanden aus mehreren Schichten Polyesterfolie, von denen jede eine bestimmte Aufgabe erfüllte, Wetterschutz, Wärmereflexion oder Lastaufnahme.40 Das Dach konnte durch variablen Luftdruck an

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33–34__Der Pavillon der USA auf der Expo ‘70 in Osaka bestand aus einer eleganten, luftgetragenen Membran, die von einem Seilnetz gehalten wurde. / 35__Grundriss und Längsschnitt / 36__Die Ränder der Membran waren mit dem Seilnetz verschnürt. /

wechselnde Wetterbedingungen angepasst werden und war ein Vorläufer heutiger Luftkissenhüllen. Ein weiteres einflussreiches Bauwerk war der von den Architekten Davis, Brody, Chermayeff, Geismar und De Harak in Zusammenarbeit mit dem Statiker David Geiger, Birdair und den Stahlbaufirmen Ohbayashi-Gumi und Taiyo Kogyo aus Japan entworfene Pavillon der USA. Der Pavillon war eine Hommage an die circa 30 Jahre zuvor entstandenen, nicht verwirklichten Entwürfe von Lanchester und Stevens. Seine Besonderheit war die riesige Spannweite von 142 m Länge und 83,5 m Breite; die leichte Traglufthülle aus durchscheinendem weißen, vinylbeschichteten Glasfaserstoff – ursprünglich für Weltraumanzüge entwickelt – wurde durch ein Netz aus Stahlseilen gehalten. Um das Durchhängen in der Mitte und damit Wasseransammlungen, die zum Versagen führen könnten, zu vermeiden, entschied man sich, die Seile nicht strahlenförmig von einem zentralen Zugring wegzuführen. Sie wurden stattdessen in einem rautenförmigen Raster angeordnet, wodurch das Gewicht der Stahlseile im Vergleich zu einem Rechteckraster um 33 % reduziert werden konnte. Die Seile wurden in einem bewehrten Betondruckring befestigt, der aufgrund seiner Masse das Abheben verhinderte. Der Druckring war aber nicht im Boden verankert, sondern vom

Betonfundament durch galvanisierte Stahlplatten getrennt. Dadurch war er verschieblich, konnte die Bewegungen der Seile und der Dachhaut bei Wind dämpfen und dennoch selbst bei einem Taifun oder einem Erdbeben die Standsicherheit gewährleisten.41 Das Tragluftgebäude konnte durch Luftschleusen betreten werden und wurde vom Kritiker Peter Blake respektlos als „das größte Hühneraugenpflaster der Welt – eine Art Tribut Claes Oldenburgs an Dr. Scholl“ beschrieben.42 Dieses Tragluftdach wog mit 4,9 kg pro m2 nur ein Hundertstel von Buckminster Fullers kleinerer geodätischer Kuppel mit 77 m Durchmesser, die nur drei Jahre zuvor in Montreal entstanden war, und kostete auch nur die Hälfte.43 Mit Blick auf die dramatisch gestiegene Effizienz dieser temporären Bauten bemerkte der Ingenieur David Geiger: „Für diese Art des Daches scheint es keine maximale Spannweite zu geben.“44 Übergroß und klein Nach der Expo ‘70 erstellte Birdair ein Angebot für einen luftgetragenen „Cable Dome“ mit einer Spannweite von 300 m, und die Ideen für Wohnkapseln sprudelten nur so. Davis Brody entwarf für ein Umweltlabor eine überdachte Stadt in der Arktis, deren luftgetragene Membran fast 2500 Meter

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37–38__Eine Stadt in der Arktis, vorgestellt im Jahre 1971, erschuf im Inneren einer luftgetragenen Hülle, die 2000 m überspannte und von Seilen gehalten wurde, ein bewohnbares Umfeld. / 39__Für den Aufbau war der Einsatz von Ballons vorgesehen, die das Abheben der Membran vom Boden unterstützen sollten. / 40–42__Eine Möglichkeit, die luftgetragene und durch Seile gehaltene Membran von „58 Degrees North“, dem Entwurf einer arktischen Stadt aus dem Jahre 1980, zu verkleiden, waren zweilagige Kissen aus ETFE. /

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43–47__Diese ursprünglich mit Teflon beschichtete Membran aus Fiberglas, die den Pontiac Silverdome von 1975 überdachte, war luftgetragen, wurde aber nach Schneeschäden 1985 durch ein Gewebe auf einem Stahlrahmen ersetzt. /

überspannte.45 Im Jahre 1971 veröffentlichte Frei Otto – in Zusammenarbeit mit Kenzo Tange, Ted Happold von Ove Arup und der Farbwerke Hoechst AG – den Entwurf einer überdachten Stadt in der Arktis für 45.000 Arbeiter im Bergbau. Die raue Gegend sollte durch eine flache luftgetragene Kuppel bewohnbar gemacht werden, deren Hülle aus zwei Schichten transparenten synthetischen Materials bestehen und durch ein Netz aus Polyesterseilen mit einer Spannweite von 2000 m gehalten werden sollte.46 Und 1980 arbeiteten der Architekt Arnie Fullerton, Frei Otto, Buro Happold und Birdair zusammen an dem Projekt „58 Degrees North“, ein Auftrag der kanadischen Regierung mit dem Ziel, eine überdachte Stadt in der Arktis für 10.000 Arbeiter zu schaffen, die in Alberta an der Gewinnung von Erdöl aus Teersand beteiligt waren. Otto schlug vor, das Dach aus Stoff herzustellen und mit Masten und Seilen zu stützen, Buro Happold jedoch legte den Entwurf eines Tragluftgebäudes vor. Eine der Möglichkeiten für die Membran des stützenfreien, elliptischen Seildachs von 300 x 500 m waren luftgefüllte Kissen aus ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen), einem neuartigen Material.47 Wenn auch dieses spezielle Projekt nicht verwirklicht wurde, ging doch die zentrale Rolle, die ETFE bei der Entwicklung von Leichtbauten zukünftig spielen sollte, daraus hervor.

Nicht nur hatte Osaka die Inspiration für diese unverwirklichten Projekte geliefert, sondern auch den Weg für eine Reihe sehr großer luftgetragener Hüllen für Stadien geebnet, die nach demselben Prinzip wie der Pavillon der USA gebaut wurden. Dazu zählten 1975 der Pontiac Silverdome nahe Detroit und 1982 der Hubert H. Humphrey Metrodome in Minneapolis, die beide aus teflonbeschichtetem Fiberglas bestanden. Da diese Bauart aber zur Gewährleistung der Standsicherheit auf die Luftschleusen angewiesen war, hat sie wegen konstruktiver Probleme, die sich aus wechselndem Luftdruck während eines Unwetters und aus Luftdruckverlusten durch Schneelast ergeben, an Popularität verloren. In einem bescheideneren Maßstab halfen die 1970 erbauten, provisorischen Büros für Computer Technology Limited von Foster Associates dabei, das Ansehen der aufblasbaren Architektur zu verändern, indem sie die Anwendungsgebiete des Leichtbaus weit über die reinen Industrie- und Sporthallen oder Ausstellungsspielereien hinaus erweiterten.48 Obwohl das Gebäude praktisch und temporär angelegt war, gab dieser Entwurf den Erkundungen der Pneumatik neue Impulse. Foster, begierig nach Innovation und Leichtigkeit, bezog seine Anregungen aus der Raumfahrtindustrie und stellte fest, dass „die Farnborough Air Show mit ihren vielen

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48–49__Obwohl nur temporär genutzt, bereiteten die luftgetragenen Büros der Firma Computer Technology, 1970 von Foster Associates entworfen, den Weg für dauerhaftere Anwendungen aufblasbarer Konstruktionen in der Architektur. /

Zulieferern und Ausstellungsstücken mehr konkrete Hinweise und Inspiration liefert als der aktuelle Sweets-Baukatalog“.49 Ab 1968 arbeitete Foster auch bei mehreren Projekten mit Buckminster Fuller zusammen. Das Climatroffice aus dem Jahre 1971 – namentlich ein Nachfolger der von Fuller inspirierten geodätischen Kuppel Climatron von 1960 – untersuchte mehrstöckige Gebäude mit gemischter Nutzung und bepflanzten Dächern, deren große, transparente, stützenfreie Hülle im Inneren ein Mikroklima entstehen ließ. Banham rief sich Loudons Forderung aus dem frühen 19. Jahrhundert ins Gedächtnis zurück, wonach der Mensch Herr über die Natur werden sollte, und fasste das Potential, das in diesen und anderen frühen Projekten Fosters steckte, zusammen als „die Möglichkeit, mittels Technologie die Natur dem eigenen Willen unterzuordnen“ und fügte hinzu, dass „die Alltagstauglichkeit sich erweisen wird“.50 Wieder sollten allerdings mehrere Jahrzehnte vergehen, bevor diese Ideen realisiert wurden. Als Folge der Verwendung von Verbundkonstruktionen, Fortschritten in der Materialforschung und der Weiterentwicklung der ephemeren Blasen zu dauerhafteren Formen von Architektur, was wahrscheinlich am meisten verwundert, wenn man ihren Ursprung als temporäre Bauten bedenkt,

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verschob sich in den 1980er Jahren die Aufmerksamkeit von den Tragluftgebäuden hin zu Gebäudehüllen aus luftgefüllten Kissen. Umweltthemen erlangten eine immer größere Bedeutung, es schien, als sei die Erschaffung des Paradieses erneut geglückt, und die Idee von der großen leichten Umwelthülle blieb lebendig 1__ Roger N. Dent. Principles of Pneumatic Architecture (New York: Halstead Press Division, John Wiley + Sons) 1972, S. 27. 2__ Marc Dessauce, Hrsg. The Inflatable Moment (New York: Princeton Architectural Press and The Architectural League of New York) 1999, S. 128. 3__ Joachim Krausse und Claude Lichtenstein, Hrsg. Your Private Sky (Baden: Lars Müller Verlag) 1999, S. 33. Später wurde Fullers Redewendung Namensgeber für ein Fahrgeschäft im Disneypark EPCOT (Experimental Community of Tomorrow = Experimenteller Prototyp der Gemeinschaft von morgen), einem im Jahre 1982 eröffneten Themenpark. EPCOT war ursprünglich ein utopisches Experiment, das 1960 von Walt Disney vorgestellt, aber nie verwirklicht wurde. Stattdessen wurde es zu einem Themenpark, der eine von Buckminster Fuller inspirierte Geosphäre zum Vorbild hatte. 4__ Richard Buckminster Fuller. Utopia or Oblivion (New York: Bantam Books) 1969. Die deutsche Ausgabe erschien unter dem Titel: Konkrete Utopie (Düsseldorf: Econ Verlag) 1974. 5__ Krausse und Lichtenstein, a. a. O., S. 135. 6__ Ebd. S. 442. 7__ Ebd. S. 354. 8__ Frei Otto. Zugbeanspruchte Konstruktionen (Berlin: Ullstein) 1962. 9__ Dent, a. a. O., S. 38.

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50–51__Das Climatroffice, ein Gemeinschaftsprojekt von Buckminster Fuller und Foster Associates aus dem Jahre 1971, stellte ein großes Gebäude mit gemischter Nutzung und umgebender Landschaft innerhalb einer Klimahülle vor. /

10_ Krausse und Lichtenstein, a. a. O., S. 412. 11_ Ebd. S. 453. 12_ Richard Buckminster Fuller. Nine Chains to the Moon (Garden City: Anchor Books) 1971, S. 259. Deutsche Übersetzung in: Joachim Krausse und Claude Lichtenstein, Hrsg. Richard Buckminster Fuller – Diskurs. (Baden: Lars Müller Verlag, 2001) S. 126. 13_ Winfried Nerdinger. Frei Otto – Das Gesamtwerk (Basel, Boston, Berlin: Birkhäuser) 2005, S. 144. 14_ Ebd. S. 189. 15_ Ebd. S. 11. 16_ Ebd. S. 12. 17_ Ebd. S. 11. 18_ Ebd. S. 240. 19_ Otto, a. a. O. S. 106. 20_ Ebd. S. 148. 21_ „Pneu World“, Architectural Design (Juni 1968) S. 267. 22_ Otto, a. a. O., S. 110. 23_ Dent, a. a. O., S. 35. 24_ Ebd. S. 40. 25_ David Allison, „A great balloon for peaceful atoms“, Architectural Forum (November 1960) S. 142. 26_ Das Zitat lautet im Original: „the first great monument of environmental wind-baggery“ Zitiert nach: Dessauce, a. a. O., S. 31. 27_ David Allison, a. a. O., S. 145. 28_ Reyner Banham. Age of the Masters (New York, Evanston, San Francisco, London: Harper + Row Publishers) 1975, S. 133. 29_ Dessauce, a. a. O., S. 32. „Monumental Wind-Bags“ wurde zuerst im April 1968 in New Society veröffentlicht. 30_ Joan Ockman, Hrsg. Architecture Culture 1943–1968 (New York: Rizzoli/Columbia Books on Architecture) 1993, S. 377.

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31_ Simon Sadler. Archigram – Architecture Without Architecture (Cambridge und London: MIT Books) 2005, S. 38. 32_ Inflatable Structures in Space, Hearing before the Committee on Science and Aeronautics, US House of Representatives (Washington DC: US Government Printing Office) 1961, S. 5. 33_ Dent, a. a. O., S. 196. 34_ Peter Cook, Hrsg. Archigram (London: Studio Vista Publishers) 1972, S. 61. – Deutsche Ausgabe: Archigram (Basel, Boston, Berlin: Birkhäuser) 1991. 35_ Dessauce, a. a. O., S. 71. 36_ Ebd. S. 13. 37_ Ebd. S. 18. 38_ Ebd. S. 145. 39_ Dent, a.a.O., S. 218. 40_ Thomas Herzog. Pneumatische Konstruktionen – Bauten aus Membranen und Luft (Stuttgart: Verlag Gerd Hatje) 1976. 41_ David Geiger, „US Pavilion at Expo 70 features air-supported cable roof“, Civil Engineering – ACSE (März 1970) S. 48–50. 42_ Dessauce, a. a. O., S. 145. 43_ Dent, a. a. O., S. 211. Geiger, a. a. O., S. 48 und 50. 44_ Geiger, a. a. O., S. 50. 45_ Hix, a. a. O., S. 193. 46_ Nerdinger, a. a. O., S. 280. 47_ Ian Liddell. „A covered Northern Township, Alberta“, Patterns 1 (Oktober 1987) S. 16–17. 48_ Dent, a. a. O., S. 192. 49_ Foster Associates (London: RIBA Publications) 1979, S. 10. 50_ Ebd. S. 8.

Das Material ETFE

ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) ist ein künstlich hergestelltes Fluorpolymer. Es besteht unter anderem aus Fluorit, einem weit verbreiteten Mineral, das mit Hydrogensulfat und Trichlormethan verbunden wird. Aus diesen Inhaltsstoffen entsteht Chlordifluormethan, der Rohstoff, aus dem durch Pyrolyse Tetrafluorethylen (TFE) hervorgeht, ein farb- und geruchloses Gas, das verbunden mit Ethylen das Copolymer ETFE entstehen lässt. Das Harz ETFE wird entweder in Pulverform oder in komprimierter Form als Granulat hergestellt. Entwicklung und erste Anwendungen in der Architektur ETFE ist seit den 1940er Jahren bekannt, als das Unternehmen DuPont für diese Substanz ein Patent in den USA erhielt.1 Im Gegensatz zu seinem nahen Verwandten, dem Teflon (PTFE), das als zufälliges Nebenprodukt entstand, war ETFE das Ergebnis von DuPonts Forschungsprogramm zur Entwicklung eines Isolationsmaterials für Industriemaschinen. Widerstandsfähig gegen Reibung und Abrieb, sowohl für extrem hohe als auch sehr tiefe Temperaturen geeignet und unempfindlich gegenüber Strahlung sollte das neue Material sein. In den Handel kam es jedoch erst 1970, als DuPont in den USA und Hoechst in Deutschland Draht- und Kabelisolierungen aus ETFE herstellten, die in vielen Bereichen wie der

Erdöl- und der Automobilindustrie, der Raumfahrt- und der Kernkrafttechnik Anwendung fanden. Da es eine der stabilsten bekannten chemischen Verbindungen ist, wurde ETFE bald auch in der chemischen Industrie verwendet, wo es häufig in aggressiven Umgebungen eingesetzt wird, wie etwa für Filter und Auskleidungen von Säure- und Laugenbädern. Für diese Zwecke kann das ETFE-Harz mittels Spritzgussverfahren, Feuermetallisieren oder thermischem Spritzen in jede beliebige Form gebracht werden.2 Das Interesse der Architektur an ETFE begann mit der ersten Erdölkrise 1973–74, als Europa fossile Brennstoffe verstärkt durch Solarenergie zu ersetzen versuchte. Die Wissenschaftler von Hoechst entwickelten extrudierte ETFEFolien und verbesserten wesentlich die Produktionstechniken und Marktanwendungen u. a. als Ersatz für Glas in Gewächshäusern oder als Schutzabdeckung für thermische Sonnenkollektoren. Als die Vorteile dieses Materials erkannt wurden, das nur einen Bruchteil von Glas wiegt und in Gewächshäusern Früchte gleicher Qualität wie unter freiem Himmel gedeihen lässt, wurde ETFE von Hoechst Bewitterungsprüfungen in Deutschland und Arizona unterzogen. 1984, nach einem Jahrzehnt der Feldversuche, wies ETFE immer noch keine Veränderungen in seinen optischen oder

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1__Fluorit, ein weit verbreitetes Mineral, ist Hauptbestandteil bei der Herstellung von ETFE. / Mangrovenhalle, Bürgerzoo, Arnheim ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek, 1982 / 2__Sein Debüt in der Architektur gab ETFE als Ersatz für FEP-Kissen, die infolge der Kriecheigenschaften des Materials und der Rissausbreitung versagten. /

mechanischen Eigenschaften auf, was den Weg für seine Verwendung im Bauwesen ebnete. Vorreiter beim Einsatz der ETFE-Folien in der Architektur war Vector Foiltec in Bremen. Ihren ersten Einsatz fanden sie bei Schaugewächshäusern für den Bürgerzoo in Arnheim in den Niederlanden. 1982 war dort Vector Foiltec, zu jener Zeit noch Segelmacher für Jachten, beauftragt worden, einen Gebäudeschaden zu beheben. Kurz nach der Fertigstellung war nämlich die seilgetragene FEP-Hülle (FEP = fluoriertes Ethylen-Propylen) der Mangrovenhalle in Arnheim eingestürzt. Der Grund dafür waren die Kriecheigenschaften von FEP, wodurch es dünn wurde und sich Risse schnell ausbreiten konnten. Anstelle der drei 45 m langen FEP-Luftkissen (Pneus) der ursprünglichen Hülle wurden 45 kleinere eingesetzt, die einen geringeren Luftdruck aufwiesen als ihre Vorgänger und aus ETFE bestanden, das stärker, leichter und resistenter gegenüber Rissbildungen ist. Dabei konnte das ursprüngliche Tragwerk aus Stahlmast und Kabeln wieder verwendet werden, und die dreischichtigen ETFE-Pneus bieten nun ein gut isoliertes, tageslichtdurchflutetes Umfeld, in dem die Mangroven gedeihen. Der Erfolg des Projektes veranlasste den Bürgerzoo noch zwei weitere ETFE-Gebäude in Auftrag zu geben. Mit dem

1988 fertig gestellten Tropenhaus wurde das Konzept eines selbsterhaltenden Ökosystems eingeführt, das keine Pestizide benötigt und dem fünf Jahre später die Errichtung einer Wüstenhalle folgte. Diese Gebäude ermöglichten ein völlig neuartiges Zooerlebnis in Arnheim und vervierfachten die Besucherzahlen. Aufgrund seines umfassenden Wissens über hochleistungsfähige Folien und Stoffe für die Segel internationaler Rennjachten begann Vector Foiltec mit der Entwicklúng technischer Prozesse und Verfahren, die für die Verwendung von ETFE-Pneus als Gebäudeverkleidung benötigt werden, und entwickelte Produktionsmaschinen, um die ETFE-Folie schneiden und verschweißen zu können. Außer den Gewächshäusern stellten auch Schwimmhallen in Freizeitparks schon früh einen bedeutenden und beständigen Markt für ETFE dar, da das Material selbst in diesem Umfeld mit hoher Feuchtigkeit und hohem Chlorgehalt in der Luft korrosionsbeständig bleibt. Da die Europäer zwar über viele Urlaubstage, aber nicht immer über das finanzielle Polster verfügen, um in den Süden zu fliegen, konnten nun dank der neuen Gebäudehüllen aus EFTE Center-Parks und andere Ferienresorts entstehen, die das mediterrane Klima nach Nordund Mitteleuropa holen.

34 Mangrovenhalle___Wüstenhalle___Tropenhalle, Arnheim

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3–4__Innenraum und Dach der Mangrovenhalle / Wüstenhalle, Bürgerzoo, Arnheim ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek, 1993 / 5–6__Wüstenhalle sowie Mangroven- und Tropenhalle ermöglichten ein neuartiges Zooerlebnis. /

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Tropenhalle, Bürgerzoo, Arnheim ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek, 1988 / 7–9__Eine Hülle aus ETFE-Kissen, die mittels Seilen von externen Stahlstützen getragen wird, machte es möglich, dass das tropische Ökosystem im Inneren als Kreislauf funktioniert und ohne Pestizide auskommt. /

ETFE ist widerstandsfähig gegenüber ultravioletter Strahlung als auch Luftverschmutzung. Nach 10.000 Stunden konzentrierter künstlicher Bewitterung nimmt die Materialfestigkeit um weniger als 10 % ab,3 und dieser Effekt wird von einer ähnlich hohen Zunahme der Festigkeit infolge seiner molekularen Neuordnung bei Windeinwirkung kompensiert. In den fast 30 Jahren, die ETFE auf den Testgeländen in Deutschland und in Florida in den USA – einer Umgebung mit Salzwasser, hoher Luftfeuchtigkeit und starker ultravioletter Strahlung – den Witterungseinflüssen ausgesetzt war, konnten keine negativen Auswirkungen auf das Material festgestellt werden. Es wird weder spröde, noch bleicht es aus oder zersetzt sich. Bedeutend ist es, dass diese Haltbarkeit eine inhärente Eigenschaft des ETFE ist und nicht die Folge von Beschichtungen, die selbst anfällig für Verwitterung sein könnten. Da ETFE ein relativ neues Material ist, können noch keine abschließenden Angaben zu dessen Lebensdauer gemacht werden. Da aber bis heute keine Zersetzungserscheinungen nachgewiesen wurden, ist es auf dem besten Wege, zur Gruppe der langlebigen Materialien zu zählen. Folienherstellung und -bedruckung Von Beginn an wurde ETFE-Folie entweder als Blas- oder als

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Gießfolie hergestellt. Bei beiden Verfahren wird das ETFEHarz auf über 380 °C erhitzt, um es in einen geschmolzenen Zustand zu überführen. Geblasene Folien entstehen über einer Ringdüse, die eine Zylindermantelfläche hervorbringt, die nach dem Aufschneiden und flachen Ausbreiten eine 3,4 m breite Folie liefert. Obwohl diese Art der Fertigung preiswerter ist als bei gegossenen Folien, ist doch die optische Qualität und Dickentoleranz der extrudierten Folien minderwertig. Ihre Hauptanwendung finden sie deshalb bei Gewächshäusern. Für die gegossene Folie, die in der Herstellung teurer, aber von besserer Qualität ist, wird das geschmolzene Harz über Walzen geführt, die es zu einer meist 1500 mm breiten Folie pressen. Asahi, der derzeitige Marktführer bei der Herstellung von ETFE-Folie, hat kürzlich eine neue Fertigungsstraße entwickelt, mit der eine 2200 mm breite Folie hergestellt werden kann; eine Entwicklung, die sich aufgrund der starken Nachfrage nach Gewächshäusern in Japan wirtschaftlich lohnt. Die gegossene Folie kühlt ab, indem sie über eine Reihe von Walzen läuft, und wird danach für die Lagerung und den Transport auf Pappröhren gewickelt. Derzeit werden ETFEFolien unter verschiedenen Markennamen in Japan, den Vereinigten Staaten, Italien, Deutschland, Großbritannien und

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10__Die Herstellung von Gebäudehüllen aus ETFE-Kissen verbindet Handwerk mit digitaler Technik. / 11__Jede ETFE-Folienschicht wird einzeln von einem CNC-Messer zugeschnitten. / 12__Der Schweißbalken, entwickelt von Vector Foiltec, verschweißt ETFE mittels einer feinregulierten Kombination aus Hitze, Druck und Dauer. /

den Niederlanden produziert. Die Firmen unterscheiden die Folien nach Farbe, nach Transparenz, Lichtdurchlässigkeit oder Opazität, nach matter oder glänzender Oberfläche sowie nach der Dicke, die zwischen 50 und 250 μm (1 Mikrometer = 1/1000 mm) beträgt. Es kommt vor, dass für ein einziges Projekt Folien von mehreren Herstellern verwendet werden müssen. Aufgrund der gleichmäßigen Eigenschaften des Materials ist es nicht notwendig, jede Rolle vor der Verarbeitung zu testen – ähnlich wie die Betonprüfwürfel auf Baustellen -, obgleich ständige Messungen der Dicke und chemischen Reinheit vorgenommen werden sollten. ETFE-Folien können durchgefärbt oder mit aufgedruckten Mustern verwendet werden. Um eine ausreichende Adhäsion zu erreichen, muss die Molekularstruktur der sehr glatten Folienoberfläche aufgebrochen werden. Eine Koronabehandlung durch Aufbringen chemischer Mittel, elektrische Entladung oder hochintensive Bestrahlung der Folie bereitet die Molekülstruktur auf das spätere Bedrucken vor. Die Muster werden dann mit deckenden oder durchscheinenden Farben aus Fluorpolymeren gedruckt, wobei entlang der langen Seiten der Folie ungefähr 50 mm für die Schweißnähte freigelassen werden. Das am häufigsten verwendete Pigment ist Silber, um möglichst viel Sonnenlicht und Wärme zu reflektieren.

Herstellung Die Herstellung der Gebäudehüllen aus ETFE-Kissen erfordert wie die zeitgenössische Segelherstellung eine Kombination von Hightech mit Handwerk. Für die Konstruktion der Luftkissen werden heute nichtlineare Computerprogramme verwendet, die gewöhnlich kundenspezifisch sind. ETFE-Kissen können in allen Größen und Formen hergestellt werden. Ein gängiges System besteht aus zwei bis fünf Lagen Folie in verschiedenen Stärken. Die Folien werden zugeschnitten und miteinander verschweißt, um die großen Oberflächen der Luftkissen zu schaffen. Die Form jedes Zuschnitts wird von der firmeneigenen Software bestimmt, die die gewünschten dreidimensionalen Formen in flache Schnittmuster umwandelt. Diese Zuschnitte ermöglichen die Wölbung der Luftkissen, indem sie die Länge der Diagonalen vergrößern. Dazu werden die digitalen Bemessungsdaten direkt an einen Schneidplotter übermittelt, der ebenso leicht gebogene und unregelmäßige wie gerade Kanten schneiden kann. Jeweils nur eine Folienschicht wird geschnitten. Laser werden trotz ihrer Präzision nicht zum Schneiden von ETFE verwendet, da ihre hohen Temperaturen für ein so dünnes Material ungeeignet sind und zudem ETFE bei Temperaturen über 800 °C, wie sie beim Lasern auftreten, giftige Dämpfe absondert.

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Bei mehrschichtigen Kissen besitzt die äußere Schicht eine größere Wölbung, um den Windlasten zu widerstehen, während die inneren Schichten in der Regel flacher sind. Ungeachtet dieser Unterschiede müssen die Kanten jeder Lage dieselbe Länge haben, um ein Kissen zu formen. Ebenso wie die Software zur Berechnung von Textilbauten die Unterschiede im Verhalten von längs bzw. quer verlaufenden Flächen sowie der zugeschnittenen und beanspruchten Form berücksichtigt, beachtet die Berechnung der ETFE-Kissen die quasi isotropen Dehnungseigenschaften des Materials. Dabei ist auch zu bedenken, dass die geplante endgültige Form oft erst ein paar Jahre nach dem Einbau erreicht wird, wenn die Gebäudehülle unterschiedlichen Temperaturen und dynamischen Wind-, Regen- und Schneelasten ausgesetzt war. Im Gegensatz jedoch zu Textilbauten, die bei Zugbeanspruchung ziemlich starr sind, entsteht die Wölbung der Folienkissen erst durch das Zusammenspiel von Zuschnitt und Materialdehnung. Von den Zuschneidetischen werden die Folien per Hand zu den Schweißtischen weitergereicht. Normalerweise gibt es zwei Fertigungsstraßen, eine für Rechtecke und eine zweite für alle anderen Geometrien. Die Saumflächen überlappen 10–15 mm und die Schweißnähte sind ungefähr 5 mm breit.

13__Im Spritzgussverfahren hergestellte ETFE-Luftventile, die bereits in der Fabrik an den Kissen angebracht werden, werden mittels flexibler Leitungen an ein Luftversorgungssystem angeschlossen. / 14__Die meisten Vogelarten finden auf dem ETFE-Kissen keinen Halt, und Drähte auf V-förmigen Schienen halten sie auch von den Randprofilen fern. / 15__Aufbau für einen Modellversuch zur Formgebung in Originalgröße /

Für die Zugfestigkeit und Abdichtung wäre zwar schon eine 1 mm breite Schweißnaht ausreichend, doch zur Sicherheit wird eine erheblich größere Breite der Naht gewählt. In dem sorgfältig überwachten Prozess der thermischen Verschmelzung werden stets zwei ETFE-Folien durch eine Kombination aus Hitze, Druck und Dauer miteinander verbunden, wobei die zeitliche Stabilität des Vorgangs entscheidend ist, um ein Überhitzen zu vermeiden. Keine anderen Materialien oder chemischen Wirkstoffe werden benötigt. Das Schweißen kann über einer Rolle erfolgen, mit der gerade oder gebogene Nähte von ungefähr 12 m Länge in fünf Minuten herstellbar sind, oder durch einen Schweißbalken, der zwar nur gerade Nähte herstellt, aber dies in wenigen Sekunden. Nach dem Schweißen wird überstehendes Material per Hand abgeschnitten. Die Kissenfolien werden manuell zusammengesetzt, damit alle Schichten gleichzeitig zugeschnitten und das Kederranddetail angeschweißt werden können. Zum Schluss werden die speziellen Luftventile in die Folienoberflächen eingebaut und abgedichtet. Das fertige Kissen wird vorsichtig gefaltet, um ein Zerknittern der Folien zu verhindern, und dann zur Auslieferung in eine Schutzhülle gepackt. ETFE wird nach Gewicht berechnet, das meist in Tonnen gemessen wird. Wenn die ETFE-Folie extrudiert und bedruckt

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16__Die häufigste Form des Kissenrands ist ein Kederrand, der durch ein in die Folie eingeschweißtes Seil entsteht. /

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an das Werk geliefert wird, kostet sie pro m2 ungefähr gleich viel wie hochfestes Gewebe und circa 50 % mehr als „billiges“ Gewächshausglas. Von ähnlich hoher oder sogar noch größerer Bedeutung sind jedoch die Kosten für die Randausbildung. Hier wird der große Vorteil der ETFE-Kissen gegenüber einer Verglasung deutlich. Eine herkömmliche Glasscheibe von 1 x 4 m hat eine Randlänge von 10 m bzw. ein Verhältnis von Fläche zu Umfang von 1: 2,5. Ein normales ETFE-Kissen von 3 x 6 m hat ein viel kosteneffizienteres Fläche-UmfangVerhältnis von 1:1, das bei großen Kissen sogar noch günstiger ist. Einbau Zum Befestigen der Kissenränder und Anbringen der Kissen auf der Primärkonstruktion verwenden alle Firmen eigene Aluminiumprofile. In den Profilen befinden sich Isolierung und eingebaute Kanäle, um für den Notfall eine weitere Möglichkeit der Entwässerung gewährleisten zu können. Der Einbau der ETFE-Kissen sollte von geschultem Fachpersonal durchgeführt werden. Nachdem die Randprofile auf die Primärkonstruktion aufgebracht worden sind, wird das Luftversorgungssystem installiert und zunächst durchgespült, damit keine Fremdkörper in die Kissen geblasen werden. Diese Ver-

sorgungssysteme bestehen gewöhnlich aus einer Hauptleitung und einem Sekundärsystem mit kleiner dimensionierten Leitungen zu jedem Kissen. Die zusammengefalteten Kissen werden mit Seilen an die richtige Stelle gezogen, entfaltet und an den Randprofilen befestigt. Die eingebauten Ventile sind über flexible Leitungen mit dem Leitungssystem verbunden und die Kissen werden sobald wie möglich bis zu ihrem Nenndruck aufgeblasen. Die Oberfläche des aufgeblähten Kissens ist so glatt, dass Vögel darauf keinen Halt finden. Um die Vögel auch von den Randprofilen fernzuhalten, können Drähte auf V-förmigen Haltern angebracht werden. Die Luftversorgungseinheit besteht aus zwei durch Elektromotoren angetriebene Gebläse. Sollte die Luftzufuhr einmal ausfallen, bleibt das Gebäude stabil. Die einzige negative Folge wäre eine kurzzeitige Verschlechterung der Isolationswerte, bis die Luftzufuhr wieder einsetzt. Rückschlagventile im System stellen sicher, dass die ETFE-Kissen auch ohne Luftzufuhr ihren Druck vier bis acht Stunden lang halten können. Sollte der Energieausfall länger andauern, ist eventuell eine Notstromversorgung empfehlenswert, damit erschlaffende Kissen nicht flattern und vom Wind zerstört werden. ETFE-Kissen sind quasi luftdicht. Wenn die Kissen aufgeblasen sind, wird der Druck im System durch eine kleine Befüll-

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17–21__An der Einbaustelle werden die Kissen ausgebreitet, an den speziellen Aluminiumprofilen befestigt, an das Luftversorgungssystem angeschlossen und aufgeblasen, um Beschädigungen durch Falten und Wind zu vermeiden. / 22__ETFE-Dach von unten / 23__An der Seilkonstruktion befestigte, aufgeblasene Kissen verformen sich problemlos und lassen die gewünschte gewölbte Oberfläche entstehen. /

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einheit konstant gehalten und nur die Luftverluste werden ausgeglichen, die durch Verbindungsstellen in den Leitungen und durch Nähte entstehen können. Innerhalb der versiegelten Kissen, die als geschlossene Systeme funktionieren, herrscht nur Überdruck. Es gibt keine oder nur eine geringe Luftzirkulation. Obwohl ETFE luftdicht ist, ist es dampfdurchlässig, was bei Gebäuden mit hoher Luftfeuchtigkeit Entfeuchter erforderlich machen kann, um das Eindringen von Feuchtigkeit in das Foliensystem zu vermeiden. Aspekte der Nachhaltigkeit Im Gegensatz zu früheren Generationen luftgetragener Konstruktionen, die einen ständigen Energieeintrag benötigten, um die Standsicherheit zu gewährleisten, sind Kissensysteme energieeffizienter, weil ihre Gebläse lediglich den Luftdruck aufrechterhalten müssen. Eine Luftversorgungseinheit, die für 1000 m2 Kissenfläche ausgelegt und durchschnittlich die Hälfte der Zeit in Betrieb ist, verbraucht nur ähnlich viel Energie wie eine gewöhnliche Glühlampe. Bei den Lebens-zykluskosten schneidet ETFE ebenfalls sehr gut ab, da es ein wartungsarmes Material ist. Anders als bei Stoffen, die aus Fasern bestehen, welche unebene Oberflächen hervorbringen, auf denen sich Schmutz ablagern

24__Typisches doppelseitiges Profil 1 Vogeldraht an Edelstahlhalterung 2 Kappe aus Aluminium mit geschäumten EPDM-Dichtungen 3 dreilagiges ETFE-Kissen 4 Einspannung Kederrand 5 zusätzliche Abflussrinne 6 EPDM-Lage zur Trennung unterschiedlicher Metalle 7 verzinkte Befestigungsschrauben für Aluminiumprofil 8 Tragkonstruktion /

und Schimmel bilden kann, reinigen sich die glatten und nichthaftenden Oberflächen von ETFE bei Regen selbst. Die Unterseite der Kissen kann etwa alle fünf bis zehn Jahre mit Wasser gereinigt werden, obwohl diese Reinigung in der Praxis selten durchgeführt wird, weil sie einfach nicht notwendig erscheint. Chlordifluormethan, der Ausgangsstoff von ETFE, ist kein petrochemisches Erzeugnis und gemäß des 1989 in Kraft getretenen Montrealer Protokolls anerkannt, das den Ausstoß chemischer Verbindungen reduzieren will, welche die Ozonschicht zerstören. ETFE ist ein inertes Fluorpolymer, das keine herauslösbaren Additive enthält. Der Herstellungsprozess des Harzes, der viel weniger Energie benötigt als die Herstellung von Glas, basiert auf Wasser und bedarf keiner Lösungsmittel. Mit einer Masse von weniger als 1 kg/m2 ergeben sich durch das geringe Gewicht von ETFE weitere Vorteile für die Umwelt. Ähnlich der Fotovoltaikschirme von Satelliten der NASA können selbst sehr große Folienkissen für einen ökonomischen Transport dicht gelagert und erst nach ihrem Einbau aufgeblasen werden. Für die Herstellung und den Transport von ETFE wird nur ein Bruchteil der Energie benötigt, die für herkömmliche transparente Materialien wie Glas erforderlich ist.

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41 Erlebnisbad Elypso, Deggendorf

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Erlebnisbad Elypso, Deggendorf PGF Planungsgesellschaft, Gollwitzer Architekten, 2003 / 25–27__Überdachte Freizeitbäder bieten einen dauerhaften Markt für ETFE-Kissensysteme. /

ETFE fügt sich gut in die Kategorie technischer Werkstoffe, die der Cradle-to-Cradle-Strategie für Nachhaltigkeit entsprechen.4 Obwohl ETFE weder natürlich vorkommt noch biologisch abbaubar ist, ist es dennoch zu 100 % recycelbar. Vector Foiltec, das führende Unternehmen für architektonische Anwendungen von ETFE, recycelt derzeit den gesamten Abfall aus dem Herstellungsprozess und ist zudem noch ein Nettoimporteur von ETFE-Abfall aus anderen Industriezweigen. Während für Folien neues Material verwendet werden muss, können andere Teile des Systems, wie die Luftventile und Schläuche, ohne Weiteres aus Recyclingmaterial hergestellt werden. Nicht nur verfügt das Material über nachhaltige Eigenschaften, sondern die ETFE-Hüllen tragen auch sehr stark zur ökologischen Bilanz der Gebäude bei. 1__ John Schiers, Hrsg. Modern Fluoropolymers (Chichester: John Wiley + Sons) 1997, S. 301 2__ Ebd. S. 307. 3__ Schwitter, Craig. „Use of ETFE foils in lightweight roof constructions“, Proceedings of the IASS-ASCE International Symposium 1994 on Spatial, Lattice and Tension Structures (Reston, Virginia: ASCE Publications) 1994, S. 624. 4__ Für die Erörterung von biologischer und technischer Werkstoffe siehe Cradle to Cradle von William McDonough und Michael Braungart (New York: North Point Press) 2002.

Stefan Lehnert Risiko und Zuverlässigkeit

Damit eine neue Technologie, insbesondere in einem so konservativen Marktsegment wie der Baubranche, erfolgreich den Markt erobern kann, muss sie über eine profunde Basis verfügen. Die philosophischen und visionären Grundlagen für die Technologie der Gebäudeverkleidung mit ETFE wurden unter anderem von Buckminster Fuller, Frei Otto, Ted Happold und Ian Liddell gelegt. Im Verlauf der letzten drei Jahrzehnte waren für den Wandel von der Vision zur Realität, von experimentellen Projekten hin zu einer breiten Akzeptanz in der Industrie große Risikobereitschaft und Innovationskraft erforderlich. Damit die Technologie der ETFE-Gebäudehüllen fortbestehen und wachsen kann, musste sie – und muss sie auch weiterhin – die sehr hohen Anforderungen der Praxis bestehen. Während es für herkömmliche Materialien Vorschriften und Anwendungsbestimmungen gab, mussten hier die Parameter wie Dichtigkeit, Sicherheit, Brandschutzverhalten, Standsicherheit der ETFE-Systeme während der zu erwartenden Lebensdauer und Funktionstüchtigkeit von Material und System und sogar die Versicherbarkeit von Grund auf neu geklärt werden, damit diese Technologie in einer Branche, die sich auf die Erstellung sicherer und langlebiger Gebäude konzentriert, von Investoren und Architekten akzeptiert wurde.

Anhand einiger Beispiele lassen sich die Probleme, die während der Entwicklung der ETFE-Technologie bewältigt werden mussten, erläutern. Als Dächer mit ETFE-Folie in den frühen 1980er Jahren zuerst verwendet wurden, gab es auf dem Markt keine Schweißmaschinen, mit denen auf industriellem Niveau gearbeitet werden konnte. Fluorpolymere benötigen aus verschiedenen Gründen spezielle Geräte für die Herstellung und das Verschweißen. Ihr Schmelzpunkt ist dreimal so hoch wie der von PVC-Materialien oder anderen Kunststoffen mit ähnlichen Eigenschaften. Zudem entwickeln Fluorpolymere, wenn sie bis zum Schmelzpunkt erwärmt werden, eine stark korrodierende Wirkung. Deshalb müssen alle Maschinen vor dem direkten Kontakt mit heißem ETFE geschützt werden, um die Korrosion von Maschinenteilen zu verhindern und einen zuverlässigen Dauerbetrieb zu gewährleisten. Folglich bestand der erste Schritt bei der Realisierung von ETFE-Dachsystemen darin, Schweißgeräte mit einem präzisen Temperatursteuerungsmechanismus zu entwickeln, mit denen konstant hochwertige Schweißnähte an ETFE-Folien erzeugt werden können. Bis heute sind die zuverlässigsten und leistungsfähigsten Anlagen nicht frei auf dem Markt verfügbar, sondern bleiben geschützte und spezifische Produkte von Vector Foiltec.

Stefan Lehnert_Risiko und Zuverlässigkeit

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1__Ein digitaler XY-Plotter mit einem 4 x 12 m großen Unterdrucktisch ist direkt mit dem Planungsbüro von Vector Foiltec verbunden. / 2__Werkzeughalterung des Plotters mit Stift /

Frühe architektonische Testeinsätze von ETFE in den 1970er Jahren, die von verschiedenen Universitäten durchgeführt wurden, behandelten Folien ebenso wie Gewebe oder PVC und beachteten nicht, dass Folien viel weicher, glatter und geringer belastbar sind als Gewebe. Es mussten neue Strategien, sowohl konzeptioneller als auch technischer Art, entwickelt werden, um mit der Materialbeschaffenheit von ETFE zurechtzukommen und die Vorteile ausnutzen zu können, die aus der Fähigkeit der ETFE-Systeme herrühren, als klimatische Hüllen zu fungieren. Für die Arbeit mit ETFE ist es erforderlich, dass die Planer alle Annahmen, die sie aus ihrer Erfahrung mit anderen Materialien ableiten, beiseiteschieben. Ein aktuelles Beispiel dafür, wie kritisch es ist, ETFE wie andere Materialien zu behandeln, zeigte sich bei der Allianz Arena, wo Kissengeometrien und Statikansätze, wie sie bei luftgetragenen Stadiendächern aus Gewebe in den 1970er Jahren verwendet wurden, die großen Schneelasten nicht bewältigen konnten. Die Problemlösung bei ETFE ist oft kontraintuitiv. Entgegen aller Prinzipien, die auf andere Dacharten zutreffen, zum Beispiel eine Erhöhung der Kissenwölbung, um das Wasser ablaufen zu lassen, minimieren flachere Kissen das Risiko von Wassersackbildung.

Der wahrscheinlich wichtigste Schritt, der schließlich zum Erfolg der ETFE-Systeme führte, waren die Entwicklungen bei der Berechnung von Foliensystemen und innovative Konzepte bei der Entwicklung von Tragkonstruktionen. Wenn klassische Materialien versagen, geschieht dies häufig, weil sie nicht stark genug sind. Bei klassischen Materialien ist für eine größere Standfestigkeit im Allgemeinen eine größere Dicke des Bauelements erforderlich. Mit ETFE ist oft das Gegenteil der Fall. Wenn ETFE-Bauteile versagen, waren sie höchstwahrscheinlich überdimensioniert. Folien, die zu dick sind, werden brüchig und versagen eher, obwohl aus Sicht des Ingenieurs die Beanspruchungen innerhalb der zulässigen Werte liegen. ETFE ist ein hochelastisches Material und erlaubt innerhalb bestimmter Grenzen auch eine plastische Verformung. In der Tat wird diese Verformung heutzutage oft in die Geometrie der Gebäudehülle integriert. In solchen Fällen wird die endgültige Form der ETFE-Hülle erst zwei oder drei Jahre nach Fertigstellung des Gebäudes erreicht, weil die Verformung eine gewisse Zeit und mehrere Lastzyklen erfordert. In einer Branche, in der Statik (Unbeweglichkeit) die Ultima Ratio ist, sind Dynamik und Formänderung eher ungewohnt und es waren über die Jahre viele Diskussionen und viel

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Stefan Lehnert_Risiko und Zuverlässigkeit

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3__Jede Folienbahn wird entsprechend ihrer endgültigen Geometrie und Größe zugeschnitten. / 4__Folien vor der Weiterverarbeitung an der Schweißmaschine. Im Hintergrund eine Vorrichtung für die automatisierte Lagerung /

Überzeugungskraft nötig, damit dieser innovative ingenieurtechnische Ansatz akzeptiert wurde. Bei guter Ausführung werden beim Bauen mit ETFE die Vorteile sowohl aus der Elastizität als auch aus der Plastizität des Materials genutzt und das Material darf nachgeben und sich bewegen. Der große Vorteil der Luftkissentechnologie in Kombination mit ETFE besteht darin, dass die Dehnung des Materials eigentlich einen Kreislauf der Lastminderung in Gang setzt. Durch die Formänderung der Kissen erhöhen sich die Materialspannungen nicht so sehr, wie man aufgrund der zusätzlich aufgebrachten Lasten vermuten würde. Einlagige ETFE-Hüllen können diese Eigenschaft jedoch nicht für sich nutzen. Solche Systeme können nur bis zu einem sehr geringen Maß vorgespannt werden, damit gewährleistet wird, dass die Folie nicht zu kriechen beginnt bzw. sich unter den gegebenen Nennlasten nicht verformt. Oberhalb dieses Grenzwertes erschlaffen die ETFE-Folien in einschichtigen Systemen und flattern im Wind. Weil ETFE-Kissen hingegen nachgiebig sind, können sich sowohl die Kissen als auch deren Tragkonstruktionen stark verformen und Bewegungen, seien sie infolge von äußeren Lasten oder Temperaturänderungen, können quasi ohne Einschränkungen aufgenommen werden. Wenn diese Eigen-

schaft intelligent genutzt wird, können leichte und weitgespannte Tragwerke projektiert werden, die zuvor noch unrealistisch waren. Besonders zweiachsige und einachsige Seilkonstruktionen, die für große Spannweiten sehr kostengünstig sind, lassen sich mit ETFE-Kissensystemen gut kombinieren. Ein weiterer Bereich, in dem ETFE-Systeme neue technische Lösungsansätze ermöglicht haben, sind umweltfreundliche, ökologische und intelligente Gebäudekonzepte. Die mehrlagigen ETFE-Systeme erlauben es dem Planer, Wärmedurchgangszahlen, Transparenz- und Reflexionseigenschaften sowie die optische Erscheinung der Gebäudehülle selbst zu spezifizieren. Bei herkömmlichen Produkten gibt der Ingenieur produktspezifische Kennzahlen in den Computer ein, um die notwendigen Heiz- und Kühlleistungen zu ermitteln. Bei ETFE-Systemen kann der Planer die erwünschten Kennwerte selbst bestimmen und vorgeben. Der Aufbau des ETFE-Systems orientiert sich dann an den geplanten Anforderungen. Obwohl ETFE-Kissensysteme in Gebäudekonstruktionen noch relativ neu sind, erweisen sie sich doch aufgrund ihres geringen Gewichts und der unerwarteten Festigkeit von ETFE gepaart mit dessen hoher Elastizität als extrem sicher. Vor

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5__Modernste Schweißgeräte / 6__Für die Kissenherstellung werden geschickte und gut ausgebildete Arbeitskräfte benötigt. /

ungefähr 25 Jahren wurden in Gebäuden nur nicht brennbare Materialien als sicher erachtet, und es war wegen der Entflammbarkeit und der Statikeigenschaften nahezu unmöglich, irgendeine Art Kunststoff zu verwenden. Das Verhalten von ETFE bei Feuer stellt diese früheren Annahmen auf den Kopf. Das herausragende Brandverhalten und viele andere Eigenschaften von ETFE werden heute von Zulassungsbehörden auf der ganzen Welt allgemein anerkannt, und wir stellen fest, dass – aus gutem Grund – heute Baugenehmigungen teilweise bereits die Verwendung von ETFE-Folien wegen ihrer Vorteile für die Sicherheit der Menschen zur Bedingung machen. Zudem erweist sich ETFE als viel langlebiger als Gewebe oder andere Kunststoffe, die in der Architektur verwendet werden. Im Lauf der Jahre konnten viele Vorurteile über Kunststoffe und deren Verwendung in der Baubranche ausgeräumt werden. Heutzutage ist die Technologie der ETFE-Kissen in der Architekturwelt weitgehend akzeptiert und sie erscheint täuschend einfach. Die ETFE-Technologie ist jedoch äußerst komplex und erfordert ein hohes Maß an Spezialkenntnissen. Bauherren sollten nur Firmen mit umfangreichen Erfahrungen in der Formgebung und Technik wählen, die dann vom Entwurfskonzept über die Detaillierung, die Herstellung, die

Montage vor Ort und die langfristige Wartung die volle Verantwortung übernehmen. Das Team von Vector Foiltec investierte mehr als 25 Jahre in die Forschung und Entwicklung von Materialien, Produktionsabläufen, Gestaltungskonzepten, Montagetechniken, Umweltschutzstrategien sowie in Sicherheitskonzepte und ist in der Lage, der heutigen nachhaltigen Architektur eine völlig neue Facette hinzuzufügen. In den vergangenen Jahren konnten wir einige außergewöhnliche und imposante Bauwerke mit ETFE-Kissensystemen bewundern. Dieses Buch stellt nur einen kleinen Ausschnitt aus einer großen Menge von Projekten dar, die mit keiner anderen Technologie hätten verwirklicht werden können.

Weiche Konstruktionen

Im Laufe der 1980er Jahre wandten sich Architekten und Ingenieure von pneumatischen Gebäuden ab und begannen mit der Erforschung von Verbundsystemen, die nach Frei Ottos Definition pneumatische Kissen mit Tragkonstruktionen kombinieren. Bei diesen Verbundsystemen spielt die Luft keine konstruktive Rolle mehr, sondern wird zum Vorspannen der Membranen verwendet, um diese vor dem Erschlaffen zu bewahren und die Wärmedämmung der Gebäudehülle zu verbessern. Das Material ETFE ist für solche Kissensysteme ideal geeignet. Aktive Homöostase Konstruktiv gesehen ist das Bauen mit ETFE eine „weiche“ Technologie sowohl im Hinblick auf die Materialeigenschaften als auch auf das Verhalten als Gebäudehülle. Im Gegensatz zu vielen anderen Baumaterialien, die häufig so eingesetzt werden, dass ihre Stärke maximal genutzt werden kann, liegen die Vorteile von ETFE gerade in seiner „Schwäche“, in seiner Duktilität. Verglichen mit Materialien wie Stahl, Beton und Glas gibt ETFE schon bei sehr geringer Beanspruchung von ungefähr 23,5 N/mm2 oder 2,3 % Dehnung nach. Was wie ein Nachteil erscheinen mag, wird zu einem Vorteil, wenn das Material sich um 400 % dehnen kann, bevor es versagt.

Dadurch ist ETFE sehr gut für Kissensysteme geeignet, die durch inneren Luftdruck vorgespannt werden, womit die Membran unter Spannung und stabil bleibt. ETFE-Kissensysteme werden gewöhnlich mit einem Luftdruck von 200–600 Pa stabilisiert, was ungefähr 0,2–0,6 % des Luftdrucks in einem Autoreifen entspricht und ausreicht, um die Spannung auch gegen äußere Einwirkungen wie Wind und Schnee aufrechtzuerhalten. Durch das Zusammenwirken der normalen Vorspannungen in den Kissen mit den äußeren Lasten kann die ETFE-Membran bis nahe an die Fließgrenze des Materials belastet werden.1 Obwohl die Folien sehr dünn und leicht sind, machen die hohe Tragfähigkeit von ETFE und seine Fähigkeit, sich extrem auszudehnen, ohne zu versagen, ETFE-Kissensysteme deutlich widerstandsfähiger als herkömmliche Tragwerk- und Fassadensysteme aus Holz, Stahl, Aluminium oder anderen Baumaterialien. Im Jahre 1968 beschrieb Reyner Banham die Leistungsfähigkeit pneumatischer Bauwerke, indem er sie mit bekannteren Konstruktionsformen verglich: „Die Architektur muss auf ihre Weise zwischen äußerer und innerer Umgebung vermitteln. Wenn ein Bauwerk dies aber allzu vernehmbar tut (Tropfgeräusche, herabfallende Ziegeln, klappernde Fenster), liegt gewöhnlich irgendeine Fehlfunktion vor. Ein Tragluftge-

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Spannung (N/mm2)

Weiche Konstruktionen

Dehnung (%)

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1__Spannungs-Dehnungs-Diagramm / 2–3__Die hohe Tragfähigkeit der ETFE-Kissen wurde in der britischen Fernsehsendung „Tomorrow's World“ demonstriert. /

bäude, das sich in einem homöostatischen Zustand befindet und sich anpasst, ausgleicht und Belastungen aufnimmt, versagt jedoch dann, wenn es nicht knarrt oder sich nicht windet. Seine veränderliche und größtenteils selbstregulierende Membran entspricht eher der Haut eines Lebewesens als der metaphorischen ‚Haut‘ eines gläsernen Bürogebäudes.“ Mit Blick auf seinen kurzzeitigen Einzug in eine kleine, pneumatische Kunststoffkuppel fügte er hinzu: „Die Schönheit dieses einfachen Luftsacks lag in dessen direkter und stetiger Reaktion. Jede kleinste Änderung der Bedingungen im Innern oder außerhalb – selbst eine hitzige Diskussion – führten zu Ausgleichsbewegungen der Hülle, aber nicht durch kostspieliges Eingreifen eines Computers, sondern durch die direkte Veränderung der Form als Folge des Druckausgleichs. Für den menschlichen Bewohner entstand mit der umschließenden Membran eine Art partnerschaftliche Beziehung, wobei jeder eigenständig, aber im Einklang mit dem anderen seinen Weg verfolgte.“2 Obwohl Banham speziell von pneumatischen Tragkonstruktionen sprach, trifft seine Beschreibung einer aktiv reagierenden, selbstregulierenden Membran auch auf Kissenkonstruktionen zu. Wenn sie aufgeblasen sind, nehmen die ETFE-Kissen eine Form an, die vom Gleichgewicht zwischen

Innendruck, Oberflächenspannung und Wölbungsradien bestimmt wird. Die Kissen reagieren auf dynamische Differentiallasten durch Verformung, absorbieren dadurch Energie und verlangsamen Bewegung. Im Gegensatz zur reinen ETFEFolie können die Kissen ihre Ausgangsform wiedererlangen. Die Weichheit von ETFE und die Kissenkonstruktion wirken wechselseitig aufeinander ein. Wenn das Kissen zu stark belastet wird, gibt die Folie nach, verhärtet dann und wird fester. Durch diese Dehnung entstehen Bereiche mit stärkerer Wölbung, die wiederum die Spannung reduzieren. Die Weichheit des Materials und die Verformung der Kissen bei Belastung schaffen gemeinsam ein selbstausgleichendes System, das immer ein Gleichgewicht der Kräfte anstrebt. Aufgeblähte ETFE-Kissen weisen nur etwa 1 % des Gewichts herkömmlicher Gebäudehüllen mit vergleichbaren Eigenschaften auf und verringern damit die von der Primärkonstruktion aufzunehmenden Nutzlasten. Im Vergleich zu Glas, mit dem über den Daumen gepeilt eine maximale Spannweite von 1,5 m erreicht werden kann, überspannen einachsige ETFE-Kissen 3–5 m und zweiachsige Systeme bis zu 11 m, je nach aufzunehmenden Lasten. Folglich ist für ETFE-Systeme oft keine Sekundärkonstruktion erforderlich, da die Module groß genug sind, um sie an die Primärkon-

48 Konferenz- und Ausstellungsgebäude der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), Osnabrück

Weiche Konstruktionen

freie s WithSpannweite Span s

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4__Die Kissenwölbung bestimmt Eindruck und Funktionsfähigkeit der Gebäudehülle. / 5__Kissenquerschnitt und Wölbung / 6__Die Flexibilität des Materials und die Verformung der Kissen bei Belastung schaffen ein selbstausgleichendes System. Bei zunehmender Wölbung verringert sich die Zuglast. /

struktion anpassen zu können. Die Größe der Elemente der Primärkonstruktion wird nicht nur aus der Spannweite und Belastung ermittelt, sondern ergibt sich auch aus einer Funktion der zulässigen Bewegung und Durchbiegung der Gebäudeverkleidung. Da sich die ETFE-Kissen ohne negative Folgen für die Konstruktion beträchtlich durchbiegen und deformieren können und sie Bewegungen durch Verformung absorbieren, können die Bauteile der Primärkonstruktion noch leichter ausgebildet werden, weil sie nicht so starr sein müssen. Form, Klima und Wetter Die effizienteste synklastische Form, die durch eine in allen Querschnitten gleichgerichtete Krümmung gekennzeichnet ist, ist die Kugel. Sie verfügt – wie eine Blase oder ein Ballon – über maximales Volumen und minimale Oberfläche. Einen aufgeblasenen Ballon in ein Kissen zu ziehen ist sehr schwierig. Da das Kissen eine Kugelform anstrebt, wird die Spannung im Material kleiner, je enger der Krümmungsradius der Kissenoberfläche wird. Obwohl flachere Kissen mit größeren Krümmungsradien einer höheren Spannung ausgesetzt sind, ist ihr Materialbedarf geringer und sie werden nicht von sekundären Windlasten (Winddruck und -sog) beansprucht, die ein Flattern der Membran verursachen können. Des Wei-

teren müssen Wasseransammlungen im Falle von Druckverlusten der Kissen vermieden werden. Je flacher das Kissen ist, umso geringer ist auch das Risiko von Wassersäcken in jeglicher Dachrichtung. Deshalb besteht das Ziel der Kissenbemessung für alle Größen- und Lastkombinationen darin, das Kissen so zu formen, dass bei der geplanten Materialstärke die geringste Steigung entsteht. Die optimale Krümmung aus der Nullebene des Kissens beträgt deshalb 6–20 % seiner Spannweite. Wie bei den meisten Materialien führen Temperaturänderungen dazu, dass sich ETFE dehnt oder zusammenzieht. Jedoch ist sein Elastizitätsbereich sehr begrenzt. Seine Fließeigenschaften deuten bereits darauf hin, dass ETFE schon bei Spannungen von 10–12 N/mm2 zu kriechen beginnt. Wenn eine Membran zugbeansprucht wird, hängt die Spannung in der Membran unter anderem von der Umgebungstemperatur ab. Wenn durch jahreszeitliche Temperaturänderungen die Spannung, die auf die ETFE-Membran wirkt, den Wert der Kriechspannung überschreitet, beginnt die Membran zu fließen, d.h., sie entspannt sich, wird schlaff und versagt. Aus diesem Grund eignet sich ETFE für zugbeanspruchte, antiklastische Formen nicht, es sei denn, diese sind sehr klein. Im Gegensatz dazu hebt der selbstregulie-

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rende Luftdruckausgleich in synklastischen Kissenkonstruktionen die Kriechwirkungen wieder auf. Bei Temperaturen über 70 °C erfährt ETFE einen gewissen Festigkeitsverlust. Sein Einsatz in sehr heißen Klimaregionen muss dahin gehend genauer untersucht werden. Wenn man nur die Temperatur isoliert als Maßstab nähme, würden große Kissen in gemäßigten und kühleren Zonen, kleinere dagegen eher in warmen Regionen eingesetzt werden. Aber die Temperatur ist nur selten der entscheidende Faktor bei der Festlegung der Kissenform und -größe. Aufgrund der gegenüber dem Materialvolumen vergleichsweise großen Oberfläche der dünnen Folien werden sie vom Wind gekühlt. Wenn der Wind weht, ist ihre Oberflächentemperatur nahe der Umgebungstemperatur. Die Folie kühlt ab und gewinnt genau dann an Stärke hinzu, wenn die Hülle ihre maximale Tragfähigkeit benötigt. In sehr kalten Gegenden können Schneelasten zu einem wichtigen Kriterium werden. ETFE-Kissen für Dächer werden so bemessen, dass sie Schneelasten von 3000 kg pro m2 aufnehmen können, was ungefähr einer Schneehöhe von 3 m entspricht. Wenn ungewöhnlich hohe Schneelasten zu erwarten sind, können zur Verstärkung Seilnetze unter den Kissen angebracht werden, um eine zusätzliche Abstützung zu gewährleisten. Teilweise kann bei geringeren Schnee-

Konferenz- und Ausstellungsgebäude der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), Osnabrück Herzog + Partner, 2002 / 7__Ein einlagiges Schutzdach über einer wetterfesten Verglasung mit Sonnenschutzlamellen ist ein Beispiel dafür, dass ETFE auch für kleine, zugbeanspruchte, antiklastische Formen verwendet werden kann. / 8–10__Ein Seil im Bogenrand hält die ETFE-Membran unter Spannung. /

lasten auch vorübergehend der Luftdruck in den Kissen erhöht werden. In der Praxis sind fast immer Windlasten die ausschlaggebenden Größen für die Ermittlung der Kissenform und maximalen Größe, wobei die Systeme so gestaltet werden können, dass sie Windsoglasten von bis zu 5 kN (500 kg) pro m2 standhalten. Die großen Kantenlängen der leichten ETFEBauteile und die Fähigkeit sowohl des Materials als auch der Kissen, sich bei Belastung zu verformen, bieten signifikante Vorteile bei der Bemessung für Lasten, speziell der Windlasten. Im Allgemeinen sind die Normen so aufgebaut, dass die anzunehmende Windlast pro m2 kleiner wird, je größer die Fläche des Verkleidungselements ist. Dies gründet auf der Annahme, dass hohe, kurzzeitig auftretende Punktlasten zuverlässig abgeschwächt werden können, indem sie durch die Kissen auf Fläche und Zeit verteilt werden, ähnlich wie sich die Kraft eines Hurrikans verringern würde, wenn sie über ein ganzes Jahr auf eine große Fläche verteilt würde. ETFE-Kissensysteme dämpfen Windlasten, indem sie die Energie des Windes absorbieren, und können deshalb für abgeminderte Windlasten pro m2 als vergleichbare starre Gebäudehüllen bemessen werden, die gewöhnlich aus kleineren Modulen bestehen.

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Bahnhof Piccadilly, Manchester Building Design Partnership, 2002 / 11–13__Während der Bauphase konnte man sich von der hohen Schlagfestigkeit der ETFE-Kissen überzeugen, als eine Fassadentafel aus Metall aus einem höher gelegenen Stockwerk herunterfiel und die Dachmembran nicht beschädigte. /

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Hampshire Tennis- und Sportclub, Eastleigh Euan Borland Architects, 1995 / 14–16__Ein von Masten abgehängtes einachsiges Seilnetz trägt die Dachhaut aus ETFE-Kissen. /

Weiche Konstruktionen

51 Bahnhof Piccadilly, Manchester___Hampshire Tennis- und Sportclub, Eastleigh

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Diese Lastabsorption hat sogar Auswirkungen auf die architektonische Detaillierung. Anders als bei Glasfassaden, bei denen jeder Steg und jede Fuge die Bewegungen aufnehmen muss, die aus atmosphärischem Druck, Temperaturund Laständerungen in der Konstruktion entstehen, sind ETFE-Kissen so ausgebildet, dass sich diese Bewegungen nicht an den Kanten konzentrieren, sondern von der gesamten dehnfähigen Oberfläche aufgenommen werden und herkömmliche Bewegungsfugen seltener oder gar nicht mehr erforderlich sind. Viele klassische Gebäudeschäden werden in der Tat dadurch verursacht, dass Schnittstellen zwischen unterschiedlichen Materialien versagen, wo Bewegungen infolge unterschiedlicher Struktur und Wärmeausdehnung ausgeglichen werden müssen. Obwohl zum Beispiel Glas ein langlebiges Material ist, besitzen moderne Verglasungssysteme nur eine Lebensdauer von etwa 15–20 Jahren, weil dann die Dichtungen der Doppelverglasung versagen, sich die Wärmedämmung verringert, Luft und Wasser eindringen können. Weil aber im Gegensatz dazu das ETFE-Material flexibler ist und die Kissen viel größer sind als herkömmliche Bauteile, werden die Bewegungen von Gebäuden gleichmäßiger verteilt, was die Lebensdauer der Gebäudehülle erheblich verlängert.

Stärke und Flexibilität Die Primärkonstruktionen, auf denen ETFE-Kissen lagern, müssen für eine maximale Kombination von Vorspannung und Auflasten bemessen werden. Innerhalb eines Kissensystems gleichen sich die Randlasten zwischen den Kissen aus. Am Rand des Systems, wie zum Beispiel an der Dachkante, müssen jedoch diese Pneulasten von der Primärkonstruktion aufgenommen werden. Die Kissenränder müssen stark genug sein, um diese Lasten in die Primärkonstruktion übertragen zu können, und gleichzeitig so flexibel, dass sie den Lastwechseln, verursacht durch Druckluftschwankungen und die Wind- und Schneelasten, standhalten. Ein typisches Randdetail ist ein Seil aus Polyester oder PVC in einer ETFEManschette, die rings um das Kissen angeschweißt ist und in die Aluminiumprofile geklemmt oder gezogen wird. Die Flexibilität von ETFE resultiert aus seiner Dünnheit, wobei die maximal empfohlene Foliendicke für Bauwerke 250 μm beträgt. Dickere Folien werden spröde und können eventuell reißen. Die Materialstärke der Folie ist der wesentliche Faktor für die Begrenzung der Kissenelementgröße. Wenn die ETFE-Folien mit Luftdruck vorgespannt werden, verfestigen sie sich durch die Zugbeanspruchung und weisen eine hohe Widerstandskraft auf. Zwar können ETFE-Folien

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Luftpavillon, Magna Project, Rotherham Wilkinson Eyre Architects, 2000 / 17__Der Pavillon scheint in der Höhle des ehemaligen Stahlwerks zu schweben. /

durch scharfe Gegenstände durchbohrt werden, jedoch verhindert ihre hohe Weiterreißfestigkeit, dass sich aus einem Loch ein langer Riss entwickelt. Des Weiteren sind mehrlagige Kissen so konstruiert, dass sie sich bei Beschädigung automatisch abdichten. Wenn die äußere Schicht durchstoßen ist, wird die mittlere Schicht des Kissens angesaugt und schließt das Loch von innen. Jedes Kissen ist autonom, dadurch bleibt der Schaden lokal begrenzt. Kleinere Schäden können leicht mit einem entsprechenden Reparatursatz vor Ort repariert werden, und die Kissen müssen normalerweise nicht ausgetauscht werden. Konstruktive Innovationen und ETFE Durch ihre Eignung sowohl für druck- als auch für zugbelastete Tragwerksysteme haben ETFE-Kissensysteme eine Reihe innovativer Bauvorhaben ermöglicht. Die 1995 fertig gestellte Gebäudehülle des Hampshire Tennis- und Sportclub in Eastleigh ist eine Kombination aus ETFE-Kissen und einer zugbeanspruchten Primärkonstruktion: das erste einachsige Seilnetz. Diese elegante minimalistische Hülle überdacht zehn Tennisplätze auf einer Fläche von 6000 m2. Die Konstruktion besteht aus einem Firstseil, das von gegenüberliegenden, auf Stützenpaaren aufgelagerten und von Seilen

gehaltenen Stahlmasten getragen wird, die das Rückgrat der zweifeldrigen Halle bilden. Vorgespannte Seilpaare, die vom First bis zu den Traufankern in der äußeren Gebäudekante reichen, tragen dreilagige, transluzente, weiße ETFE-Kissen. Die ungefähr 3 m breiten und 18 m langen Kissen sind am Seilnetz festgeklemmt und ermöglichen eine ungehinderte Bewegung, wenn sich Wind- oder Wärmeeinwirkungen ändern. Als einziges Verbindungselement zwischen den parallelen Seilen wirken die ETFE-Kissen wie ein Dämpfer, der die gesamte Konstruktion stabilisiert. Das Kissen, das eine minimale Oberfläche bei maximalem Volumen zu erreichen versucht, ist vergleichbar mit einer Membran, die durch mehrere über ihre Oberfläche verteilte Federn gespannt wird. Diese Federn, die im rechten Winkel zu den Seilen liegen, stabilisieren das einachsige Netz und ermöglichen ihm, als gedämpftes, zweiachsiges System zu wirken, bei dem die Seile als eine Achse und die durch Luftdruck gespannten Folien als die andere Achse definiert sind. Der im Jahre 2000 fertig gestellte Luftpavillon im Magna Project führt dieses Konzept fort und schafft eine symbiotische Konstruktion, in der die ETFE-Kissen und ein Seilnetz konstruktiv voneinander abhängig sind. Provokant in einem ehemaligen Stahlwerk in Rotherham untergebracht, stellt

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18–21__Der Luftpavillon während der Bauphase / 22–23__Ein Seilnetz wird mittels aufgeblasener ETFE-Kissen unter Spannung gehalten, wodurch eine symbiotische Konstruktion entsteht. /

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24__Schnittstelle zwischen Stahlringen, Kabelnetz und Aussichtsplattform / 25__Längsschnitt mit Seilverbindungen zu dem bestehenden Gebäude / 26__Im Querschnitt wird die Geometrie des Pavillons sichtbar. /

Weiche Konstruktionen

55 Luftpavillon, Magna Project, Rotherham

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29 27–28__Quer- und Längsschnitt zeigen die Lage des Luftpavillons innerhalb des Stahlmuseums. / 29__Der Luftpavillon stellt eindrucksvoll den Kontrast zwischen Schwerindustrie und neuer, leichter Technologie dar. /

56 Oval am Baseler Platz, Frankfurt

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Oval am Baseler Platz, Frankfurt AS&P – Albert Speer & Partner, 2004 / 30–31__Das Dach aus ETFE-Kissen über einem amorphen Atriumgrundriss wird von Bogenbindern getragen, die in zwei Richtungen mit Seilen stabilisiert werden. / 32–33__Grundriss, Schnitte und 3-D-Ansicht /

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dieses Stahlmuseum die Industrie der Region in den Mittelpunkt sowie die Elemente, die man für die Stahlherstellung braucht: Erde, Feuer, Luft und Wasser. Jedes dieser Elemente wird durch einen Pavillon dargestellt, der je ein Feld der großen 400 m langen und 35 m hohen Industriehalle einnimmt. Der Luftpavillon, eine zeppelinförmige Hülle im Dachbereich, wurde zunächst als ein konventioneller, mit ETFE-Kissen verkleideter Stahlrahmen konzipiert. Um aber das enge Budget nicht zu überschreiten, wurde dann aber der Rahmen durch leichte Seilringe ersetzt, welche durch die aufgeblähten Kissen unter Spannung gesetzt werden. Der Pavillon ist 44 m lang und hat im Zentrum einen Durchmesser von 16,7 m, der sich bis zu den Enden auf 5 m verjüngt. Zwei elliptische Druckringe aus 114 mm starken Stahlrohren werden durch Diagonalstreben verbunden. Zwischen diesen Ringen halten Aluminiumprofile in Längsrichtung elf ETFE-Kissen mit einer maximalen Breite von 4,8 m, die sich über die gesamte Länge der Konstruktion erstrecken. Die Profile sind im Abstand von 6,1 m an einem externen Seilnetz befestigt, das wiederum im Tragwerk des ehemaligen Stahlwerks verankert ist. Im Gegensatz zum Hampshire Tennis- und Sportclub, wo die Tragseile durch Stahlstützen vorgespannt und lediglich durch die Kissenhülle verformt

34–35__Die Form des Atriumdachs wurde durch die effizienten Oberflächen von Seifenblasen inspiriert. Die Fähigkeit der ETFE-Kissen, sich verformen zu können, ermöglichte den Entwurf einer sehr leichten Konstruktion. /

werden, wird das Seilnetz von Magna nur dann wirksam, wenn es durch die ETFE-Kissen gespannt wird. Wenn die Kissen mit Luft gefüllt werden, versuchen sie, die Spannung in der Außenhaut zu minimieren, indem sie einen runden Querschnitt bzw. räumlich betrachtet eine zylindrische Form anstreben. Jedoch erhalten sie durch das Seilnetz flache, ovale Querschnitte, und das Netz wird wiederum durch diese Deformation unter Spannung gehalten. Für die Entstehung dieser symbiotischen Form sind Seilnetz und Kissen voneinander abhängig. Die konstruktive Rolle, die Luft in diesem Pavillon spielt, entspricht dem Thema der Ausstellung, das Potential neuer Leichtbautechnologien aufzuzeigen. Durch die Gegenüberstellung mit dem schweren erdverbundenen Tragwerk des ehemaligen Stahlwerks demonstriert es zugleich einen ähnlich starken Kontrast wie das zum Kult gewordene Foto eines Luftschiffs am Eiffelturm aus dem Jahre 1901, ein Bild, auf das Italo Calvino etwa ein Jahrhundert später anspielte, wenn er bemerkt: „Hätte ich ein glückverheißendes Bild für den Eintritt ins neue Jahrtausend zu wählen, ich würde dieses nehmen: den raschen, leichtfüßigen Sprung des DichterPhilosophen, der sich über die Schwerfälligkeit der Welt erhebt und damit beweist, daß sein Ernst das Geheimnis

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Frøsilo-Apartmentgebäude, Kopenhagen MVRDV in Kooperation mit Jenson + Jorgenson + Wohlfeldt Arkitekter, 2005 / 36–37__Einem Kugelabschnitt gleicht dieses ETFE-Dach, dessen Bogenbinder radial vom Kugelmittelpunkt aus verlaufen. /

der Leichtheit enthält, während das, was von vielen für die Vitalität der Zeit gehalten wird, die lärmende, aggressive, dröhnende, ins Reich des Todes gehört wie ein Friedhof für rostige alte Automobile.“3 Die Symbiose zwischen Zug und Druck sowie die Fähigkeit von ETFE-Kissensystemen, Verformung und Bewegungen aufzunehmen, wurde für das Atriumdach des Ovals am Baseler Platz in Frankfurt genutzt, um eine sehr leichte Primärkonstruktion herzustellen. Das Multifunktionsgebäude wurde 2004 fertig gestellt und beherbergt im Erdgeschoss Läden, darüber sechs Büro- und drei Wohngeschosse. Eine Stabkonstruktion zeichnet den Rand des irregulär geformten Grundstücks nach und lässt einen frei geformten, zentralen Raum entstehen, der für die Läden und Büros als Atrium und für die Wohneinheiten als externe Lichtquelle dient. Die von den Oberflächen von Seifenblasen inspirierte Form des Atriumdachs vereint den Wunsch nach einem flachen Dach, das den Ausblick aus den Wohnungen nicht beeinträchtigt, mit der Notwendigkeit, Wassersackbildung im Falle des Druckverlusts eines Kissens zu verhindern. Die daraus resultierende leicht gebogene Oberfläche ist in parallele 3,5 m breite Felder unterteilt, von denen jedes durch einen Bogenbinder gekennzeichnet wird. Obwohl die Binder eine konstante Wöl-

bung von 8 % ihrer Spannweite aufweisen, ergibt sich durch die unterschiedlichen Längen von ungefähr 10–30 m in jedem Feld eine andere Krümmung. Die Binder bestehen aus 219 mm starken Stahlrohren als Obergurt sowie aus V-förmigen Druckgliedern senkrecht zu den Obergurten und Spanndrähten in beiden Richtungen in der Untergurtebene. Horizontallasten aus den Obergurten werden durch die Spanndrähte und Gleitanschlüsse am äußeren Druckring reduziert, die es den gewölbten Bindern bei Wind und Schneeauflast ermöglichen, flacher zu werden. Der Ringbalken auf dem Gebäude wandelt die übrigen Horizontallasten in Vertikallasten um. Dadurch war dem Entwurfsteam eine deutliche Gewichtsreduzierung der Bogenbinder möglich. Durch Sogkräfte wird der Obergurt zugbeansprucht, so dass er nicht mehr wie ein Balken, sondern wie ein Seil wirkt. Bei Schneebelastung wird er druckbeansprucht und die V-Streben und Spanndrähte verhindern das Knicken. Die Streben und Seile bieten auch seitlichen Halt und wirken den Kräften der aufgeblasenen Kissen entgegen, die versuchen, die Obergurte der Binder seitlich auszulenken. Die Hülle besteht aus dreilagigen ETFE-Kissen, die räumlich gekrümmt sind, damit sie sich der Geometrie der gebogenen Oberfläche anpassen.

Weiche Konstruktionen

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Frøsilo-Apartmentgebäude, Kopenhagen

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38–42__Die Dächer aus ETFE-Kissen wurden vorgefertigt und mithilfe eines Krans eingebaut. / 43–45__Die Zugseile verlaufen parallel zu den Obergurten. /

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Meiderich Theater, Duisburg planinghaus architekten, 2003 / 46–49__Ein verschiebbares Dach aus ETFE-Kissen für ein Open-AirTheater haucht dem leer stehenden Stahlwerk neues Leben ein. /

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51 50__Detail Längsschnitt / 51__Detailschnitt durch Randträger 1 transparente ETFE-Folie, 200 μm 2 Klemmleiste Aluminium-Strangpressprofil mit EPDM-Dichtung 3 Seilklemme Edelstahl 4 Luftstütze Vollprofil 50 x 50 mm 5 Gelenk 6 Fahrrolle Ø 180 mm 7 Führungsschiene /

Die Atriendächer des 2005 fertig gestellten FrøsiloApartmentgebäudes in Kopenhagen sind nach dem gleichen Prinzip aufgebaut. Für dieses Wohnungsbauprojekt wurden leer stehende Getreidespeicher umgenutzt. Damit keine großen Öffnungen in die vorhandenen Betonwände geschlagen werden mussten, wurden die Wohnungen außen um die Zylinder herumgebaut. Die riesigen Hohlräume der Silos, die mit einem Dach aus ETFE-Kissen eingedeckt wurden, sind zu dramatischen Eingangshallen mit Treppen, Aufzügen und den Schächten für die Versorgungsleitungen verwandelt worden. Das Tragwerkssystem entspricht einem Kugelabschnitt und die Binder verlaufen nicht parallel, sondern sind radial auf den Kugelmittelpunkt ausgerichtet. Folglich verlaufen die Zugseile ausschließlich parallel zu den Obergurten. Für die Wiederbelebung eines anderen historischen Überbleibsels wurde die Biegefähigkeit der ETFE-Kissensysteme genutzt, um eine große, bewegliche Konstruktion zu schaffen. Das 2003 fertig gestellte Meiderich Theater in Duisburg ist ein Open-Air-Veranstaltungsort auf einem 200 ha großen Gelände, wo ein ehemaliges Stahlwerk ähnlich dem Magna Project in eine Kulturstätte umgewandelt wurde. Ein verschiebbares Dach, wodurch das Theater auch bei schlechtem Wetter genutzt werden kann, kann drei Positio-

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nen einnehmen: über dem Zuschauerraum, über einem offenen Foyer oder in der angrenzenden Halle der Gießerei, wo es im Winter untergebracht ist. Das Dach wird von seilstabilisierten Rechteckrohren aus Stahl getragen, die auf von T-Stücken ausgesteiften Stahlrohren laufen. Diese Stahlträger sind wellenartig geformt und passen sich so an die Rohre und Leitungen des früheren Stahlwerks an. Das ETFESchutzdach ist sehr leicht und kann ohne Weiteres Biegungen und Bewegungen aufnehmen. Es hat den zusätzlichen Vorteil, dass seine Kissen die Akustik im Theater verbessern. Durch die hohe Transparenz des Daches bleibt die Sicht auf den Hochofen erhalten, ein wichtiger Gestaltungsaspekt in dieser industriell-archäologischen Umgebung. Große Konstruktionen Neben diesen Entwürfen von mittlerer Größe sind leichte ETFE-Kissensysteme und deren Tragkonstruktionen auch in der Lage, noch größere Spannweiten zu erreichen. Ein kürzlich vorgestelltes Konzept, der Xanadome, ist dahingehend sehr vielversprechend. In seiner einfachsten Ausführung besteht dieser extreme Leichtbau aus einem einzelnen gelenkig gelagerten Bogen aus Fachwerkstreben, die über Kugelgelenke miteinander verbunden sind. Der Bogen wird

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52__Das geringe Gewicht der ETFE-Kissensysteme und deren Fähigkeit, sich ohne negative Auswirkungen auf die Konstruktion zu verformen, schaffen neue Möglichkeiten für große, fahrbare Konstruktionen. / 53–54__Quer verlaufende Stahlrohrträger werden durch Seile verstärkt. /

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Weiche Konstruktionen

63 Meiderich Theater, Duisburg___Nationales Raumfahrtzentrum, Leicester

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Nationales Raumfahrtzentrum, Leicester Grimshaw, 2001 / 55–56__Die ETFE-Kissenhülle des Rocket Tower wird im Abstand von 3 m von horizontalen, abgerundeten Rohren gehalten, die wiederum von gebogenen, vertikalen Rohren getragen werden, die durch einen Betonkern ausgesteift werden. / 57__Schnitt /

64 Los Angeles County Museum of Art

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58__Der Xanadome besteht aus einem einzelnen gelenkig gelagerten Bogen, der durch fächerförmig angeordnete Seilsysteme gehalten wird. /

Weiche Konstruktionen

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Los Angeles County Museum of Art OMA, 2002 / 59__Schnitt / 60__Dachgrundriss / 61__Der Wettbewerbsentwurf von OMA sah eine XanadomeKonstruktion mit einer Hülle aus ETFE-Kissen vor. /

durch zwei gegenüberliegende, fächerförmig angeordnete Seilsysteme gehalten, deren über den Bogen verteilte Seile sich in einem Abspannpunkt treffen. Anders als bei einem gewöhnlichen Bogen, der ausschließlich unter Druck wirkt, sind hier Zug und Druck voneinander abhängig. Diese Anordnung kann beliebig vervielfältigt werden, um komplexe geometrische, nicht orthogonale Formen zu schaffen. Ohne einschränkende Biegekräfte können alle Bauteile der Xanadomes bis zu ihrer Festigkeitsgrenze belastet werden. Als theoretisch sehr effiziente Konstruktionen können so Xanadomes möglicherweise größere Spannweiten als bekannte Tragsysteme erreichen, vermutlich bis zu 1,6 km.4 Weil zudem die Bauteile relativ klein sind, können diese Tragwerke leicht produziert, in kompakter Form transportiert und schnell aufgestellt werden, ohne dass dafür Gerüste oder große Kräne erforderlich wären. Ein Xanadome mit einer ETFE-Kissenhülle war der Gegenstand des Entwurfs des Architektenbüros OMA aus dem Jahre 2002, der die Überdachung eines gesamten Straßenblocks für das Los Angeles County Museum of Art vorsah. Die erste große Gebäudehülle aus ETFE, die realisiert wird, basiert jedoch auf einer bekannteren geodätischen Konstruktion. Das Eden Project in St. Austell, im Jahre 2001

vollendet, will die gegenseitige Abhängigkeit von Mensch und Pflanzenwelt hervorheben, indem es das Ideal des Paradieses mit einer technologisch kontrollierten Umwelt verknüpft. Da es das größte Schaugewächshaus der Welt ist, erbaut in Cornwall im Südwesten Englands in einem rekultivierten Abbaugebiet für Kaolin, wurde bereits viel über diese riesige, umweltverträgliche Hülle geschrieben. Das Eden Project wurde treffend beschrieben als „Zusammentreffen von Buckminster Fuller mit der Polymertechnologie und den Möglichkeiten des computergestützten Entwerfens“.5 Es war das erste einer neuen Generation von Gebäuden, die speziell für ETFE-Kissensysteme entworfen wurden und die ohne die weichen Eigenschaften von ETFE technisch nicht realisierbar wären. Frei Otto geschuldet sind die acht ineinandergreifenden Kuppeln, deren Radien von 18–65 m reichen, die sich in die Landschaft wie eine Kette aus Seifenblasen schmiegen und ein Maximum an Volumen mit einem Minimum an Oberflächen erreichen. Um die Forderungen des Bauherrn nach maximaler Transparenz für das Wachstum der Pflanzen zu erfüllen, mussten Größe und Anzahl der Bauteile minimiert werden. Eine Doppelverglasung, die neben einer schweren Primärkonstruktion für die Aufnahme der hohen Eigenlast auch

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noch eine Sekundärkonstruktion für die kleinen Glasmodule erforderlich gemacht hätte, konnte die Ansprüche nicht erfüllen. Aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer beträchtlichen Größen erwiesen sich ETFE-Kissen für die Bauaufgabe ideal. Nachdem mehrere geometrische Anordnungen untersucht worden waren, übernahm das Entwurfsteam das geodätische Tragwerk von Fuller – bei diesem sind die Konstruktionsglieder gleichmäßig verteilt, die an verschiedene Kugelradien angepasst werden können, was optimale Größen der Verkleidungselemente zu erzielen erlaubt – und erstellte ein einschichti- ges, räumliches Tragwerk ohne Aussteifungen aus 500 mm starken Stahlrohren. Obwohl Stahlbau und Gebäudeverkleidung als zwei Lose ausgeschrieben waren, erhielt das Unternehmen Mero den Zuschlag für beide, denn sein Angebot basierte auf einer alternativen, zweischichtigen Hex-Tri-Hex-Geometrie, wodurch die Durchmesser der Konstruktionsglieder der äußeren Schicht auf 193 mm und die der inneren Schicht auf 114 mm reduziert werden konnten. Das Gewicht der Primärkonstruktion wurde so um 50 % verringert. Weil aber die Knoten- und Kantenausbildungen der Verkleidungselemente erhebliche Kosten verursacht hätten, war es das nächste Ziel, die größten möglichen Hüllenkomponenten zu entwickeln.

Das Entwurfsteam stand vor der großen Herausforderung, diese Leichtbau-Stahlkonstruktion und ETFE-Verkleidung, die zusammen nur 22 kg pro m2 Oberfläche wiegen sollten, für die Aufnahme der dynamischen Lasten zu wappen. Während zunächst befürchtet wurde, dass durch die Windlasten, die auf so große Oberflächen wirken, das Projekt nicht gebaut werden könnte, zeigten bald Versuche im Windkanal, dass die Topografie der Tongrube die Kuppeln vor allen extremen Winden schützt. Obwohl Kissen mit einer Kantenlänge von bis zu 5,5 m herstellbar gewesen wären, ergaben Berechnungen, dass dann eine Verstärkung durch Seilnetze über und unter den Kissen erforderlich würde, um alle Wind- und Schneelasten aufnehmen zu können. Um diese Kosten zu vermeiden, wurden die Kissengrößen an jede Kuppel angepasst, wofür Hexagone von 5–11 m Durchmesser Anwendung fanden. Aufgrund der unterschiedlichen Größen und der geometrischen Form geodätischer Kuppeln ist es nicht möglich, die Module und Knoten dort aneinander anschliessen zu lassen, wo sich die Kuppeln schneiden. Diese Anbindungen werden daher mittels Fachwerkbögen aus Stahlrohren hergestellt, die entlang der Schnittkanten alle Knotenpunkte aufnehmen. Weil die ETFE-Kissen des Eden Project die größten waren, die Vector Foiltec bis zu dieser Zeit hergestellt hatte, waren

Weiche Konstruktionen

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Eden Project, St. Austell Grimshaw, 2001 / 62__Wie aufgefädelte Seifenblasen erscheinen die acht geodätischen Kuppeln mit verschiedenen Durchmessern. Sie umschließen bei minimaler Oberfläche ein maximales Volumen. / 63__Die Kuppeln von Eden sind die ersten einer neuen Art sehr großer Hüllen, die ohne die konstruktiven Eigenschaften von ETFE technisch nicht realisierbar gewesen wären. / 64–65__Die Transparenz von ETFE ist besser als die von Glas und damit für den Einsatz als Gewächshaushülle von entscheidender Bedeutung. / 66__Die ETFE-Kissenhülle sieht zwar zerbrechlich aus, ist aber äußerst widerstandsfähig. / 67__Axonometrie der Biome /

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Weiche Konstruktionen

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68__Die Biome verfügen am Scheitelpunkt jeder Kuppel über Kissen, die zum Lüften geöffnet werden können. / 69__Fachwerkbögen nehmen entlang der Kuppelschnittkanten alle Knotenpunkte auf. / 70__Zwar handelt es sich um das größte Schaugewächshaus der Welt, dennoch wiegen die Konstruktion und die ETFE-Kissenhülle weniger als die Luft, die von den Biomen umschlossen wird. /

Modelle in Originalgröße und physikalische Tests vertraglich vorgeschrieben. Im Rahmen dieser Tests wurde die Stichhöhe der Kissen verändert und es wurde ein Folienverstärkungsverfahren entwickelt, womit eine Seilverstärkung verzichtbar wurde. Die kritischste Windlast ist negativer Druck auf die äußere Folienschicht, dem entweder durch eine Verstärkung der Folie oder durch eine stärkere Wölbung der Kissen entgegengewirkt werden kann. Folien mit einer Stärke über 250 μm werden jedoch spröde, und eine Kissenwölbung von mehr als den üblichen 6–20 % der Spannweite kann die Seitenstabilität bei hohen Windgeschwindigkeiten beeinträchtigen. Stattdessen wurde die äußere Schicht der Kissen aus zwei mittels Vakuum verbundenen dünnen Folien hergestellt, die viel fester sind als eine einzelne Membran. Zur Aufnahme von Schneelasten und positivem Winddruck wurde die Wölbung der innersten Schicht des Kissens, die keiner Querbelastung ausgesetzt ist, auf 15 % erhöht. Der normale Druck in den Kissen beträgt 250 Pa, aber er kann auf 400 Pa erhöht werden, um Druckverluste bei hoher Schneelast zu vermeiden. Alle diese Anpassungen führten zu dem Ergebnis, dass eine Verstärkung durch Seilnetze nur noch unter den Kissen in den Tälern zwischen den Kuppeln erforderlich war, wo Schneeverwehungen auftreten können. Trotz des sich wiederholenden

Erscheinungsbildes der Kuppelgeometrie ist jedes ETFEKissen einzigartig. Die Anzahl der Folien, Folienstärken, Form und Wölbung sind an die spezifischen Lasten angepasst, die jedes Kissen aufnehmen muss. Die Eden-Biosphären basieren auf dem Zusammenspiel aus Biegesteifigkeit und Schalenwirkung zwischen den inneren und äußeren Schichten einer geodätischen Konstruktion. Durch die Schalenwirkung gibt es selbst in der größten, 250 m weiten Biosphäre keine Dehnungsfugen. Konstruktive Durchbiegungen von bis zu 200 mm, die für weit spannende Konstruktionen normal sind, werden von der dehnbaren ETFE-Hülle ohne Weiteres aufgenommen. Die gesamte Konstruktion mit Außenhaut wiegt weniger als die Luft, die von der Kuppel umschlossen wird.

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1__ Craig Schwitter. „Use of ETFE foils in lightweight roof constructions“, Proceedings of the IASS-ASCE International Symposium 1994 on Spatial, Lattice and Tension Structures (Reston, Virginia: ASCE Publications) 1994, S. 625. 2__ Reyner Banham. „Monumental Wind-bags“, nachgedruckt in The Inflatable Moment (New York: Princeton Architectural Press and The Architectural League of New York) 1999, S. 33. Diese Artikel wurde zuerst in Arts in Society (18. April 1968) S. 569–570 veröffentlicht. 3__ Italo Calvino. Sechs Vorschläge für das nächste Jahrtausend (München: Deutscher Taschenbuchverlag) 1995, S. 28. 4__ Xanadome Firmenbroschüre, S. 18. 5__ Michael Wigginton. „Eden Regained“, Architecture Today (Juni 2001), S. 119.

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71__Modellversuche in Originalgröße führten dazu, dass eine neuartige Folienverstärkung entwickelt wurde und dadurch deutlich weniger Seilverstärkungen unter den ETFE-Kissen nötig waren. / 72__Vormontierter Kuppelhochpunkt mit Öffnungselementen / 73__Knotenpunktdetail / 74__Die Kissengröße variiert von 5–11 m. / 75__Randprofile für die ETFE-Kissen werden direkt auf der Primärkonstruktion befestigt. / 75__Öffnungselement / 77__Die zweilagige Hex-Tri-Hex-Geometrie der Kuppeln reduzierte die Bauteilgrößen und das Gewicht der Primärkonstruktion deutlich. /

Die performative Haut

Nicht nur reflektierte Reyner Banham über sehr gut ausgestattete, minimale Membranen als technologische Varianten des Paradieses, er war auch ein Verfechter einer wohltemperierten Umwelt und der Integration von Umweltschutzmaßnahmen in das architektonische Denken. Dieses Interesse an dienendem Raum wird in dem Buch Material Misuse vorangetrieben, in dem die Architektin Sheila Kennedy die Entwicklung von massiven Wänden hin zu hohlen Konstruktionen und die darauf folgende Integration von Versorgungsleitungen in den freien Zwischenraum als einen richtungweisenden Meilenstein der Architektur ausmacht. Auch wenn man ETFEKissensysteme ganz präzise als „98 % nichts“1 beschreiben könnte, sind doch diese hohlen Bauteile aus einer dünnen Membran mit darin eingeschlossener Luft sehr effektiv; ihre beachtlichen konstruktiven Eigenschaften werden von facettenreichen ökologischen Fähigkeiten ergänzt. Licht und Sicht Außer seinem leichten Gewicht ist die wichtigste Eigenschaft, durch die ETFE insbesondere im Vergleich zu anderen Membranmaterialien so populär geworden ist, seine Transparenz. Seine Farbwiedergabe entspricht dem Tageslicht. Es lässt 90–95 % des ganzen Lichtspektrums und 83–88 % des ultra-

violetten Lichts durch und ist damit deutlich besser als Glas. Seine Transparenz für ultraviolettes Licht war für den Einsatz in großen Gewächshäusern sehr nützlich. Da ultraviolettes Licht Bakterien und Pilze abtötet, können mit ETFE umschlossene Biosphären als organische, selbsterhaltende Ökosysteme betrieben werden, ohne mit Pestiziden eingreifen zu müssen, wie in gläsernen Gewächshäusern erforderlich. ETFE absorbiert auch in hohem Maße infrarote Strahlen, wodurch der Energieverbrauch gesenkt werden kann, indem der Treibhauseffekt ausgenutzt wird und kurzwellige Strahlen als langwellige zurückgestrahlt und gespeichert werden. Aus diesen Gründen wird ETFE zunehmend als eine Alternative zu Glas genutzt. Obwohl es im Vergleich zu Glas bessere Transmissionswerte für Licht und Sonnenstrahlen aufweist, ist ETFE zu 1,5–3 % diffus (1,5–3 % des Lichts kann das Material nicht in einer geraden Linie durchdringen), wodurch Objekte hinter den Folien etwas milchig erscheinen. Interessanterweise tritt dieser Effekt nicht auf, wenn man in den Himmel schaut, und da die Verwendung von ETFE in Gebäuden zunimmt, sind die Hersteller eifrig bemüht, die optische Qualität der Folien zu verbessern. Vor Kurzem wurde eine Folie vorgestellt, deren optische Transmissionseigenschaften denen von Glas vergleichbar sind.2

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Fähigkeit Bakterien abzutöten (relativ)

Durchlässigkeit in %

Folie 0,22 mm

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Fähigkeit Bakterien abzutöten

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Weißes Licht Wellenlänge in µm

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1__Die Transparenz von Glas, ETFE und Polykarbonat im Vergleich / 2__Sowohl am Rand als auch in der Mitte des Kissens besteht eine gute Wärmedämmung; Randprofil mit Isolierschicht /

Heizung und Lüftung Die Luft in den Kissen übernimmt nicht nur konstruktive Aufgaben, indem sie die Folien dehnt und die Bewegung der Kissen infolge von Windeinwirkung dämpft, sondern wirkt darüber hinaus als Isolationsschicht, wodurch sich die Dämmeigenschaften der Gebäudehülle deutlich verbessern. Man könnte annehmen, dass die ungleichmäßigen Stärken der Kissen ungleichmäßige Isolierwerte zur Folge hätten. Da aber ein aufgeblasenes Kissen mit einer Stärke von 10 mm bereits eine gute Wärmedämmung aufweist, wirken sich die relativ dünnen Kissenränder kaum negativ aus. Dichtungen aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer), die in die Aluminiumrandprofile eingebaut sind, übernehmen zudem mehrere Funktionen. Sie dichten die Verbindungsstellen ab, verringern aber auch die Spannung im Kederrand und bilden eine Isolierschicht. Diese Isolierschicht verhindert in Kombination mit der in den Profilen befindlichen Isolierung sehr effektiv die Entstehung von Wärmebrücken. Der Vorgang des Wärmedurchgangs durch transparente Gebäudehüllen ist sehr komplex und besteht aus dem Wechselspiel mehrerer Phänomene: Wärmeleitung, Strahlung, Abstrahlungsvermögen der Oberfläche und Energieverlust durch Leckagen. Die thermischen Eigenschaften transparen-

ter Systeme sind von ihrer Fähigkeit abhängig, die Hülle zu isolieren und den Sonnenschutz zu optimieren. Durch ETFEFolien können diese Kriterien gesteuert und die Gesamteigenschaften der Gebäudehülle genau eingestellt werden. Das Material selbst ist ein guter thermischer Isolator. Selbst bei gleicher Wärmedurchgangszahl ist bei kaltem Wetter das Maß des thermischen Komforts von ETFE größer als von Glas, da die innere Oberfläche von ETFE meist ähnlich warm wie die Raumluft ist. Die Konvektion kann durch die Anzahl der Luftkammern im System festgelegt werden, deren Wärmedurchgangszahlen von 2,94 Wm-2K für ein zweilagiges Kissen bis zu 1,18 Wm-2K für ein fünflagiges Kissen reichen. Durch die extreme Luftdichtigkeit einer EFTE-Hülle erhöht sich die Wärmedurchgangszahl um etwa 0,35 Wm-2K. Die im Vergleich zu Glasfassaden gute Relation von (großer) Fläche zu (kleinem) Rand bei ETFE-Kissen erhöht die Wärmedämmeigenschaften zusätzlich. Jede Schicht eines Kissens kann speziell an die Wünsche des Kunden angepasst werden. Die Strahlung und Abschattung können durch die Einbindung von durchscheinenden oder deckenden Pigmenten in einigen oder allen Folienschichten oder auch durch das Bedrucken der Oberflächen mit solchen Pigmenten reguliert werden. Dadurch wird die

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Strahlungstransmission verändert und verschiedenste Durchlassfaktoren erzielt. Das Bedrucken wird auch eingesetzt, um das Abstrahlungsvermögen einer Oberfläche zu beeinflussen oder die Fähigkeit eines Körpers, Energie aufzunehmen bzw. abzustrahlen, zu reduzieren. In Versuchen werden derzeit gesputterte Beschichtungen aus Metallen getestet, wie sie bereits in der Glasindustrie angewendet werden. Jedoch spielt das Abstrahlungsvermögen der Oberfläche für die Isolationseigenschaften eines ETFE-Kissens eine viel kleinere Rolle, weil das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen deutlich günstiger ist als das von verglasten Hüllen. Weil die ETFE-Folie dünn ist und die gleiche Temperatur wie die Umgebungsluft besitzt, ist ihre Fähigkeit, Energie aufzunehmen oder abzustrahlen, nicht entscheidend. Ganz anders sieht es bei Glas aus, das deutlich wärmer wird, wenn es Sonnenenergie absorbiert. Die Veränderung der Absorptionseigenschaften der Oberfläche ist so für die ökologische Eigenschaft der Gebäudehülle von viel kleinerer Bedeutung. Neben den Energieverlusten oder -gewinnen durch die Hülle ist ein Energieverlust durch Luftundichtigkeiten quasi ausgeschlossen, weil die Kissensysteme, die mit Druckluft gefüllt sind, nur noch eine geringe Anzahl an Verbindungsstellen aufweisen, was einen Luftaustausch durch die Hülle wirkungsvoll

Chelsea-und-Westminster-Krankenhaus, London Sheppard Robson, 1990 / 3–5__Diese frühe Anwendung von ETFE für Atriendächer spielte bei der passiven Energiegewinnung des Gebäudes eine wesentliche Rolle. /

verhindert. Das Vermeiden von Wärmeverlusten durch Undichtigkeiten reduziert die energetischen Kennwerte des Gebäudes deutlich, entsprechend etwa dem Wechsel von Dreifach- zu Vierfachverglasung. Diese unter Druck stehenden Gebäudeverkleidungen benötigen im Gegensatz zu ihren luftgetragenen Vorgängern keine Luftschleusen, um Standsicherheit zu gewährleisten. Wie bei herkömmlichen Fassaden ist deshalb bei ETFEKissenhüllen durch bewegliche Lüftungselemente und öffenbare Kissenelemente eine natürliche Belüftung möglich. Das Atriumdach des vor 20 Jahren entworfenen Londoner Chelsea-und-Westminster-Krankenhauses reduziert deutlich die äußere Hüllfläche und unterstützt den Heizungs- und Kühlungsprozess durch die Nutzung von Sonnenlicht und Lüftungsöffnungen, die hier einen Kamineffekt ermöglichen. Diese passiven Vorgänge minimieren den Energieverbrauch und die Abhängigkeit von mechanischen Systemen. Dadurch, dass ETFE so flexibel ist und große Verformungen aufnehmen kann, können in diese Gebäudehüllen sehr große Lüftungen und leichte, bewegliche Elemente integriert werden, wie sie mit herkömmlichen Technologien nicht ausführbar wären. Wie beim Beispiel des Meiderich Theaters in Duisburg können die Dach- und Wandsysteme auch beweglich und schwenk-

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Phase Stage 3

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bar gestaltet werden, damit bei Bedarf ein Gebäude zu einem Freiluft-Veranstaltungsort umgewandelt werden kann. Schall Da ETFE-Kissen aus Membranen bestehen, deren Dicke im Mikrometerbereich liegt, verfügen diese Gebäudehüllen nur über sehr wenig Masse. Neben ihren weichen konstruktiven Eigenschaften sind ETFE-Kissen auch akustisch weich, besonders für niederfrequenten Schall. Sie bieten der Schallenergie nur wenig Widerstand und lassen sie ungehindert hindurch. Im Sinne der Raumakustik absorbieren die Kissen die im Inneren erzeugten Geräusche eher, als sie zu reflektieren, und schaffen dadurch ein angenehmeres Umfeld als akustisch harte Materialien wie Glas. Für Bereiche, in denen die Absorption von mittel- oder hochfrequentem Schall von entscheidender Bedeutung oder das akustische Umfeld besonders sensibel ist, kann in das Kissensystem eine Art Helmholtz-Resonator integriert werden.3 Dieser besteht aus einer mikroporigen ETFE-Schicht auf der Unterseite der Kissen, die durch die pneumatische Steuerung luftgefüllter Röhren bestimmte Frequenzen selektiv absorbieren kann. Im Gegensatz zu ihren ausgezeichneten Eigenschaften betreffend der Raumakustik bieten ETFE-Kissen wenig bis

6__Schalldruckpegel bei mäßigem bis starkem Regen (44 mm/h) 1 ETFE 2 ETFE RS1 3 ETFE RS2 4 25 mm Polykarbonat 5 Doppelverglasung / 7__Die akustischen Eigenschaften der ETFE-Kissensysteme können durch eine Mikrosorberfolie verändert werden, die durch eine pneumatische Steuerung auf verschiedene Frequenzen eingestellt werden kann. / 8__Regengeräusche können durch ein Netz oder offenes Gewebe auf der Außenseite der Kissen unterdrückt werden. Befestigungsdetails 1 Schäkel 2 Netz zum Dämpfen der Regengeräusche 3 Augbolzenschraube 4 Fiberglasstab 5 Nylonseil ø 3 mm 6 Keder aus Polyethylen 7 Profilaufständerung /

keine Geräuschminderung gegenüber externen Lärmquellen. Wenn beispielsweise starker Regen auf die Oberfläche der Kissen trifft, wird dieser Impulsschall direkt übertragen. In Atrien oder Freizeit- und Einkaufszentren wird diese akustische Übermittlung von Wetteränderungen als positiv empfunden. Jedoch für Büros und Bibliotheken, in denen es sehr leise sein soll, kann dem mit einem System zur Unterdrückung von Regengeräuschen entgegengewirkt werden. Ein solches System besteht aus einem Netz oder Geflecht, das außen über die Kissen gelegt wird, wodurch der Wasserabfluss vom Dach reduziert und eine dünne Wasserschicht über der Außenhaut gebildet wird.4 Das hat zum einen den Effekt, dass sich die Masse der Hülle erhöht und die Schallübertragung reduziert, und zum anderen dämpft es den Aufprall der einzelnen Regentropfen. Gebäudesanierung durch passive Versorgungsstrategien ETFE-Kissensysteme werden zunehmend bei der Modernisierung von historischen Gebäuden eingesetzt, weil sie sowohl konstruktive Vorteile aufgrund ihres leichten Gewichts bieten als auch die passive Energiebilanz verbessern. Her Majesty’s Treasury in London (das Britische Finanzministerium), erbaut im Jahre 1917, ist ein denkmalgeschütztes

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Kapuzinercarree, Aachen Ingenhoven Overdiek + Partner, 2002 / 9–10__Durch die Verwendung von ETFE-Kissen anstelle von Glas wurden die Auflasten auf dieses historische Gebäude deutlich reduziert und die bauphysikalischen Eigenschaften verbessert. /

historisches Gebäude. Seine zellenartigen Büros und endlosen Flure entsprachen nicht mehr den heutigen Anforderungen an ein Bürogebäude und die Modernisierung, die 2002 abgeschlossen wurde, konzentrierte sich darauf, Wände zu entfernen, um große, natürlich belüftete Arbeitsräume zu schaffen sowie zuvor ungenutzte Lichtschächte in öffentliche Bereiche zu verwandeln. In diesen fünfgeschossigen, offenen Bereichen, die mit dreischichtigen, bedruckten ETFE-Kissen überdacht wurden, sind ein neues Eingangsatrium, Schulungsräume für Mitarbeiter, eine Bibliothek und ein Café untergebracht. Als Folge dieser Umbauten hat sich die NettoWirtschaftlichkeit des Gebäudes enorm erhöht. Das Finanzministerium ist nur noch in einer Hälfte des Gebäudes untergebracht und hat Platz für weitere Ministerien geschaffen. Die überdachten Lichtschächte bieten nicht nur neuen wertvollen Raum, sondern sind auch für die umweltfreundliche Versorgung des Gebäudes von essentieller Bedeutung. Durch die Reduzierung der Außenflächen verringerte sich der Energiebedarf des Gebäudes. Deutlich mehr Tageslicht wird nun reflektiert, nachdem in den offenen Höfen die Fassaden aus Portlandstein und das weiß glasierte Mauerwerk der Lichtschächte gereinigt wurden. Die Menge des Tageslichts, das durch die etwa 2000 Fenster in die Büros fällt, wurde

durch die Entfernung der Vorhänge erhöht, die im Falle von Bombenangriffen gegen Splitter schützen sollen. Die Explosionsschutz-Vorhänge waren durch den Einbau neuer, wenig splitternder Fensterrahmen nicht mehr notwendig. In den überdachten Lichtschächten kommt nun der Kamineffekt zum Tragen. Wenn die Fenster geöffnet werden, strömt frische Luft in das Gebäude, verbrauchte Luft strömt hinaus, steigt in den Lichtschächten nach oben und wird im Dachbereich über herkömmliche Lüftungsöffnungen nach außen geleitet. Diese Luftbewegungen werden durch das transparente ETFE-Dach unterstützt, das über Temperaturschichtungen ein Druckgefälle erzeugt, womit Luft durch das Gebäude gesaugt und damit eine zusätzliche Belüftung ermöglicht wird. Von Bedeutung ist, dass der reduzierte Energiebedarf des Gebäudes neue Standards für Regierungsgebäude in Großbritannien setzte und Wege aufzeigte, wie historische Gebäude dank nachhaltiger Strategien aufgewertet werden können. Stadterneuerung durch passive Versorgungsstrategien Die Umweltfreundlichkeit von ETFE-Kissensystemen wird auch im städtebaulichen Maßstab genutzt. Der Bahnhof Southern Cross in Melbourne wurde 2006 fertig gestellt.

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Her Majesty’s Treasury, London Foster and Partners, 2002 / 11–14__ETFE-Dächer haben frühere Lichtschächte in angenehme Aufenthaltsbereiche verwandelt und spielen eine entscheidende Rolle bei der passiven Energiegewinnung. /

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76 Nationalgalerie, London___Firmenzentrale Jean-Paul Gaultier, Paris

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Nationalgalerie, London Purcell Miller Triton, 2003 / 15–17__ETFE-Kissenhüllen bilden eine leichte, transparente, wasserundurchlässige und gut isolierende zweite Haut über den eigentlichen Oberlichtern des Museums. /

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Firmenzentrale Jean-Paul Gaultier, Paris Alain Moatti + Henri Rivière, 2004 / 18–20__Die Oberlichter aus Glas wurden durch ETFE-Kissen ersetzt, die störungsfrei Tageslicht hereinlassen. /

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Bahnhof Southern Cross, Melbourne Grimshaw, 2006 / 21__Längsschnitt / 22__Aufriss /

Da er der einzige Bahnhof in Melbourne ist, in dem man vom Nah- und Fernverkehr zum öffentlichen Personennahverkehr umsteigen kann, kann man Southern Cross als den Hauptbahnhof von Melbourne bezeichnen. Der sehr heruntergekommene Bahnhof wurde komplett saniert und erhielt ein beeindruckendes neues Dach, das schnell zu einem Wahrzeichen der Stadt geworden ist. Daneben ist der Kopfbahnhof auch das Zentrum eines Büro- und Ladenkomplexes, durch den ein vernachlässigtes, ehemaliges Industriegebiet am Rande der Innenstadt wieder belebt worden ist. Das Dach des Bahnhofs ist das Ergebnis von ökologischen Anforderungen, die für den Bauherrn von zentraler Bedeutung waren. Außer der Seite, an der die Züge einfahren, ist der Kopfbahnhof komplett von verglasten Fassaden umschlossen. Gegen das extrem heiße Klima Australiens schützt ein 37.000 m2 großes Dach. Geformt wie Sanddünen weist seine Oberfläche keine Wiederholungen oder Symmetrien auf. Seine höheren Bereiche wirken als Sammelbecken für heiße Luft, Rauch und Dieselpartikel, die an jedem Scheitelpunkt mittels der Wirkung vorherrschender Winde auf natürliche Art durch die Lüftungsöffnungen abgesaugt werden. Diese Winde bestimmen auch die Lage der Täler im Dach, die gegenüber dem Stadtgrundriss und der Ausrichtung der Bahnstei-

ge leicht versetzt angeordnet wurden, um während des gesamten Jahres eine effektive, natürliche Belüftung zu gewährleisten.5 Teure mechanische Entlüftungssysteme waren so nicht erforderlich. Die Dachkonstruktion besteht aus einem zweiachsig geschweißten Netz aus Stahlrohren mit einem Durchmesser von 356 mm in einem unregelmäßigen Raster, das sich an die Ausrichtung der Gleise anpasst. Zwar sind die Außendurchmesser gleich, die Wandstärken aber sind unterschiedlich und werden in flacheren Dachbereichen stärker. Dieses durchgehende Netz wird von wellenförmigen Dreieckbindern aus Stahl getragen, die wiederum im Abstand von circa 40 m auf riesigen Y-förmigen, geschweißten Stahlstützen aufliegen. Die Binder, die im oberen Bereich 8 m breit sind, haben im Bereich der Stützen eine Höhe von 4 m und in Feldmitte von 2 m. Verkleidet mit einer Stehfalzbedachung aus Aluminium und dreieckigen, isolierten Deckenplatten aus Aluminium, wird das vierseitige Gitter durch diagonale Streben ausgesteift, die in einem Hohlraum über der Decke verborgen sind, der gleichzeitig als Luftkammer für die natürliche Belüftung des Bahnhofs dient. Um der großen und massiven Erscheinung dieser Konstruktion entgegenzuwirken, wurden oberhalb der Binder

Die performative Haut

79 Bahnhof Southern Cross, Melbourne

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23–24__Die Ausrichtung des „Sanddünen“-Dachs nutzt die vorherrschenden Winde aus und erzeugt eine natürliche Belüftung. Mechanische Abluftsysteme sind nicht mehr erforderlich. / 25–26__Auf wellenförmigen Stahlbindern, die mit Oberlichtern aus ETFE-Kissen versehen sind, lagert ein doppelt gekrümmtes Netz aus verschweißten Stahlrohren. /

80 Bahnhof Southern Cross, Melbourne___Clarke Quay, Singapur

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27–30__Oberlichtbänder aus ETFE-Kissen gewährleisten eine stetige Geometrie des Dachs und passen sich wegen ihrer Flexibiltät problemlos den Lastwechseln an. /

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Kuppelaufbau

Kuppelaufbau

Tragstreben Dach

Konstruktion Spiralstütze oberes Element

Dachaufbau

Tragstreben Dach

Konstruktion Spiralstütze mittleres Element

Clarke Quay, Singapur Alsop Architects, 2006 / 31–32__Ähnlich den verglasten Arkaden des 19. Jahrhunderts bedecken hier Schirme aus ETFE die Straßen der Stadt. / 33__Komponenten der Dachkonstruktion /

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durchgehende Oberlichtbänder aus ETFE eingebaut, durch die natürliches Licht in die Bahnhofshalle fällt. Man wählte dafür ETFE, weil es weite Strecken mit minimalen Tragkonstruktionen überspannen und sich zugleich an komplexe geometrische Formen anpassen kann. Die Oberlichter erhalten durch die 5 m breiten und 20 m langen ETFE-Kissen ihre achterbahnähnliche Form. Die Verbindungen zwischen den Kissen erfolgen an den Fußpunkten, wo kleinere Kissenwölbungen, Ablaufrinnen und Druckentwässerung mögliche Wasseransammlungen verhindern. Während für eine Verglasung eine massive Tragkonstruktion und aufwändige Bewegungsfugen nötig gewesen wären, reduzieren hier die zweilagigen, durchsichtigen ETFEKissen die auf der Stahlkonstruktion ruhenden Lasten und steigern den visuellen Eindruck der Transparenz und Leichtigkeit. Die Oberlichter bilden im Bahnhof auch visuelle Achsen, die den Reisenden die Orientierung erleichtern. Sie führen die Wellenform über das Dach kontinuierlich fort, und in ihrer Funktion als weiche Konstruktionen schrumpfen und dehnen sie sich infolge wechselnder Temperaturen, dynamischer Windlasten und erheblicher Luftströmungen im Inneren, die hier durch ankommende und abfahrende Züge verursacht werden.

Die Möglichkeit, mit ETFE-Kissensystemen die städtische Umgebung zu verändern, wurde auch am Clarke Quay in Singapur bewiesen, ein Projekt, das 2006 fertig gestellt wurde. Der Clarke Quay am Ufer des Singapur-Flusses befindet sich an der Kreuzung der River Valley Road und der Read Street, die von Reihen historischer „Shophouses“ aus der Kolonialzeit gesäumt sind, die nun Läden und Restaurants beherbergen. Diese Straßen und der Platz, an dem sie sich kreuzen, befanden sich früher im Freien und sind jetzt durch ein Dach aus ETFE überspannt, das die Fußgänger sowohl vor den täglichen Regengüssen als auch vor der drückenden Sonne schützt. Die Schirme mit einem Durchmesser von 24 m werden von Gitterstützen aus 220 mm starken Stahlrohren getragen. Am oberen Ende jeder drehbaren, beweglichen Stütze sind an einem dreieckigen Kehlbalken Radialstreben verankert. Diese sind an Seilen aufgehängt, die von einem Pylon aus Stahlrohren gehalten werden. Diese Radialkonstruktion wird wiederum durch umlaufende Streben ausgesteift. Das Schutzdach befindet sich über den Straßen in einer Höhe von 18 m und 24 m über dem Platz, um dessen größeren Raum mit einer Querlüftung zu unterstützen. Zweilagige, bedruckte ETFE-Kissen überdachen den mittleren Bereich jedes Schirms und erzeugen gesprenkelte

Konstruktion Spiralstütze Konstruktion Spiralstütze unteres Element

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34–35__Zweilagige, bedruckte ETFE-Kissen bieten Schutz vor Sonne und tropischen Regenfällen, während Gebläse in den Gitterstützen eine künstliche Brise erzeugen. /

Muster von Licht und Schatten. Das Muster, das den Blättern des in Singapur weit verbreiteten Regenbaums nachempfunden wurde, variiert in seiner Dichtheit und erreicht eine Abschattung von 60 % auf den Straßen und 80 % auf dem Platz. Senkrecht angebrachte, langsam laufende, mechanische Gebläse, die in den weißen „Walschwanzflossen“ aus Fiberglas innerhalb der Gitterstützen untergebracht sind, erzeugen eine leichte Brise. Damit diese Belüftung gut funktioniert, wurde das Schutzdach teilweise geschlossen. Dafür ließ man jeweils die äußeren Ringe der Schirme, die aus einer Lage ETFE bestehen, auf die Gebäude herabhängen. Da dieser äußere Ring nicht aus Kissen besteht, wird er wie eine konventionelle Membran durch eine Primärkonstruktion und ein Edelstahlseil im Bogenrand der ETFE-Folie unter Spannung gehalten. Diese Randausbildung unterstreicht das leichte Erscheinungsbild des Schutzdaches. Während das Regenwasser am Rand über die Hausdächer abfließt, wird der größere Bereich des Dachs über Rinnen zwischen den Kissen entwässert, die in Fallrohre münden, die in einigen Gitterstützen untergebracht wurden. Bäume spenden unter den Schirmen zusätzlich Schatten und ein Springbrunnen mit gekühltem Wasser sorgt durch leichten Sprühnebel für Verdunstungskühlung. Das Ergebnis

dieser Strategien ist eine Temperatur, die 3–5 °C unter der Umgebungstemperatur liegt. Nachts beleuchten programmierbare Strahler das Schutzdach. Die spielerischen wie praktischen Schirme haben ein Stadtgebiet, das an Attraktivität verloren hatte, wieder in ein lebendiges urbanes Quartier mit einem angenehmen Außenklima verwandelt. Ökologische Wirkung Diese Strategie von Umwelt verbessernden Schirmen wurde auch bei der Discovery Bay-Schule in Hongkong verfolgt. Die unabhängige Privatschule der English Schools Foundation, die sich im Süden der Insel Lantau befindet, dient 1400 Kindern im Alter zwischen 5 und 19 Jahren. Das U-förmige Gebäude, das von Osten nach Westen von drei auf sieben Geschosse ansteigt, umschließt einen offenen Innenhof als soziales Herz der Schule. Die Klassenzimmer und die Verwaltung befinden sich im niedrigeren, nördlichen Flügel des Gebäudes. Die Bibliothek, das Theater, die Sporthalle und das Schwimmbad, die alle außerhalb der Unterrichtszeiten auch von der Bevölkerung genutzt werden können, sind im höheren, südlichen Flügel untergebracht. Auf diese Weise profitieren Räume, die im Blickpunkt der Öffentlichkeit stehen sollen, von den großen Glasflächen der schattigen

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83 Clarke Quay, Singapur

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36–37__Verdunstungskühlung in Verbindung mit der Beschattung und der leichten Brise lässt ein angenehmes Mikroklima entstehen. / 38__Am Abend verleiht eine programmierbare Beleuchtung dem Dach einen dynamischen Charakter. /

84 Discovery Bay-Schule, Hongkong___Wohnen 2000, Hannover

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Discovery Bay-Schule, Hongkong Integrated Design Associates, 2007 / 39–41__Das Schutzdach aus ETFE-Kissen spendet Schatten und bewirkt eine natürliche Belüftung, wodurch die Klimaanlagen seltener benötigt und der Schulhof sowie die Dachterrassen länger genutzt werden können. /

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Wohnen 2000, Hannover Willen Associates Architekten, 2000 / 42–44__Diese Niedrigenergie-Wohnanlage zeigt, dass ETFE bei immer mehr Gebäudetypen eingesetzt wird. In diesem Projekt wurden mehrere Atrien der Wohnanlage mit Dächern aus ETFEKissen versehen, die dort Mikroklimazonen entstehen lassen. /

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Nationales Schwimmzentrum, Peking PTW (Australien) + CSCEC Shenzhen Design Institute (CSCEC + Design), 2008 / 45__Beim Anblick des „Water Cube“ denkt man sofort an Wasser, und in einer Stadt, in der diese Ressource knapp ist, strebt das Bauwerk ein hohes Maß an Nachhaltigkeit an. /

Nordseite des Gebäudes, während die massivere Südfassade vor Aufheizung schützt. Das Gebäude wird durch sich kreuzende Lüftungs- und Sichtkorridore durchschnitten, die Ausblicke ermöglichen. Anstatt die Schule auf Pfähle zu bauen, wie es in Hongkong üblich ist, um darunter den erforderlichen überdachten Schulhof zu schaffen, verfügt diese Schule auf jeder Etage über Dachterrassen. Damit ist diese Forderung erfüllt, und es wurden Bereiche informellen Lernens und sozialer Interaktion im Freien geschaffen, die direkt über das Gebäude erreichbar sind. Das gesamte Gebäude wird von einem Schutzdach aus ETFE überspannt, einem Schirm, der auch Luft durch das Gebäude strömen lässt und den Temperaturanstieg durch Sonneneinstrahlung reduziert. Die Dachkonstruktion besteht aus gebogenen Fachwerkbindern aus Stahl, die von baumähnlichen Stahlpfählen getragen werden, die aus Betonstützen an der Nord- und Südseite des Gebäudes ragen. Über den Terrassen ist die äußerste Schicht der Folie bedruckt und bietet einen Schutz gegen die Sonne. Über dem Innenhof sind hingegen alle drei Folienlagen durchsichtig, damit so viel Tageslicht wie möglich die nach innen orientierten Klassenzimmer der unteren Etagen erreichen kann. Dem Gebäudeprofil folgend fällt das Dach nach einer Seite

ab, um den Hof vor den Ostwinden zu schützen, und steigt gen Westen an, um die Belüftung zu unterstützen. Durch den Kamineffekt wird die kühle Luft aus dem schattigen Innenhof nach oben gezogen, um die überdachten Freiflächen zu temperieren. Kühle Luft gelangt durch geöffnete Fenster auch in das Gebäude und wird über die Außenfassaden wieder abgegeben. Die bedruckten Bereiche des Dachs beschatten den im Freien befindlichen Pool und die Terrassen auf dem Gebäudedach, wodurch hier bis zu 6 °C niedrigere Temperaturen herrschen. Im heißen und feuchten Klima Hongkongs verbessert dieses kühle, luftige und schattige Mikroklima sowohl den tatsächlich vorhandenen als auch den gefühlten thermischen Komfort ungemein. Nicht nur verringert das ETFE-Schutzdach die Abhängigkeit der Innenräume von mechanischen Kühlungen, sondern es verlängert auch deutlich die tägliche und jahreszeitliche Nutzbarkeit der überdachten Freiflächen und Terrassen. Olympisches Gold Das Nationale Schwimmzentrum in Peking wurde entwickelt, um die Eigenschaften der Gebäudehülle noch weiter zu optimieren. Es ist ein weiteres Gebäude einer neuen Generation, für die speziell ETFE-Kissensysteme entwickelt wurden,

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46–49__Die Gebäudestruktur, die einem Blasenteppich ähnelt, besteht aus einem sich wiederholenden Raumtragwerk aus unregelmäßigen Polyedern. /

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50–51__Die blasenartige Fassade besteht aus einem Muster aus 13 verschieden geformten Kissen, das sich in einem 20 x 40 m großen Modul wiederholt. Durch die ETFE-Kissen wird das Gebäude durch Tageslicht beleuchtet, eine natürliche Ventilation ermöglicht und im Winter werden Wasser und Betonkonstruktion durch die Sonne erwärmt. /

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ähnlich dem Eden Project. Das Gebäude mit dem Spitznamen „Wasserwürfel“ wurde für die Olympischen Spiele 2008 erbaut und verfügt in beiden Richtungen über eine lichte Spannweite von 177 m. Seine Stahlrohrkonstruktion wurde von der Geometrie eines zusammenhängenden Blasenteppichs inspiriert. Bilder von Meeresschaum zum Vorbild nehmend, begannen die Ingenieure von Arup ihren konstruktiven Entwurf mit den Forschungsarbeiten der Physiker Plateau und Kelvin im 19. Jahrhundert zu Seifenblasen und kamen zu einer Geometrie, die ein Jahrhundert später von den irischen Professoren Weaire und Phelan definiert wurde. Die resultierende Konstruktion ist ein sich wiederholendes System aus 22.000 Stahlrohrträgern und 12.000 Knoten, die 190 verschiedenen Belastungszuständen ausgesetzt sind. Das ungleichförmige räumliche Tragwerk ist eine Konstruktion aus verschweißten Stahlrohren mit Durchmessern von 168–610 mm. Die Dimensionierung der Bauteile und die Bauvorschriften für duktilen Stahl ermöglichen eine plastische Verformung, die der seismischen Belastung von Gebäuden in dieser Gegend Rechnung trägt. Die Module des Raumtragwerks wurden vor Ort verschweißt und ließen 3,6 m dicke Wände und in 28 m Höhe ein ein 7,2 m hohes Dachgitterwerk entstehen. Die Verkleidung besteht aus zwei separa-

52–54__Jedes der 3500 Kissen ist einzigartig und wurde speziell an die Bedingungen am geplanten Einbauort in der Fassade angepasst. Die Ausrichtung der Formen, die Anzahl der Folien, die Folienfarbe und -stärke, der Bedruckungsgrad und die Schweißnahtausrichtung sind weitere Variablen dieser Konstruktion. /

ten ETFE-Kissenhüllen auf der Innen- und der Außenseite des Gitterwerks, deren Kissen für die Wände aus drei Lagen und für das Dach aus vier Lagen gefertigt wurden. Diese Doppelfassade verdeckt die Tragkonstruktion und verfügt mit ihren insgesamt sechs bis acht Folienschichten über ausgezeichnete Isoliereigenschaften. Es werden Wärmedurchgangszahlen von weniger als 0,6 Wm-2K erreicht, die sich noch weiter auf 0,35 Wm-2K verringern, wenn die Solargewinne und Wärmeverluste durch Infiltration einbezogen werden. Für den „Wasserwürfel“ wurden fast 100 Tonnen ETFE-Folie verbaut, das ist mehr als das Dreifache der für das Eden Project benötigten Menge. Um das Schaummuster auf der Gebäudehaut entstehen zu lassen, wurden 13 Kissenformen für die Fassade und sieben für das Dach entwickelt, aus denen ein Mosaik erstellt wurde, das sich in 20 x 40 m großen Modulen wiederholt. Weitere Formen entstehen, wenn die Kissen an den Gebäudekanten abgeschnitten werden. Die Ausrichtung der Formen, die Anzahl der Folien pro Kissen, die Folienfarbe und -stärke, der bedruckte Anteil und die Schweißnahtverteilung sind weitere Variablen der Konstruktion. Die Nähte sind so angeordnet, dass ein durchgängiges 1,5 m großes Raster entsteht, das an den Wänden senkrecht und auf dem Dach ungerichtet

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verläuft. Die Wölbung der Kissen ist mit 15 % größer als gewöhnlich. Das hat sowohl visuelle als auch konstruktive Gründe, denn zum einen soll die blasenartige Oberfläche hervorgehoben werden und zum anderen ist die Belastung des Materials von der Wölbung abhängig. Mit einer Größe von 1 x 2 m bis ungefähr 8 x 11 m ist jedes Kissen speziell dafür bemessen, die individuellen Belastungen und Spannungen seiner Oberflächenposition aufnehmen zu können. Demnach ist jedes der 3500 Kissen einzigartig. Seine Farbe erhält das Gebäude durch die äußerste Folienschicht, die blau getönt wurde, wohingegen alle anderen Schichten entweder durchsichtig oder bedruckt sind. Die Intensität der silbern gepunkteten Bedruckung ist von der Himmelsrichtung abhängig und bewegt sich zwischen 10–60 %, um unterschiedliche Abschattungsgrade zu ermöglichen. Die Verteilung der aufgedruckten Muster wird teilweise auch durch die Ästhetik bestimmt, wobei die Hülle an den Kanten und Ecken, wie zum Beispiel an der Kante zwischen Wand und Dach, transparenter ist, damit die Konstruktion durch die Kissen hindurch sichtbar bleibt. Während die Hülle des Nationalen Schwimmzentrums zweifellos das Bild von Wasser evoziert, zielt sie doch auch auf ein hohes Maß an ökologischer Verträglichkeit. In dieser

dicht besiedelten Stadt, wo Wasser ein kostbares und knappes Gut ist, ist das Gebäude darauf ausgerichtet, das gesamte Überlaufwasser der Schwimmbecken aufzubereiten sowie 80 % des Regenwassers von Dach und Gelände zu sammeln und als Grauwasser zu nutzen. Aufgrund seiner Transparenz kann dieses riesige Gebäude größtenteils natürlich belichtet werden, wodurch sich die Kosten für künstliches Licht um die Hälfte reduzieren lassen. Die Kissen wirken auch schallabsorbierend, was bei der Geräuschkulisse eines Hallenbades von großem Vorteil ist. Darüber hinaus wurde die doppellagige Haut mit ihrem geringen kumulierten Energieverbrauch als eine Art Federbett gesehen, welches das Gebäude in ein gewaltiges Treibhaus verwandelt, in dem sowohl das Gebäude selbst als auch das Beckenwasser passiv durch die Sonne erwärmt werden, um geschätzte 30 % der normalerweise sehr hohen Heizkosten für Hallenbäder einsparen zu können. Die Doppelfassade besitzt drei saisonabhängige Betriebszustände. Während der Zwischensaison strömt durch Öffnungen in beiden Häuten Luft durch das Gebäude. Frische Außenluft gelangt zunächst in den Zwischenraum der Doppelfassade, wird dort durch die Sonne vorgeheizt und danach in das Hallenbad geleitet. Im Sommer, wenn es draußen heiß und feucht ist, wird die innere

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55__Um eine lichte Spannweite von 177 m realisieren zu können, wurden vorgefertigte Module aus Stahlrohren vor Ort zu 3,6 m dicken Wänden und einem 7,2 m starken Dach verschweißt. Zwei separate Hüllen aus ETFE-Kissen verkleiden die Wände und das Dach an der Innen- und der Außenseite. / 56__Detail Wand-Dach-Anschluss Innenhaut / 57__Detail Dach Außenhaut / 58__Detail Wand-Dach-Anschluss Außenhaut / 59__Außenhaut Erdniveau 1 Stahltragwerk 2 Entwässerungsloch, 20 mm, jeweils im Abstand von 1 m 3 Profil, mit wasserdichten Stößen 4 Stahlaufständerung 5 isoliertes Abdeckblech aus Aluminium 6 PVC unter dem Aluminiumhalteprofil 7 Entwässerungsrinne 8 Rinnenauskleidung aus PVC 9 Aluminiumabdeckblech, isoliert, mit integrierter Dampfsperre /

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60__An den Gebäudekanten ist durch die lichtdurchlässigen ETFE-Kissen das Tragwerk zu sehen. / 61–63__Innenansichten /

Schicht abgedichtet. Dann gelangt Luft, die von den um das Gebäude herum angelegten Wasserflächen gekühlt wurde, durch 1 m hohe, ebenerdige Lüftungsöffnungen in den Zwischenraum, erwärmt sich dort, steigt auf und wird durch die Dachentlüftung abgeführt. Im Winter werden beide Schichten versiegelt, um Wärmeverluste durch Fassadenöffnungen zu verhindern und die Isoliereigenschaften zu verbessern. Um tägliche und saisonale Temperaturschwankungen zu verringern, werden die thermischen Massen des Beckenwassers und der Betonkonstruktionen dafür genutzt, die Wärme der Sonne während des Tages aufzunehmen und in der Nacht wieder abzugeben. Das umgebende Wasser hat wie auch die Gebäudehaut mehrere Funktionen. Nicht nur dient das Wasser der Verdunstungskühlung, sondern es soll als schützender Wassergraben jedwede mutwillige Beschädigung der unteren ETFE-Kissen verhindern und als reflektierender Pool das Gebäude vorteilhaft zur Geltung bringen, besonders wenn es während der Nacht beleuchtet wird. Es wurden mehrere Sicherheitsvorkehrungen getroffen, um eine Wassersackbildung auf dem weiten Flachdach zu vermeiden. Jedes Kissen ist von einer Ablaufrinne mit Saugheber umgeben, die alle 20 m in Abflussöffnungen mündet. Anstelle nur einer Luftzufuhr pro Kissen mit einem kleinen

Loch zum Druckausgleich in jeder der inneren Folienschichten verfügen diese Kissen über zwei Luftversorgungssysteme, damit der Druck in der mittleren Luftkammer höher gehalten werden kann als in den äußeren Kammern und die Kissen aufgeblasen bleiben, sollte ein Luftversorgungssystem ausfallen. Die Gebläse sind an eine Notstromversorgung angeschlossen. Die Luftventile an den Kissen sind von kleinem Durchmesser, damit das gesamte System den Druck aufrechterhalten kann, sollte ein Kissen versagen. Wie auch beim Eden Project ist die äußerste Schicht einiger Dachkissen, auf die möglicherweise hohe Belastungen einwirken, mit Doppelfolien versehen. Sollte die obere Lage der Dachkissen schließlich doch aufgrund von Wassersackbildung durchschlagen, sind alle Folienlagen so bemessen, dass sie die Zugspannungen aufnehmen und der maximalen Wasserlast standhalten können. Wenn die Folien nach unten durchschlagen, arbeiten alle Schichten zusammen, nehmen die Lasten gemeinsam auf und bilden eine sehr starke Membran. Die ETFE-Kissen wurden von Vector Foiltec in Peking hergestellt, und der Einbau durch ortsansässige Arbeiter, die für den Umgang mit der Folie speziell geschult wurden, ging zügig voran. Es wurden bis zu 1500 m2 pro Tag montiert. Die Kosten für diese Gebäudehülle mit ihren großen ETFE-Kissen

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und der leichten Stahlkonstruktion sind nur halb so hoch wie die einer konventionellen doppelverglasten Gebäudefassade, und es werden Wärmedurchgangszahlen erreicht, die besser sind als bei einer zweischichtigen Dreifachverglasung. Mit ihren vielfältigen performativen Eigenschaften werden die mit ETFE-Kissensystemen errichteten energiesparenden, natürlich klimatisierten Räume für ihre positiven Ansätze sehr geschätzt, mit denen sie den zunehmend wichtiger werdenden Problemen bezüglich Energieverbrauch und Nachhaltigkeit in der bebauten Umgebung begegnen. Die Beschäftigung von Buckminster Fuller und Frei Otto mit Leichtigkeit und einem Bauen im Einklang mit der Natur waren faszinierende Konzeptionen. Durch Fortschritte in der Materialforschung und der Bemessung hochleistungsfähiger Gebäudehüllen, zu denen auch ETFE-Kissensysteme zählen, wird es nun immer wahrscheinlicher, dass ihre utopischen Visionen eines Tages verwirklicht werden. 1__ Dieser Ausspruch ist dem Aufsatz von Ron Witte „Substance“, immaterial/ ultramaterial (Harvard Design School and George Braziller, 2002) entliehen, S. 41, worin damit ein Aerogel, eine silikatische Substanz, die hauptsächlich aus Luft besteht, beschrieben wird. 2__ Texlon Optic (ETFE-Folie mit hoher optischer Transparenz) ist ein patentiertes Produkt von Vector Foiltec.

3__ Texlon HH (Helmholtz-Absorptionssystem) ist ein patentiertes Produkt von Vector Foiltec. 4__ Texlon RS (System zur Unterdrückung von Regengeräuschen) ist ein patentiertes Produkt von Vector Foiltec. 5__ Rebecca Roke. „Southern Skies“, The Architectural Review (Februar 2007) S. 58.

Klimakontrolle Die variable Hülle

Durch die Variablen, die für ETFE-Kissensysteme während des Entwurfsprozesses festgelegt werden – einschließlich der Anzahl der Folienlagen, deren Pigmentierung und Art und Intensität der Bedruckung –, können die Planer die Gebäudehüllen genau an die jeweiligen Anforderungen anpassen. Zudem ermöglicht die ETFE-Technologie den Gebäudehüllen dynamisch zu sein. Derzeitige Entwicklungen sind das Ergebnis zweier Strategien, die separat oder gemeinsam angewendet werden können: die Variation des Luftdrucks der Kissen, um deren Anpassungsfähigkeit an äußere Bedingungen zu erhöhen, und die zusätzliche Nutzung anderer Technologien für die Kissenoberflächen, um die Bandbreite ihrer Eigenschaften zu vergrößern. Software Haustechnik Der Begriff „Environmongery“ (eifrige Klimakontrolle), der in der Ausgabe „Pneu World“ der Zeitschrift Architectural Design aus dem Jahre 1968 verwendet wurde, um die Arbeiten von Nikolaus Laing zu beschreiben, war ein Vorgriff darauf, dass der Luftdruck als eine Art Software mit hoher Wahrscheinlichkeit die Hardware der Haustechnik ersetzen würde. Laings frühe Experimente mit pneumatisch betriebenen Membranen werden heute mit ETFE-Kissenhüllen realisiert.

Die ETFE-Folienschichten können einfach durch Variation des Luftdrucks in den Hohlräumen aufeinander zu- oder voneinander wegbewegt werden. Indem für jeden Hohlraum eine separate Luftzufuhr vorgesehen wird, können Volumen und Anzahl der Luftkammern variiert werden, um die bauphysikalischen Eigenschaften der Hülle zu ändern. Selbst wenn für alle Schichten transparente Folien verwendet werden, verbessert sich die Wärmedämmung mit steigender Anzahl der Hohlräume. Des Weiteren lassen sich mit unterschiedlichen Druckmustern auf den Folien, die durch den dynamischen Luftdruck bewegt werden können, die Tageslichtdurchlässigkeit der Hülle sowie ihr Aussehen verändern. Die erste variable ETFE-Gebäudehülle besaß der Cyclebowl in Hannover, der temporäre Pavillon der Duales System Deutschland AG (DSD) auf der EXPO 2000. Das Entsorgungs- und Recyclingunternehmen DSD wählte ETFE wegen seiner Kompatibilität mit den Umweltschutzzielen des Unternehmens. Der Pavillon hatte die Form einer Tasse, in deren Inneren auf einer spiralförmigen Rampe eine Ausstellung über Recycling zu sehen war. Die Wände bestanden aus dreilagigen ETFE-Kissen, deren zwei äußere Schichten mit Blattmustern bedruckt waren. Als Bestandteil der Ausstellung war die mittlere Folie der Kissen so steuerbar, dass sich

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Cyclebowl, Hannover Atelier Brückner, 2000 / 1–4__Durch variierbaren Luftdruck in den Kissen, die aus drei oder mehr Folien bestehen, kann die mittlere Folie so bewegt werden, dass sich Isoliereigenschaften und Lichtdurchlässigkeit verändern. Hülle geöffnet (1–2), Hülle geschlossen (3–4) / 5__Der Pavillon für die DSD Duales System Deutschland, ein Unternehmen, das sich mit nachhaltiger Abfallwirtschaft befasst, war die erste Anwendung von variablen ETFE-Kissenhüllen. /

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6–8__Die mit einem Blattmuster bedruckten Fassadenkissen wurden als Bestandteil der Inszenierung geöffnet und geschlossen, um das Potential der variablen Hüllen zu demonstrieren. / 9–12__Eine spiralförmige Rampe gab sowohl dem Pavillon als auch der Ausstellung eine Struktur. Das Dachkissen wurde von einem doppelten Seilnetz gehalten. /

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Festo-Technologiezentrum, Esslingen Jaschek und Partner, 2000 / 13–15__Passend zu Festos Betätigungsfeld, der Herstellung von pneumatischen Systemen, verwandte das Unternehmen variable ETFE-Kissenhüllen in seinen Firmengebäuden in ganz Europa. /

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die Fassade öffnen und schließen ließ, um zum einen den Innenraum mit Tageslicht zu erhellen und zum anderen eine Verdunklung für Lichtshows zu ermöglichen. Das leicht abfallende Dach bestand aus einem einzigen Kissen mit 36 m Durchmesser, das innen und außen von Seilnetzen gehalten wurde. Zur Veranschaulichung des Kamineffekts befand sich in einem Rohr in der Gebäudemitte ein großer Ventilator, der einen durch Rauch sichtbar gemachten „Wirbelsturm“ erzeugte. Zudem wurde der Pavillon passiv durch Grauwasser-Verdunstung gekühlt, das auf die ETFE-Fassade gesprüht wurde. Die erste langlebige, kommerzielle Anwendung einer variablen ETFE-Hülle erfolgte durch Festo, ein Unternehmen, das sich auf pneumatische Automatisierungstechnik spezialisiert hat und auch Pneumatikzylinder herstellt, die zum Öffnen von ETFE-Lüftungskissen verwendet werden und die bereits bei einer Reihe luftgestützter Gebäude und Produkte zum Einsatz kamen. Festo hat ETFE als Teil seiner Corporate Identity übernommen und seit dem Jahr 2000 variable ETFE-Atriendächer und Oberlichter in seine Bürogebäude in Deutschland, Frankreich und Ungarn eingebaut. Ein Beispiel ist das Festo-Technologiezentrum in Esslingen, dessen drei Atrien mit dreilagigen, bedrucktem ETFE-Systemen überdacht sind, die den Tageslichteinfall steuern.

Variabler Luftdruck und gedruckte Muster In Großbritannien war die 2004 fertig gestellte KingsdaleSchule in London das erste Gebäude, das mit einer variablen ETFE-Hülle ausgestattet wurde. Als 1997 die Labour-Partei die Regierung übernahm, war es deren Ziel, die Bildung zu verbessern. Zu dieser Zeit war die Kingsdale-Schule, eine staatliche Gesamtschule im Süden Londons, in argen Schwierigkeiten. Sie hatte viele leistungsschwache Schüler und war in einem veralteten Gebäude untergebracht. Deshalb wurde Kingsdale von der Regierung als Pilotprojekt für Infrastruktur und Technik ausgewählt. Zunächst wurde die Nutzfläche des Gebäudes verdoppelt und dringend benötigte Gemeinschaftsbereiche geschaffen. Das vorhandene Gebäude hatte einen Grundriss in Form einer Acht mit zwei offenen Innenhöfen. Der Mittelsteg des Gebäudes wurde entfernt und die zuvor ungenutzten Höfe wurden zu einem großen Platz zusammengefasst, der von einem Dach aus ETFE-Kissen überspannt wird. Dieser überdachte Innenhof nimmt die sozialen Funktionen der Schule auf, u.a. eine Schulmensa und ein freistehendes, erhöhtes Auditorium, unter dem sich nun die Bibliothek befindet. Er dient als flexibel nutzbarer Raum für Vorstellungen oder Versammlungen der Schüler. Vorhandene Bäume, die sich

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99 Festo-Technologiezentrum, Esslingen___Kingsdale-Schule, Dulwich, London

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Kingsdale-Schule, Dulwich, London de Rijke Marsh Morgan Architects, 2004 / 16__Früher ungenutzte Höfe, die nun von einem Dach aus ETFE-Kissen überspannt sind, beherbergen die sozialen und gemeinschaftlichen Bereiche der Schule. / 17–18__Die asymmetrische Erhöhung im Dach dient als Rauchspeicher und schafft Raum für das Auditorium und die Bibliothek. /

100 Kingsdale-Schule, Dulwich, London

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25 22–25__Ein Dreiecksfachwerkbinder vereint die unterschiedlichen konstruktiven Raster des bestehenden Gebäudes und des neuen Dachs. /

zuvor im Freien befanden, wurden erhalten. Wo es möglich war, wurde der Korridor, der ursprünglich Räume zu beiden Seiten aufwies, verschoben oder reduziert und die Wände und Türen mit Sichtfeldern versehen, um Blicke auf den Innenhof zu ermöglichen. Um das ETFE-Dach von dem sich wiederholenden Raster des Gebäudes abzukoppeln, variiert der Querschnitt entlang der Raumlänge, steigt über dem Auditorium an und bildet dort einen asymmetrischen Hügel, der im Falle eines Feuers als Rauchfang dient. Die einzelnen Elemente des Atriumdachs besitzen eine Breite zwischen 3,5 und 4 m, wobei sie in den Bereichen mit ausgeprägter Wölbung schmaler werden. Bogenbinder mit Obergurten aus 196 mm starken Stahlrohren überspannen 36 m und lagern auf einem Dreiecksfachwerkbinder aus Stahl. Indem er zwischen dem variablen Raster des Daches und den regelmäßig angeordneten Modulen des Gebäudes vermittelt, nimmt dieser Ringbalken alle horizontalen Kräfte auf und leitet die Lasten aus dem neuen, leichten Dach komplett in die vorhandenen Stützen und Fundamente ab. Dadurch war eine erhebliche Kosteneinsparung möglich. Jedes Feld wird von nur einem 38 m langen ETFE-Kissen überdeckt, das aus bedruckten äußeren und mittleren Folien-

lagen und einer transparenten inneren Folie besteht. In Anlehnung an das variable Raster und inspiriert durch die Arbeiten der Künstlerin Bridget Riley entwarf das Team ein Muster, das einem Strichcode ähnelt. Auf jede Schicht wurde mit silberner FEP-Tinte (fluoriertes Ethylen-Propylen) ein anderes Muster gedruckt, das sich auf 1510 x 1260 mm großen Feldern wiederholt. Die Abmessungen ergaben sich aus der Herstellungsbreite der ETFE-Folie und dem Maximaldurchmesser der Druckwalze. Ein 15 mm breiter Rand an allen vier Seiten ist für die Schweißnähte entlang der Kissen vorgesehen und lässt in Längsrichtung Lücken zwischen den einzelnen Druckbereichen entstehen. Jede der beiden Luftkammern der Kissen hat eine separate Luftzufuhr, die durch Thermostatregler gesteuert wird und einen Differenzdruck erzeugt, der die Position der mittleren Folie bestimmt. Die Lichtdurchlässigkeit des Dachs beträgt 50 %, wenn die bedruckten Folien auf Abstand gehalten werden, und nur 5 %, wenn sie direkt übereinanderliegen. Neben ihrer ökologischen Funktion sollen die beiden unterschiedlichen Muster der inneren Folien auch einen Moiré-Effekt erzeugen, bei dem sich das Licht ständig verändert. Zur Beleuchtung am Abend und in den dunklen Wintermonaten wurden zudem Pendelleuchten installiert, die von den Bogenbindern herabhängen.

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26–27__Die beiden äußeren Folien des dreilagigen Kissens sind bedruckt, jede mit einem anderen Muster. Die Kombination der beiden Druckmuster ermöglicht eine Lichtdurchlässigkeit von 50 %, wenn sie geöffnet sind, und von 5 %, wenn die bedruckten Folien direkt übereinanderliegen. / 28–29__Muster auf der äußeren und der mittleren Folie / 30__Blick in den Innenhof /

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103 Kingsdale-Schule, Dulwich, London

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31__Isometrie des Dachs / 32__Während das Spiel von Licht und Schatten im Inneren sehr ausgeprägt ist, erscheint die variable Hülle von außen eher zurückhaltend und unauffällig. / 33__Zu öffnende Lüftungskissen im Aufständerungsbereich ermöglichen eine natürliche Belüftung und sind Bestandteil des passiven Energiekonzepts. / 34__Detailschnitt der Lüftungskissen /

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Kunstzentrum für das College of Design, Pasadena Daly Genik Architects, 2004 / 35__ETFE-Oberlichter, durch Einschnitte in ein vorhandenes Betongebäude entstanden, werden zum Wahrzeichen für die Schule in einem früheren Industriegebiet. /

Von sehr großer Bedeutung war das ETFE-Dach für das Ziel, den Energiebedarf zu reduzieren. Es reduziert nicht nur deutlich die Außenwandfläche und deren Wärmeverluste, sondern die ETFE-Kissen tragen auch dazu bei, dass das Gebäude während der kühleren Monate allein durch eine Kombination aus passiven Solargewinnen und der durch die Personen sowie die elektrische Beleuchtung erzeugten Wärme geheizt wird. Im Sommer verringern die übereinanderliegenden Muster das Aufheizen durch die Sonne. Eine natürliche Querlüftung erfolgt dann über den neuen verglasten, ebenerdigen Eingangsbereich und geöffnete ETFE-Kissen im Dach, die über Sensoren gesteuert werden. Zu Beginn des Projekts wurde der Abriss des bestehenden Gebäudes in Betracht gezogen. Die Sanierung war jedoch im Hinblick auf Nachhaltigkeit sinnvoller, da das neue ETFE-Dach ungenutzte Flächen einbindet und der Schule großzügigere Räumlichkeiten bietet, als durch die strengen Vorschriften der Regierung bezüglich der Standardflächen für neue Schulen möglich gewesen wären. Da erhebliche Investitionen in neue Technik und Einrichtungsgegenstände getätigt wurden, war es nicht allein die Architektur, die zu verbesserten schulischen Leistungen in Kingsdale führte. Doch deutlich zeigt sich hier, dass ein gutes Schulgebäude ein besseres Lern-

umfeld schaffen kann. Tatsache ist auch, dass das sanierte Gebäude nun intelligent und äußerst leistungsfähig in Bezug auf Energieeffizienz und Nachhaltigkeit ist, was einen zusätzlichen Gewinn darstellt. Das erste Projekt, bei dem variable ETFE-Hüllen in den USA eingesetzt wurden, waren die Oberlichter des neuen Kunstzentrums für das College of Design in Pasadena. Dieses 2004 fertig gestellte Gebäude ist Teil der ersten Phase einer Schulerweiterung, die mit einem Umzug vom idyllischen Campus am Berghang in ein ehemaliges Industriegebiet im Stadtzentrum verbunden ist. Ein fensterloser Windkanal mit dem dazugehörigen Technikgebäude wurde zu einer Kunstschule umgebaut, indem Einschnitte in die Betonhülle vorgenommen wurden, um Licht einfallen zu lassen. Drei dieser Einschnitte wurden zu Oberlichtern, die die wichtigsten Verkehrsflächen und zwei große Ateliers mit Tageslicht erfüllen. Bei der Bemessung der Oberlichter war es aufgrund des knappen Budgets von entscheidender Bedeutung, keine größere Last auf das Gebäude aufzubringen, als durch die Betonausschnitte entfernt worden war, damit die bestehende Konstruktion nicht verstärkt werden musste. Das Planungsteam untersuchte dafür verschiedene Systeme einschliesslich Glas, Polykarbonat und Gewebe.

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36–39__Die Stahlrahmen der leichten Oberlichter bestehen aus speziell angefertigten Stahlprofilen, durch welche die nichtorthogonalen Geometrien realisiert wurden, sowie Zugstangen, welche die nach oben auskragenden Elemente stabilisieren. /

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Klimakontrolle_Die variable Hülle

107 Kunstzentrum, College of Design, Pasadena

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40–43__Durch die Auflösung der orthogonalen Formen wirken die Oberlichter lebendig. / 44__Die Oberlichter wirken wie Skulpturen auf dem begehbaren, begrünten Dach. / 45__Gestaltung des Dachgartens /

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Klimakontrolle_Die variable Hülle

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46__Äußere und mittlere Folienschicht liegen hier direkt übereinander. / 47–50__Durch Überlagerung der Bedruckung der Folien entstehen vielfältige neue Muster. Ansicht innen geschlossen (47), Ansicht innen geöffnet (48), Ansicht innen während Positionsänderung (49), Positionsänderung im Ausschnitt (50) /

Obwohl es sich um leichte Materialien handelt, erzeugen sie alle beachtliche Lasten, weil sie sehr stabile Tragkonstruktionen erforderlich machen. Im Gegensatz dazu konnte das Gewicht der Stahlrahmen für die Oberlichter durch die Leichtigkeit und Flexibilität von ETFE in Kombination mit seinen Fähigkeiten, sich zu verformen und große Kissenelemente zu bilden, sehr minimiert werden. Anstelle statischer, orthogonaler Formen wurden die Oberlichter – die am Dach festgebunden zu sein scheinen – als unregelmäßige „NichtRechtecke“ mit nach oben gebogenen Kragelementen ausgebildet.1 In dem Streben nach Leichtigkeit wurden die Abmessungen der Oberlichter allein durch die maximal herstellbare Größe von ETFE-Bauteilen bestimmt, damit jede Fläche von einem einzigen Kissen ohne Verbindungsstellen überspannt werden konnte. Für die nicht-orthogonale Geometrie wurden die Stahlrahmen aus speziell angefertigten Winkeleisenhergestellt, die aus einem Blech gebogen wurden, und diagonale Stahlstangen stützen nun die Kragelemente. In den dreilagigen Kissen regulieren aufgedruckte Muster das Licht und beeinflussen die Wahrnehmung, zudem unterstützen sie die Ziele der Kunstschule durch Integration der Konstruktion mittels einer grafischen und umweltfreundlichen Gestaltung. Die Muster wurden in Zusammenarbeit

mit dem Grafikdesigner Bruce Mau entwickelt. Sie bestehen aus mehreren überlappenden Kreisen unterschiedlicher Dimensionen, die in der Größe vom Golfball bis zum Wasserball reichen und deren kontrastierende Muster mit silberner FEP-Farbe auf die äußeren und mittleren ETFE-Folien aufgedruckt wurden. Damit die durchsichtigen Bereiche entlang der Schweißnähte nicht erkennbar sind, wurden die Muster so angeordnet, dass an jeder vertikalen Nahtstelle jeweils Halbkreise aufeinandertreffen. Die mittlere Folie der Kissen kann durch variierbaren Luftdruck bewegt werden, wodurch die Lichtdurchlässigkeit in geöffneter Position 50 % beträgt und in geschlossener Position, wenn die beiden bedruckten Folien aufeinanderliegen, auf 20 % reduziert wird. Da das Licht durch die bedruckten Folien reflektiert wird, ist der Lichteinfall dort komplexer als an den durchsichtigen Stellen der Folie, und deshalb waren aufwändige Feinabstimmungen mittels digitaler Simulation und Modellen im Originalmaßstab erforderlich. Die Folienstellung wird durch Tageslichtsensoren und entsprechend der Jahreszeit gesteuert. Die vorgefertigt angelieferten Stahlrahmen wurden mit einem Kran in Position gebracht und vor Ort mit den Kissen bespannt. Das vorhandene, mächtige Ortbetongebäude verlangte zwangsläufig nach einer gewissen Leichtigkeit,

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Ventil geschlossen Valve closed

Ventil geöffnet Valve open VALVE OPEN Luft System erhält

VALVE CLOSED

Ventil geöffnet Valve open VALVE OPEN Druck System bleibt unter

System inflates

Ventil geöffnet ValveOPEN open VALVE System unter Druck stays System staysbleibt inflatedinflated

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++0 0 MIn. MIn. MIN lichtabweisend Rejects light Rejects Light

51__Querschnitt 1 Rohr Luftversorgung 2 Tragkonstruktion des Oberlichts 3 Halterung für Beleuchtung 4 Durchbruch für Luftleitung durch Betondecke / 52__Verschiedene Positionen der mittleren Folie /

System stays inflated

Ventil geöffnet Valve open VALVE OPEN Entlüftung Exhaust Exhaust

++10 10 Min. Min. MIN Übergangsphase Transition Transition

Ventil geschlossen Valve closed VALVE CLOSED

+ 20 Min. Min. +20 MIN lichtdurchlässig Admits Admitslight Light

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53__ETFE-Elemente / 54–55__Die Stahlrahmen der Oberlichter wurden vorgefertigt und mit einem Kran an den Einsatzort gehoben, wobei der Einbau der ETFE-Kissen vor Ort erfolgte. /

Klimakontrolle_Die variable Hülle

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56–57__Jede Fläche der Oberlichter wird durch ein ETFE-Kissen gebildet. / 58__Isometrie, Grundriss und Ansicht eines Oberlichts /

112 John Wheatley College, Glasgow

Klimakontrolle_Die variable Hülle

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John Wheatley College, Glasgow Ahrends Burton & Koralek, 2007 / 59__Fotovoltaik an der Außenhaut der ETFE-Kissen erlaubt dem System die Energieerzeugung. /

die in Oberlichtern ihren Ausdruck fand, die auf ökonomische Weise gemäß den Bedürfnissen Tageslicht einfallen lassen oder Sonnenschutz bieten. Die geschmeidigen Formen werden zu Skulpturen die die begehbare Landschaft des begrünten Daches beleben. Versorgungstechnik ETFE-Kissensysteme sind auch für die Integration von Versorgungstechnik geeignet. Neben ihrer Fähigkeit, Energie speichern zu können dank der inhärenten Dämmeigenschaft von Luft und der Behandlung der Folien mit Pigmenten und Beschichtungen, können ETFE-Kissen auch Energie erzeugen. Indem gedruckte Muster durch Solarzellen ersetzt werden, kann Sonnenenergie, die nicht zur Heizung oder Beleuchtung des Gebäudes benötigt wird, gespeichert werden. Durch die Entwicklung dünner, flexibler Fotozellen und der Triple-Junction-Technologie ist die Absorption eines größeren Bereichs der Sonnenenergie als mit konventionellen monokristallinen Zellen möglich. Durch ihre Verwendung verwandelt sich eine passive Gebäudehülle zu einer aktiven, Energie erzeugenden Membran.2 Auf der im Jahre 2007 fertig gestellten Bibliothek des John Wheatley College in Glasgow wurde die erste ETFE-

Hülle mit eingebauter Fotovoltaikanlage installiert. Die 3 mm dicke Fotovoltaikmembran besteht aus dünnen Edelstahlspänen, die mit amorphem Silizium auf einem Edelstahlgitter befestigt wurden, und wird von einer vakuumgeformten ETFE-Folie umhüllt. Das flexible Gewebe, hergestellt in 400 x 3000 mm großen Elementen, wurde von innen auf die äußere Lage der ETFE-Dachkissen geschweißt. Diese 55 m2 große Anlage ist relativ bescheiden, dient sie doch eher als politisches und moralisches Statement denn der Energiegewinnung. Dennoch wird Fotovoltaik auf ETFE-Hüllen zweifellos noch im größeren Maßstab genutzt werden. Die dynamische Regulierung des Luftdrucks und die Installation zusätzlicher Technik in die Kissen ermöglichen es den ETFE-Gebäudehüllen nicht nur auf Tages- und Jahreszyklen sowie Wetterumschwünge zu reagieren, sondern auch zu agieren, indem sie Energie erzeugen. Mit ihrer Aktion und Reaktion ähneln ETFE-Kissen immer mehr der Haut eines Lebewesens als einer herkömmlichen Gebäudehülle, wie es sich schon Reyner Banham vorgestellt hatte. 1__ Der Begriff „non-rectangles“ („Nicht-Rechtecke“) stammt von Michael Sorkin, der ihn in dem Aufsatz „Frozen Light“ im Buch architecture + process: gehry talks (New York: Universe Publishing) aus dem Jahre 2002 prägte. Darin erörterte er die Verzerrung platonischer Körper als Technik

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60–63__Das Verfahren, ETFE-Membranen mit dünnhäutigen, flexiblen Fotovoltaikzellen zu beschichten, verfügt über weitreichendes Potential. /

in der Zeichentrickanimation, die nun durch digitale Entwürfe und Fertigung auch in der Architektur anwendbar ist. 2__ Texlon PV (Fotovoltaik) ist ein patentiertes Produkt von Vector Foiltec.

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Sicherheit

Während Architekten und Ingenieure bestrebt sind, Gebäude zu entwerfen, die außergewöhnlichen Ereignissen wie Feuer, Explosionen, extremen Wetterbedingungen und Erdbeben standhalten, müssen sie auch die Auswirkungen solcher Ereignisse auf die Sicherheit der Nutzer beachten. Als ETFE in die Architektur Einzug hielt, waren die Bauordnungsämter zunächst vorsichtig und erlaubten den Einsatz nur unter bestimmten Bedingungen. Ihre Vorsichtsmaßnahmen gründeten auf den Erfahrungen mit anderen Kunststoffen, die brennbar waren, giftige Gase absonderten oder bei Feuer schmolzen und brennend abtropften und damit eine Gefahr für Leib und Leben darstellten. Seit seiner Zulassung durch die Baubehörden in Deutschland im Jahre 1984 und den für Gebäude zuständigen Behörden in Großbritannien 1985 hat ETFE in vielen Bereichen breite Akzeptanz gefunden. Die Zeiten haben sich geändert. Nun werden zunehmend Bauvorhaben zugelassen, bei denen die Verwendung von ETFE nicht mehr nur geduldet, sondern für die Gebäudehüllen sogar ausdrücklich gefordert wird. Ein Schlüsselfaktor für diesen Wandel ist die Sicherheit der ETFE-Kissensysteme, die sich aus der Leichtbauweise und den ökologischen Eigenschaften des Materials ergibt.

Feuer Eine der wichtigsten Eigenschaften von ETFE im Vergleich zu anderen Baumaterialien aus Kunststoff ist dessen Brandverhalten, das in Kombination mit dem geringen Gewicht zu seinem Einsatz in Bereichen wie der Raumfahrtindustrie führte, wo es von der NASA und anderen Firmen wie Airbus als elektrisches Isolationsmaterial genutzt wird. Zwar ist ETFE brennbar, doch nur schwer entflammbar und nicht brennend abtropfend aufgrund des in ihm enthaltenen Fluor und seines geringen Sauerstoffindex, durch den das Material selbstverlöschend wirkt. Im Gegensatz zu PVC, das beim Verbrennen sehr schnell Dioxine absondert, entweichen giftige Gase beim Verbrennen von ETFE erst ab einer Temperatur von 800 °C. Jedoch sind diese Gase durch die geringen Mengen ETFE, die die Gebäudehülle bilden, verglichen mit dem hochtoxischen Kohlenmonoxid, das durch das Feuer selbst entsteht, unbedeutend. Über 200 °C wird die Folie weich und versagt, da sie zugbeansprucht ist. Weil die ETFE-Folie in den Kissensystemen für Gebäudehüllen durch das Aufblasen vorgespannt ist, schrumpft sie durch die heiße Gaswolke zusammen und entlässt das Feuer ins Freie. Überbleibsel der leichten Folie werden durch die freigesetzten Gase nach oben geblasen, und das Material fällt nicht auf die Gebäu-

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1__Da sie flexibel und leicht sind, können Lüftungselemente aus ETFE viel größer als herkömmliche Rauchabzüge sein. / 2__Bei Lüftungskissen mit Schmelzdraht wird um das Element ein Draht eingebaut, der nach Aktivierung die Folie zerschneidet und damit den Rauch ins Freie abziehen lässt. /

denutzer herab. Die Selbstentlüftungseigenschaften von ETFE verhindern auch einen Hitzestau, der eine Explosion, Funkenüberschlag oder den Einsturz bzw. das Ausglühen der Primärkonstruktion verursachen könnte. Da diese Selbstentlüftung einen Innenraum sofort nach oben öffnet, können Atrien als Außenflächen klassifiziert werden und damit kann die Gebäudehülle deutlich kostengünstiger erstellt werden. Dieses Prinzip wurde auf die überdachten Lichtschächte im Britischen Finanzministerium angewendet, wo die historischen, hofseitigen Fassaden nicht einer höheren Feuerschutzklasse zugeordnet werden mussten, da die natürliche Belüftung – eine Schlüsselkomponente der nachhaltigen Versorgungstechnik – zum Tragen kam. ETFE wurde von Behörden auf der ganzen Welt erfolgreich Brandprüfungen unterzogen, unter anderem in der Europäischen Union, den USA, Russland und China. Jedoch ist, wie bei vielen Spezialgebäuden, das umschlossene Volumen des Nationalen Schwimmzentrums in Peking größer als die durch die chinesische Bauordnung zugelassene maximale Größe eines Brandabschnitts. Die Brandschutztechnik musste so von Grund auf entwickelt werden und stellte eine enorme Herausforderung dar. Die chinesischen Behörden untersagten anfangs die Verwendung von ETFE, obwohl es schwer

entflammbar und selbstverlöschend ist. Jedoch wurden ihre Bedenken zerstreut, indem man ihnen vorführte, wie die Selbstentlüftungseigenschaften von ETFE das Sicherheitsrisiko verringern. Gegen kalten Rauch und Brände, bei denen die Temperaturen unter 200 °C liegen, können in den ETFE-Kissen herkömmliche Lüftungsöffnungen, zu öffnende Kissen und patentierte Rauchabzüge installiert werden. Zu öffnende ETFE-Kissen sind aufgrund ihrer Größe effizienter als herkömmliche Lüftungen. Das bisher größte realisierte ETFEKissen, das geöffnet werden kann, ist 25 m lang und 3 m hoch. Diese Größe ist möglich, weil die Verformung bei ETFE-Kissensystemen keine kritische Größe darstellt. Inzwischen wurden Rauchabzugsöffnungen entwickelt und patentiert, in die 4 mm starke Wärmewiderstandsdrähte eingebaut wurden – eine zuverlässig sichere Technologie, die entwickelt wurde, um die Ölleitungen in der Arktis auf einer konstanten Temperatur zu halten. Diese Drähte sind in die Ränder der Kissen integriert und werden durch Feuersensoren aktiviert, die an das Gebäudemanagementsystem angeschlossen sind.1 Nach der Aktivierung erhitzt sich der Draht, wirkt dann wie ein heißes Messer und zerschneidet die Folie, damit auch kalter Rauch ins Freie gelangt. Innerhalb von 60 Sekunden

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Tanaka Business School, Imperial College, London Foster and Partners, 2004 / 3–7__Eine Hülle aus ETFE-Kissen verbindet bestehende und neue Gebäude und schafft für die Schule ein soziales Zentrum. /

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8–10__Das ETFE-Dach, durch die verglaste Fassade zu erkennen, verfügt über Lüftungskissen mit Schmelzdraht, wodurch das Atrium als Außenfläche klassifiziert werden konnte. /

nach der Aktivierung sind 50 % der Kissenfläche frei und 100 % innerhalb von 90 Sekunden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Folie an drei Seiten abgetrennt und hängt an der vierten Seite fest. Diese zu 100 % freie Fläche wirkt im Vergleich zu den 50 % von Lüftungsschlitzen und den 60 % von herkömmlichen Rauchabzugsöffungen überlegen, bei denen die geometrisch freie Fläche durch Randturbulenzen enorm verkleinert wird. Zudem beträgt der Preis für Rauchabzüge mit Wärmedraht nur 10 % von dem klassischer Rauchabzugsöffnungen, jedoch müssen sie nach ihrer Aktivierung ausgetauscht werden. Für ETFE-Gebäudehüllen wird deshalb ein aus mehreren Komponenten bestehendes Entrauchungssystem empfohlen, das nacheinander Lüftungselemente öffnet und Wärmedrahtkissen aktiviert, bis der Rauch abgezogen ist. Dadurch werden mechanische Rauchabzüge überflüssig. Die Tanaka Business School am Imperial College in London ist ein Projekt, das aus dem Brandverhalten von ETFE viele Vorteile zieht. Sie wurde im Jahre 2004 fertig gestellt und zeigt auch das Potential von ETFE-Hüllen, Neu- und Altbauten miteinander zu verbinden. Die Schule ist in ein dichtes urbanes Umfeld eingebunden und von Hochschulgebäuden aus den 1960er Jahren und dem denkmalgeschützten Gebäude der Royal School of Mines (Königliche Bergbauschule)

umgeben. Die Unterrichtsräume konzentrieren sich in einem neuen sechsgeschossigen, zylinderförmigen Gebäude, das mit Edelstahllamellen verkleidet ist, während sich die Büros der Professoren und der Verwaltung in den modernisierten Etagen der School of Mines befinden. Eine Gebäudehülle mit einer verglasten Straßenfassade und einem Dach aus ETFE-Kissen verbindet diese einzelnen Bauwerke und lässt ein Atrium entstehen, das sowohl der Schule ein Zentrum als auch einen großzügigen Eingang von der Exhibition Road in das Imperial College bietet. In diesem Atrium wurden zum ersten Mal Rauchabzüge mit Wärmedraht verwendet. Aufgrund der ETFE-Hülle und der Rauchabzüge wurde das Atrium als Außenfläche klassifiziert. So war es möglich, dass alle vorhandenen Fenster der erhaltenen Fassade weiterhin zur natürlichen Belüftung genutzt werden, wodurch teure Brandschutzmaßnahmen und eine neue Haustechnik vermieden wurden. Versagensfall Im Gegensatz zu Glas zerbrechen ETFE-Kissen nicht, noch fallen sie aus ihren Rahmen, ein weiterer Pluspunkt in Bezug auf die Sicherheit. Das im Jahre 2004 fertig gestellte Stadtquartier DomAquarée in Berlin demonstriert, wie diese

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DomAquarée, Berlin nps tchoban voss architekten, 2004 / 11__Das ETFE-Atriumdach vermeidet das statische Risiko für das fünf Geschosse hohe Aquarium, das beim möglichen Versagen eines Glasdachs bestehen würde. /

Eigenschaft angewendet wurde, um ein ungewöhnliches Sicherheitsproblem zu lösen. Der Komplex befindet sich an der Kreuzung zwischen Spreegasse und Heilig-Geist-Gasse und beherbergt Geschäfte, Freizeiteinrichtungen, Wohnungen, Büros sowie ein Hotel. Für die Gebäude schrieb der Bebauungsplan „massive Häuser“ mit traditionell proportionierten Steinfassaden vor. Die Straßen und die Kreuzung des Komplexes jedoch sind von einem leichten Dach aus ETFE-Kissen bedeckt. Das Atrium verfügt über ein riesiges Aquarium, das über fünf Etagen reicht und den Mittelpunkt der Hotellobby bildet. Zudem gibt es noch ein Atrium im Bürobereich und eine überdachte Einkaufspassage. Der ursprüngliche Entwurf aller drei Räume sah Stahlkonstruktionen mit Glasdächern vor. Weil aber das Aquarium selbst ein verwegenes Bauwerk der Technik darstellt, fürchtete man um dessen Standsicherheit, sollte einmal eine Glasscheibe aus dem Dach herabfallen. Die Transparenz, das geringe Gewicht, die einfache Anpassung von ETFE an unregelmäßige Geometrien und seine „freundliche“ Versagensweise lösten das Problem. Jedes Dach des Gebäudekomplexes wurde anders ausgeführt. Die Atrien im Büro- und Ladenbereich bestehen aus festen ETFE-Membranen – dreilagige, durchsichtige Kissen

für die Büros, die hauptsächlich die Wärmedämmwerte verbessern sollen, und zweilagige, durchsichtige Kissen, die über der Einkaufspassage lediglich als Schutz gegen die Witterung dienen. Die größte Leistung erbringen die vierlagigen, bedruckten Kissen des Hotelatriums, in denen durch eine variable Haut die Wärmedämmwerte und Abschattungen für das Aquarium sowie die Hotelzimmer am Atrium angepasst werden können. Das Druckmuster besteht aus einer unregelmäßig gepunkteten Schutzschicht, die fast unsichtbar zu sein scheint. Im Sommer, wenn die bedruckten Folien geschlossen sind und direkt aufeinanderliegen, beträgt die Lichtdurchlässigkeit 35 %; im Winter werden die Folien auf Abstand gehalten, um die Wärmedurchgangszahlen zu verbessern und die Lichtdurchlässigkeit auf ungefähr 50 % zu erhöhen. Zudem sind die Tragkonstruktion und die Kissen so gestaltet, dass der mittlere Ring dieses Dachs entfernt werden kann, um Wartungsarbeiten am Aquarium vorzunehmen. Die ETFE-Hüllen und deren Unterkonstruktionen waren nur halb so teuer wie der ursprüngliche Entwurf aus Stahl und Glas. Die Konstruktion und ihre Lebensdauer wurden optimiert dank der leichteren und weniger starren Konstruktion und des Verzichts auf teure Gerüste und Sicherheitsvorrichtungen zur Reinigung von Glasscheiben.

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119 DomAquarée, Berlin

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12–15__Verschiedene Arten von ETFE-Kissen bieten für die Einkaufspassagen, die Büroatrien und das Hotelatrium, in dem sich das Aquarium befindet, unterschiedliche Bedingungen. /

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16__Luftaufnahme, auf der die unterschiedlichen ETFE-Dächer zu erkennen sind / 17–19__Grundriss, Schnitt und Isometrie der Konstruktion für das Hotelatrium /

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20–23__Der mittlere Ring des Hotelatriumdachs kann für Wartungsarbeiten am Aquarium entfernt werden. Durch die vierlagige ETFE-Kissenhülle können Isoliereigenschaften und Lichdurchlässigkeit reguliert werden. /

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The Mall, Athen Ergotex, 2005 / 24–25__Links ist das variable Kissendach in geschlossener bzw. überlagerter Position zu sehen, rechts in der offenen Position. / 26–27__Ein variables ETFE-Kissendach reduziert Solargewinne in dieser ursprünglich offenen Einkaufspassage und schließt Sicherheitsprobleme durch ein mögliches Versagen von Überkopfverglasungen aus. /

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123 The Mall, Athen___Transport Interchange, Flughafen Heathrow, London

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Transport Interchange, Terminal 5, Flughafen Heathrow, London Richard Rogers Partnership, 2008 / 28__Das Dach aus ETFE-Kissen des Transport Interchange verbindet den neuen Terminal mit einem Parkhaus und einer Bushaltestelle und schützt auch die Wege zu den Bahnsteigen ins Untergeschoss. /

Das ungefährliche Versagen von ETFE eröffnet sogar noch viel breitere Anwendungen. Die spektakulären Versagensfälle von Glas durch Nickelsulfid-Einschlüsse, die trotz Heißlagerungstests und anderer Behandlungen weiterhin Bedenken gegenüber Überkopfverglasungen nähren, veranlassten viele Projektentwickler, Varianten höherer Sicherheit zu erwägen. Aufgrund des Sicherheitsrisikos werden beispielsweise in Großbritannien bei vielen Einkaufszentren mit verglasten Atriendächern nur dann Überkopfverglasungen zugelassen, wenn gleichzeitig ein Netz aus Edelstahl angebracht wird, um das Verletzungsrisiko durch herabfallendes Glas zu verringern. Aufgrund dieser Bedenken wurde für die Überdachung der 2006 anlässlich der Olympischen Spiele erbauten offenen Einkaufspassage „The Mall“ in Athen ETFE verwendet. Diese variable Hülle minimiert die Solargewinne und war Vorbild für viele weitere Einkaufszentren der Region. Erdbeben, Stürme und Explosionen Durch die Fähigkeit von ETFE, kurzfristig extrem hohe Belastungen aufnehmen zu können, in Verbindung mit seinen Dämpfungseigenschaften eines Fluids und der hohen Toleranz gegenüber Verformung ist es hervorragend für Anwendungen in Erdbebengebieten, Regionen extremer Wetter-

verhältnisse oder für Objekte mit hoher Explosionsgefahr geeignet. Bei Versuchen, in denen Orkanbedingungen simuliert wurden, haben beispielsweise dreilagige ETFE-Kissen gut abgeschnitten. Obwohl die beiden äußeren Folienschichten durchbrochen wurden, blieb die innerste Schicht stets intakt. Es wurden auch Explosionsprüfungen durchgeführt, um die Kissen den Bedingungen einer Bombendetonation auszusetzen. Diese Prüfungen ergaben, dass die Folie sehr hohe Stoßbelastungen aufnehmen kann, ohne ein Verletzungsrisiko für die Gebäudenutzer darzustellen. Diese Eigenschaft hat für ETFE neue Anwendungen eröffnet, besonders in Regierungsgebäuden sowie für Verkehrsbauten. Dies war auch ein wichtiges Kriterium bei der Gestaltung von Her Majesty’s Treasury in London und der Britischen Botschaft in Istanbul, deren Glasdach 2004 durch eine Bombe zerstört und nun durch ETFE-Kissen ersetzt wurde. Der Transport Interchange im neuen Terminal 5 des Londoner Flughafens Heathrow, der im Jahre 2008 eröffnet wurde, ist ein Projekt, das sich zehn Jahre lang in der Planung befand; während dieser Zeit nahmen die Sicherheitsrisiken deutlich zu. Als Reaktion auf Lockerbie, die Angriffe auf das World Trade Center und den Bombenanschlag auf den Barajas-Flughafen in Madrid forderte die Britische

124 Transport Interchange, Flughafen Heathrow, London

Sicherheit

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29–30__Geschweißte Doppel-T-Träger aus Stahl spannen zwischen dem Parkhaus und dem neuen Terminal und tragen querliegende Bogenbinder. /

Flughafenbehörde BAA den Einbau explosionssicherer Bauteile in den Terminal 5, die im Falle einer Explosion keine scharfkantigen Bruchstücke entstehen lassen. Dies wurde durch spezielle Anforderungen an die Verglasung des Terminals sowie eine Überdachung des Verkehrsknotenpunkts mit ETFE-Kissen erreicht. Dieser Knotenpunkt verknüpft den neuen Terminal mit einer Bushaltestelle, einem mehrstöckigen Parkhaus, der U-Bahn sowie vielen regionalen und internationalen Zugverbindungen. Das ETFE-Dach des Transport Interchange wird von breiten Flanschträgern aus Stahl getragen, die analog zum Biegemomentenverlauf geformt sind und auf dem Außenkern der Fahrstuhltürme aufliegen. Doppelt gekrümmte Bogenbinder spannen zwischen den Trägern und bilden eine Reihe paralleler Bögen. Anstatt die Kissenrandprofile direkt auf die Gewölbekonstruktion aufzusetzen, wurde hier die Verbindung durch elegante Dreieckskragträger hergestellt, die die ETFE-Kissen ungefähr 200 mm über den Bindern halten, so dass sie zu schweben scheinen. Die zweilagigen Kissen – geformt wie eine Zigarre mit einem dazwischenliegenden Füllmodul – sind mit 30–50 mm großen, silbernen Punkten bedruckt. Dank der großen Punkte erscheint die Oberfläche nicht schmutzig, wie es bei einem zu kleinen Muster gesche-

hen könnte. Sie geben der durchsichtigen Membran Konturen, indem sie flimmernde Lichteffekte wie bei einer Baumkrone hervorbringen. Der Knotenpunkt wird dadurch zu einer Erweiterung des baumbestandenen Vorplatzes, und durch seine großzügigen Leerräume fällt Tageslicht bis auf die Bahnsteige, die sich einige Etagen tiefer befinden. Dieses Dach erfüllt die strengen Sicherheitsauflagen der BAA und beeinflusst auch die Erfahrung der Reisenden. Ungeachtet seiner weichen Struktur und ungefährlichen Art des Versagens ist ETFE extrem widerstandsfähig. Während der Bauarbeiten am Melbourner Bahnhof Southern Cross drohte die Gewerkschaft damit, die Arbeit niederzulegen, da sie fürchtete, die Arbeiter könnten durch die ETFEOberlichter stürzen. Diese Bedenken wurden zerstreut, indem man in einem Versuch Sandsäcke mit dem Gewicht der Gewerkschaftsvertreter aus einer Höhe von 5 m auf die aufgeblasenen Kissen fallen ließ. Das ETFE zerriss nicht, stattdessen wurde das Dach als durchtrittsicher klassifiziert. Weiterhin erlaubt es der externe Zugang für Installation und Wartung von ETFE-Kissenhüllen, das Dach einfach und wirtschaftlich zu unterhalten. 1__ Texlon SV ist ein patentiertes Produkt von Vector Foiltec.

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31–35__Doppelt gekrümmte Bogenbinder sind mit zweilagigen, bedruckten ETFE-Kissen verkleidet, welche die strengen Sicherheitsanforderungen der BAA erfüllen und eine lichtdurchflutete Halle entstehen lassen. /

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Die kommunikative Haut

Mit Blick auf die fortschreitende Entwicklung von Doppelwänden bemerkte Sheila Kennedy, dass die immer kleinvolumigere Versorgungstechnik aus den Zwischenräumen an die Oberfläche wandert und interaktiv wird, wobei letztlich Material und Medium eins werden.1 ETFE-Kissensysteme haben bereits begonnen diese Wanderung zu demonstrieren. Neben der Stromerzeugung durch die Installation von Fotozellen auf der Oberfläche der Kissen kann auch das Reflexionsvermögen von ETFE derart verändert werden, dass die Folie projektiertes Licht streut. Dies könnte während des Extrusionsvorgangs geschehen, indem eine Prägewalze ein Muster aus mikroskopisch kleinen Rillen aufbringt, durch die das Licht beim Durchdringen der Folie gestreut wird, oder indem die Folienoberfläche bedruckt wird. Dieses Phänomen wurde bereits bei Projekten wie dem Luftpavillon des Magna Project angewendet, wo die Kissenhülle durch Wolkenbilder belebt wird, die auf die Innenseite der durchscheinenden, matten ETFE-Gebäudehülle projiziert und durch die Kissen gestreut werden, wodurch die Außenseite farbig erstrahlt. Auch im Bahnhof Heron Quays der Docklands Light Railway in London, der im Jahre 2003 fertig gestellt wurde, entsteht durch Leuchtstoffröhren hinter durchscheinenden, blauen ETFE-Folienkissen eine abstrakte

und belebte Installation, die sowohl Kunstwerk als auch Zeichen ist. Illumination Die Fähigkeit von ETFE-Gebäudehüllen, gleichwohl zeichenhaft als auch kommunikativ zu wirken, war ein entscheidender Gesichtspunkt bei der Planung der Allianz Arena in München. Als 2002 der Sieger der Ausschreibung für das neue Fußballstadion bekannt gegeben wurde, erhielt der Entwurf von der Presse den Spitznamen „Schlauchboot“, eine Bezeichnung, die stark an Reyner Banhams aufgeblasenes Seepferd erinnert. Im Jahre 2005 wurde das Stadion eröffnet und verbindet in der Tat Hochkultur mit Populärkultur. Die wahre Größe der Arena lässt sich kaum erahnen, gleicht sie doch einem riesigen, stummen, minimalistischen Schiff mitten in der Landschaft neben der Autobahn. Wenn aber ein Spiel stattfindet, verwandelt sie sich in ein animiertes Zeichen im Las-Vegas-Maßstab. Obwohl sie ziemlich simpel erscheint, ist die Form des Stadions komplex. Drei Ränge steil ansteigender Sitzreihen aus Betonfertigteilen ermöglichen es den 66.000 Zuschauern, nahe am Geschehen zu sein und alles gut sehen zu können. Die Sitzreihen werden von einem Betonrahmen getragen,

Die kommunikative Haut

127 Bahnhof Heron Quays, London

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Bahnhof Heron Quays, London Alsop Architects, 2003 / 1–3__Programmierbare, farbige Leuchten hinter blauen ETFE-Kissen lassen über den Bahnsteigen abstrakte Friese entstehen. /

128 Allianz Arena, Fröttmaning, München

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Allianz Arena, Fröttmaning, München Herzog & de Meuron, 2005 / 4–7__Programmierbare Leuchten mit farbigen Leuchten hinter den durchscheinenden, bedruckten Kissen beleben die Hülle, machen das Stadion schon von der Autobahn aus sichtbar und begeistern die Zuschauer, die zu Fuß zum Stadion kommen. /

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der Ortbeton mit Fertigteilen kombiniert. Betonplatten und Treppenfertigteile, die sich spiralförmig an der Außenwand emporwinden, steifen die doppelt gekrümmte Form aus. Der Oberbau aus Beton trägt nicht nur die Sitzreihen, sondern auch die 60 m langen Radialträger für das Dach, die als Stahlfachwerkbinder mit parabelförmigen Ober- und Untergurten ausgeführt sind. Die ETFE-Kissen umhüllen sowohl die Außenwände als auch das Stadiondach und verbinden dabei scheinbar problemlos die Primärkonstruktion aus Beton mit der aus Stahl. Obwohl für ETFE-Kissensysteme normalerweise keine Sekundärkonstruktion erforderlich ist, wurden hier aufgrund der Größe des Stadions separate Stahlrahmen benötigt, um die Gebäudeverkleidung zu tragen. Dieses Gitterwerk, das sich in zwei Richtungen wölbt, ist durch kurze Pendelstützen und Drehstabfedern, die Deformation ermöglichen, aber auch begrenzen, an der Primärkonstruktion befestigt. Zwar erscheint die Hülle durchgängig, aber es gibt für Wände und Dach zwei separate Tragkonstruktionen, die durch eine verdeckte, umlaufende Entwässerungsrinne voneinander getrennt sind. Außerdem wird die Regenrinne an der Innenkante des Dachs von einem Traufprofil verdeckt. Obwohl sich das Muster der 2784 Verkleidungspaneele zu wiederholen

8__Zur Bewältigung großer Regen- und Schneemengen wurden Entwässerungsrohre in die Dachkissen eingebaut. / 9__Eine verdeckte, umlaufende Entwässerungsrinne befindet sich zwischen den Verkleidungselementen von Wand und Dach. / 10__Obwohl sich das Kissenmuster zu wiederholen scheint, besteht es aus 1392 unterschiedlichen, rhombenförmigen Bauteilen. /

scheint, ergaben sich aus der komplexen Geometrie des Stadions 1392 unterschiedliche, rhombenförmige Bauteile. Die Größe der Kissen reicht von 2 x 7 m bis 5 x 17 m mit Seitenlängen von 4–8 m. Das Stadion ist in acht Abschnitte unterteilt, die konstruktiv vom Fundament bis zum Dach voneinander getrennt sind. Um thermische Bewegungen der ETFE-Hülle ohne durchgehende Dehnungsfugen, die das homogene Erscheinungsbild beeinträchtigt hätten, zu ermöglichen, nehmen hier mehrere Gelenke in der Ebene der horizontalen Rahmenteile die Dehnung auf und verhindern Faltenbildungen in der Membran.2 Die Leistungsfähigkeit der Kissenhülle an der Allianz Arena wurde durch technische Schwierigkeiten beeinträchtigt,dazu gehörte auch das Versagen einiger Kissen aufgrund der Ausbildung ihrer Randprofile und der Schneelasten auf dem großen, flach geneigten Dach. Um hohe Lasten aufnehmen zu können, kann der Druck in den Dachkissen, der normalerweise 300 Pa beträgt, auf 800 Pa erhöht werden. Zusätzlich wurden 1900 Dachkissen mit einem selbstentwässernden Metallrohr versehen, das sich unter veränderlicher Belastung nach oben und unten bewegt, indem es durch einen O-Ring in der Folie gleitet. Jedoch führen Luftaustritte um den Ring herum zu geringerem Druck. Dadurch wird auch die Gefahr

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11–12__Die Gestaltung der abgestuften Sitzreihen sowie die verschiebbare Innendecke für den Zuschauer schaffen im Inneren des Stadions eine beeindruckende Atmosphäre. / 13__Schnitt Westtribüne 1 Technik 2 Promenade klein 3 Logen 4 Businessclub 5 Sponsoren-Lounges 6 Promenade groß 7 Parken VIP 8 Spielertunnel /

größer, dass die Kissen bei starkem Regen oder Schneefall Luft verlieren und durchschlagen, sich Wasseransammlungen bilden und die Elemente daraufhin versagen. Die zweilagigen Wandkissen sind mit einem variablen, weißen Punktmuster bedruckt, das im unteren Bereich dichter ist, damit Fahrer auf der Autobahn durch die erleuchtete Hülle nicht geblendet werden. Die Dachkissen bestehen auch aus zwei Lagen und sind teilweise durchsichtig, damit Sonnenlicht auf das Gras des Spielfeldes fallen kann. An der Unterseite der Dachträger bietet ein verfahrbares Netz aus Polyurethan und Glasgewebe den Zuschauern bei schönem Wetter einen Sonnenschutz und verdeckt dort wie eine Wolke die Primärkonstruktion, damit sich die Zuschauer ganz auf das Spiel konzentrieren können. Der beeindruckendste Aspekt der Leichtbauhülle der Allianz Arena ist ihre Leuchtkraft. Wenn sie beleuchtet werden, verwandeln sich die ETFE-Kissen in eine aktive und sinnenhafte Haut, die nicht nur Schutz vor den Elementen bietet, sondern auch zum Blickfang für vorbeifahrende Fahrzeuge wird und die ankommenden Fans auf das Spiel einstimmt. Gewöhnliche Leuchtstoffröhren, die mit roten, blauen und weißen Blenden versehen sind, wurden so programmiert, dass sie bewegte Sequenzen in den Farben der Mannschaf-

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ten, die das Stadion nutzen, projizieren. Speziell geformte Parabolspiegel sorgen für eine gleichmäßige Verteilung des Lichts, dessen 25.500 Lampen über einen Brückenkran an der Innenseite gewartet werden können. Es entstand damit eine ebenso belebte wie attraktive Fassade. Die Brandgefahr für das Stadion ist durch die Materialeigenschaften von ETFE und die Art der Beleuchtung nur sehr gering. Grafik Projiziertes und programmierbares Licht erweckt auch den „Wasserwürfel“ in Peking zum Leben, macht sowohl das Gebäude selbst als auch die Schwimmwettkämpfe darin zu einem der Zuschauermagneten der Olympischen Spiele 2008. Diese Idee wurde im St. Jakob Stadion in Basel weiterentwickelt, wo vor einiger Zeit die ursprüngliche Fassade aus Polykarbonat durch ETFE-Kissen ersetzt wurde. Ein Stahlgerüst, das an den Betonwänden des Stadions befestigt wurde, trägt 3,5 m hohe und 25 m lange Kissen, die in direkter Nachbarschaft zu Straßen und Bahnlinien die dominanten Horizontalen seines Standorts betonen. Diese neue Fassade, die im Jahre 2006 fertig gestellt wurde und als Wetterschutz für den Zuschauerbereich vorgesehen war, dient nun auch der Werbung und Unterhaltung. Zusätzlich zur veränderbaren,

Die kommunikative Haut

131 Allianz Arena, Fröttmaning, München

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14__Mit Modellversuchen im Originalmaßstab wurden Details der Verkleidung getestet und verbessert. / 15__Der Stadionaufbau besteht aus den Zuschauerrängen und den Stahlfachwerkträgern des Dachs. / 16__Betonfertigteiltreppen entlang der Außenwände steifen die doppelt gekrümmte Konstruktion aus. / 17__Schnitt Dach Westtribüne 1 Pneu ETFE-Folie weiß 0,2 mm 2 Polyolefin-Dichtung auf Stahlrohr Ø 120/220 mm 3 Regenrinne 4 Stichleitung Luftzufuhr für Pneu Ø 100 mm 5 Absperrgitter Stahl verzinkt 6 Stahl-Stahlbeton-Verbundstütze Ø variabel 7 Federstab Ø 140 mm 8 Polyolefin-Dichtung auf Stahlrohr Ø 180/180 mm 9 Fassadenbeleuchtung dreifarbig 10 Entlüftung Hubelement mit ETFE-Pneu 11 Diagonalverband Stahl-Stahlbeton-Verbund 12 Kalottenlager 13 Leuchtstoffröhre 14 Obergurt Stahlrohr Ø 600/600–300/200 mm 15 Untergurt Stahlrohr Ø 600/460–300/200 mm /

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St. Jakob-Stadion, Basel Herzog & de Meuron, 2006 / 18__Die Schrift, quasi in die Haut eingebettet, entstand durch sorgfältiges Einschweißen einer rot durchgefärbten Folie. /

farblichen Hinterleuchtung befindet sich auf der äußeren Schicht der zweilagigen Kissen eine 12 m hohe Beschriftung, die die Größe der umgebende Infrastruktur aufnimmt. Anstatt sie einfach zu bedrucken oder eine zusätzliche Folienschicht aufzubringen, wurde die weiße Folie ausgeschnitten und durch rote ersetzt, so dass die Buchstaben im wahrsten Sinne in die Hülle eingebettet sind. Das komplexe Muster, der Zuschnitt und das Verschweißen der Buchstaben auf dieser variablen, gebogenen Oberfläche liefern, sobald die Kissen aufgeblasen und beleuchtet sind, ein gestochen scharfes Bild ohne Verzerrungen, Blasen oder Falten. Die Muster der Folien wurden mit einer nichtlinearen Analyse der Belastungszustände eigens ermittelt, um die verschiedenen Elastizitätsmoduli der Folien sorgfältig aneinander anzupassen, damit eine gleichmäßige Spannungsverteilung bei allen Lastzuständen gewährleistet werden kann. Sowohl für die Mustererstellung als auch für das Schweißen wurden Spezialmaschinen benötigt, um die komplexen dreidimensionalen Wölbungen und Schweißnähte zu ermöglichen. Diese Kombination aus unveränderlichen, riesigen Grafiken und programmierbarer Beleuchtung fügt dem kommunikativen Potential von ETFE-Fassaden eine neue Dimension hinzu.

Ein weiterer Forschungszweig, der die Verlagerung der Technik zur Oberfläche erkundet, wird von Vector Foiltec vorangetrieben, nämlich die Integration von Bildschirmtechnik und LEDs in die Kissensysteme. Neben den projizierten und reflektierten Lichteffekten, die bereits durch den Einbau herkömmlicher Lampen und farbiger Linsen hinter die Kissen erzielt werden konnten, bietet diese Technologie die Integration von Lichtquellen direkt auf die Folienoberflächen, die auf Wunsch programmierbar die Gebäudehülle in eine mehrdimensionale Pixelhaut verwandeln können. Auf eine Art und Weise, wie es sich Marshall McLuhan nicht hätte vorstellen können, verschmilzt heute das Material – in diesem Fall ETFE und Luft – mit den Medien und wird selbst eine Botschaft. 1__ Sheila Kennedy. „Material Presence: The Return of the Real“, Material Misuse (London: AA Publications, 2001), S. 9. 2__ Rudolf Findeiß, Johann Pravida und Kurt Stepan. „The Steel Construction – the Roof Structure and Vertical Façade“, DETAIL (Nr. 9, 2005) S. 965.

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19–21__Die riesige Schrift und programmierbare Beleuchtung erhöhen das kommunikative Potential der ETFE-Hülle. /

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22–26__Die eingebettete Schrift nimmt die Größe der umgebenden Infrastruktur auf. /

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135 St. Jakob-Stadion, Basel

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27__Detailschnitt Fassade 1 Leuchtelement 2 PVC-Schlauch Ø 50 mm 3 Vertikalprofil 4 Kissenventil Ø 50 mm 5 Horizontalprofil 6 Folienhalteprofil, Aluminium 7 ETFE-Folienkissen, zweilagig 8 Luftversorgung PVC-Rohr Ø 90 mm / 28–30__In Modellversuchen wird der Einbau von LEDs in ETFE-Kissensysteme untersucht. /

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Die Klimahülle

Seit der Markteinführung von ETFE in den 1970er Jahren und nach den ersten daraus gefertigten Gebäudehüllen hat es sich von einem alternativen Baumaterial am Rande des architektonischen Interesses zu einer neuen Strömung entwickelt. Ein entscheidender Faktor bei dieser Entwicklung war die Kombination von ETFE mit Luft zu kissenartigen Gebäudehüllen. Seit den ersten Schaugewächshäusern, Hallenbädern und temporären Ausstellungspavillons wurden ETFE-Kissenhüllen für immer vielfältigere Anwendungen im öffentlichen Bereich weiterentwickelt, wie etwa für Einrichtungen des Gesundheitswesens, Regierungsgebäude, Museen und die Verkehrsinfrastruktur. Zudem erwies sich dieses leichte Fluorpolymer sowohl für die Renovierung alter Gebäude und Stadtteile als auch für Neubauten als zweckmäßig. Während sich die ersten ETFE-verkleideten Gebäude in gemäßigten Klimazonen befinden, wird derzeit getestet, wie sich ETFE-Hüllensysteme unter extremeren Umgebungsbedingungen verhalten. Die weitere Entwicklung Neben der größeren Bandbreite typologischer und klimatischer Anwendungen ist auch die Projektgröße der ETFEKissenhüllen deutlich gestiegen. Zwar haben sie noch nicht

ganz die Ausmaße einer Stadt erreicht, wie bei den visionären Projekten der Kuppel über Manhattan und „58 Degrees North“, dennoch zeigen die neuesten ETFE-Projekte einen Wechsel von Einzelgebäuden hin zu einem größeren Maßstab, den Frei Otto als „Nicht-Gebäude“ bezeichnete – große Klimahüllen, die mehrere Gebäude und ausgedehnte Grünflächen unter einem Dach vereinen. Diese überdachten Landschaften heben die Abgrenzung zwischen innen und außen auf und dienen nicht nur als Vergnügungsgärten, sondern auch als wesentliche Komponenten umweltverträglicher Strategien, durch die sich der Energieverbrauch und die Abhängigkeit von mechanischen Systemen für geschützte Klimazonen reduzieren lassen. Ein pessimistischer Ausblick Die Idee einer Klimahülle oder einer Umweltkapsel, die unsere Vorstellung vom Paradies formte, wurde auch von den Bedürfnissen jener Menschen vorangetrieben, die in raueren Regionen wie der Sahara, der Arktis leben oder in den Weltall vorstoßen. Wie jedoch schon die Visionen vom Paradies verdeutlichen, sind die idyllischen Bedingungen im Inneren immer im Verhältnis zu den weniger idealen Umständen außerhalb zu sehen. Das Problem eines umgrenzten Gebiets

Die Klimahülle

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1–2__Im Jahre 1971 kapselten Haus-Rucker-Co das von Mies van der Rohe entworfene Haus Lange in einer Traglufthülle ein, um auf die Gefahren der Umweltverschmutzung aufmerksam zu machen. /

– sei es der Garten Eden, die Insel Utopia oder eine Klimahülle – besteht darin, dass seine Bewohner im Gegensatz zum demokratischen Spektakel des Montgolfier-Ballons stets selektiert und kontrolliert werden. Ungeachtet ihrer Eigenschaften bringt jedoch eine Umweltkapsel, ebenso wie eine „gated community“ oder Buckminster Fullers „Private Sky“,1 Konflikte hinsichtlich des Eindringens privater Interessen in öffentliche Bereiche mit sich. Die Klimahülle ist nicht einzigartig, wie alle Technologien birgt sie Chancen und Risiken. Buckminster Fuller war sehr optimistisch in Bezug auf seine Umweltkapseln, war sich aber auch der schwierigen Balance zwischen Utopie und Versagen bewusst. Genau zu der Zeit, als das Ensemble von Tragluftkonstruktionen auf der Expo ‘70 in Osaka die beste aller Welten heraufbeschwor, bot eine andere pneumatische Installation in Deutschland einen pessimistischeren Ausblick. Im Jahre 1971 kapselten Haus-Rucker-Co das von Mies van der Rohe entworfene Haus Lange in Krefeld in einer Traglufthülle ein. Die Installation mit dem Titel „Cover – Überleben in verschmutzter Umwelt“ wurde im Ausstellungskatalog als düstere Vorahnung beschrieben: „Unter Smog-Decken sind Städte begraben. Der Staub, den die Bewohner dieser Städte schlucken, läßt sich in Lastwagen-Ladungen messen.

Die Straßen haben sich in Gaskammern, die Flüsse in zähe Giftbrühen verwandelt [...] ‚Cover‘ macht einen Zeitsprung und zeigt die Situation, die bei zunehmender Verschmutzung unserer Umwelt eintreten wird: Leben in synthetischen Reservaten. [...] Beispiel wird das Haus Lange [...]. Eine Klimainsel [...], die ausgestattet mit den notwendigen, technischen Geräten, zur autarken Lebenszelle wird. [...] Ein kleiner synthetischer Kosmos umgibt das Haus. Ein Ausbrechen aus diesem Kosmos ist unmöglich. Die Arche Noah ist wieder vom Stapel gelaufen.“ 2 Diese Art der ökologischen Schwarzmalerei, die zu jener Zeit wahrscheinlich als extremistisch abgetan wurde, wird heute ernster genommen. Die von der Haus-Rucker-Co beschriebene Klimainsel war, ähnlich wie Reyner Banhams gut ausgestattete Umweltkapsel, eine provozierende und polemische Transformation der hermetisch versiegelten und energieintensiven Gebäude, die die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts dominierten. Jedoch gerade mit der wachsenden Erkenntnis, dass der Energieverbrauch durch Menschen und Gebäude neben der Ausplünderung natürlicher Ressourcen auch den Klimawandel verursacht und beschleunigt, wird die Idee klimatischer Hüllen zu einer immer dringlicheren Herausforderung nach ökologischer Nachhaltigkeit.

138 Khan-Shatyry-Kulturzentrum, Astana

Die Klimahülle

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Khan-Shatyry-Kulturzentrum, Astana Foster and Partners, 2008 / 3–4__Eine klimatische ETFE-Hülle umschließt mehrere Gebäude und eine tropische Landschaft von der Größe einer Stadt. / 5__Detail Seilnetz von unten / 6__Strahlenförmig verlaufende Seile des von einem Mast gehaltenen Seilnetzes nehmen den Winddruck auf, während ringförmig umlaufende Seile gegen die Sogkräfte wirken. /

Ein optimistischer Ausblick Aktuelle ETFE-Projekte zeigen ein breites Spektrum möglicher Herangehensweisen an die Aufgabe „Nachhaltigkeit“. Das Konzept einer Klimahülle wird beim Bau des KhanShatyry-Kulturzentrum in Astana, der neuen Hauptstadt von Kasachstan, verfolgt. Wie Brasilia ist auch die Stadt Astana am Reißbrett entworfen worden. Sie befindet sich in einer kargen Gegend mit rauem Klima, extremen Wetterverhältnissen und Temperaturen zwischen –50 und +40°C. In Anlehnung an Frei Ottos Streben, paradiesische Umwelten unter extremen Klimaverhältnissen zu schaffen, ist es das Ziel des Kulturzentrums, eine „Welt im Inneren“ zu schaffen, die ein angenehmes Mikroklima und eine üppige Vegetation bietet. Der Komplex, der von einem mit ETFE-Kissen eingedeckten Seiltragwerk umschlossen wird, umfasst 25.000 m2. In ihm befinden sich Geschäfte, Restaurants, Freizeiteinrichtungen und Parkplätze sowie treppenförmig angeordnete, bepflanzte Dächer, auf denen ein tropischer Park mit Seen und Flüssen entsteht. Das asymmetrisch, antiklastisch, konisch geformte, zweiachsige Seilnetz wird an seinem Scheitelpunkt von einem 20 m hohen, umgekehrten Kegel getragen, der auf einem 70 m hohen, dreibeinigen Mast lagert. Die zigarrenförmigen Stützen des Masts bestehen aus 1 m

dicken geschweißten Stahlrohren. An dem Kegel, der flexibel gelagert ist, um sich mit der zugbeanspruchten Konstruktion bewegen zu können, sind 190 paarweise angeordnete, 32 mm starke, radial verlaufende Stahlseile befestigt, die Winddrucklasten aufnehmen, während ringförmig umlaufende Seile Windsog aufnehmen. Das Netz ist über einen Ringbalken aus Beton, der eine Fläche von 115 m Breite und 145 m Länge umschließt, im Boden verankert. Die Form des Seilnetzes entsteht durch vier Bögen mit verschiedenen Mittelpunkten. Die flexible Hülle aus ETFE-Kissen kann die errechneten Bewegungen des Seilnetzes von ungefähr +/–1 m problemlos aufnehmen. Bei dieser Geometrie bewegen sich die Seile, wenn sich die Konstruktion verformt, aufeinander zu, und die ovale Form der Kissen wird etwas zylindrischer. Damit dies funktioniert, durften keine durchgehenden Kissenrandprofile parallel zu den ringförmigen Seilen verwendet werden, da sie starre Ringe gebildet hätten. Stattdessen ermöglichen versetzte Pfettenstöße zwischen den Kissen, dass sich die Gebäudehülle wie eine Ziehharmonika bewegen kann. Seilnetze aus Edelstahl an der Unterseite der Kissen nehmen die gewaltigen Schneelasten von bis zu 7000 kg pro m2 auf. Eine entscheidende Überlegung in der Entwurfsphase war es, die unterschiedlichen Neigungen des Seilnetzes steil genug

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NOTES 1. ALL DRAWINGS TO BE READ IN CONJUNCTION WITH ALL OTHER BURO HAPPOLD DOCUMENTS. 2. SETTING OUT TO BE CONFIRMED BY ARCHITECT. 3. ALL DIMENSIONS IN mm UNLESS NOTED OTHERWISE. 4. ALL FORCES IN kN UNLESS NOTED OTHERWISE. 5. DESIGN IS TO BE DEVELOPED BY SPECIALIST CONTRACTOR WHO IS REQUIRED TO CONFIRM LOADS AND DETAILS AS SPECIFIED IN THESE DRAWINGS.

Isometric View of Cable Net Plan of Cable Net

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FOR INFORMATION FOR INFORMATION

Description

27/10/06 11/08/06

Date

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Status of Drawing

17 Newman St. London W1T 1PD Tel 020 7927 9700 Fax 0870 787 4145

Buro Happold

Email: Consulting Web: www.burohappold.com Architect

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Parkview Green Plaza, Peking Integrated Design Associates, 2008 / 7–9__Die Klimahülle, die mehrere Gebäude umfasst und sowohl im Inneren als auch außen von viel Grün umgeben ist, schafft einen Rückzugsort aus Pekings luftverschmutzter Innenstadt. / 10__Nordansicht /

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141 Parkview Green Plaza, Peking

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11__Das ETFE-Dach, das preiswerter ist als eine Verglasung, ist Teil eines Systems passiver und aktiver Energiekomponenten und minimiert so den CO2-Ausstoß. /

auszuführen, um Regen und Schnee ohne Wasser- oder Schneesackbildung abfließen zu lassen. Während die Gebäude innerhalb der Hülle voll klimatisiert sind, wird für den landschaftlich gestalteten Hallenraum im Winter eine Temperatur von +15 °C und im Sommer von +30°C angestrebt. Im Winter ist es aufgrund des kalten, trockenen Klimas draußen und des warmen und feuchten Mikroklimas im Inneren eine große Herausforderung, die Bildung von Eis auf den dreilagigen ETFE-Kissen zu verhindern. Dies geschieht durch eine Temperaturregelung und warme Luft, die aus tieferen Geschossen auf der Innenseite der Kissen nach oben geführt wird. Dadurch werden zudem starke, nach unten gerichtete Luftströmungen vermieden, die bei dieser Gebäudeform normalerweise auftreten würden. Im Sommer bietet die bedruckte äußere Folienschicht einen Sonnenschutz. Kühle Luft wird dann über im Untergeschoss angeordnete Düsen in den Innenraum eingeblasen, Lüftungsöffnungen im Hochpunkt des Daches unterstützen den Luftaustausch durch Ausnutzen des Kamineffekts. Da das Kulturzentrum in Astana eine beachtliche Menge an Energie benötigt, um die üppige Vegetation und das angenehme Mikroklima zu erhalten, strebte das Entwurfsteam danach, den Energieverbrauch zu minimieren. Durch eine Kraft-

Wärme-Kopplungsanlage werden Strom- und Wärmeerzeugung synergetisch zusammengeführt. Auch in Peking sind die Umweltbedingungen ziemlich rau, zum einen durch das Klima, zum anderen durch den Einfluss des Menschen. Als Folge der rapiden wirtschaftlichen Entwicklung in China leidet die Stadt unter solchen gravierenden Umweltproblemen, wie sie von Haus-Rucker-Co prophezeit wurden, einschließlich Wasserknappheit, hoher Luftverschmutzung und Lärmbelästigung. Die Parkview Green Plaza reagiert auf diese widrigen Umstände mit einer Klimahülle, die für die eingeschlossenen Gebäude und Menschen ein gesundes Mikroklima schafft. Anstelle energieintensiver Lösungen versucht man hier, den Ausstoß an Kohlendioxid durch nachhaltige Materialien und passive Energiestrategien zu minimieren. Das Grundstück östlich des Platzes des Himmlischen Friedens umfasst einen ganzen Stadtblock an der Grenze zwischen den flachen Gebäuden der Diplomaten- und Wohnviertel und den hohen Bürotürmen im Osten. Der Komplex wurde mit fünf Untergeschossen für Geschäfte und Parkflächen geplant und steigt überirdisch von fünf Etagen an der Nord- und Westseite auf 17 Etagen an der Süd- und Ostseite an. Die vier Bürogebäude innerhalb der großen Hülle sind so

142 Parkview Green Plaza, Peking

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gestaltet, dass sie auf ihre Nachbargebäude keine Schatten werfen. Der dadurch entstehende kegelförmige Querschnitt fördert zugleich den Kamineffekt, der zur Belüftung beiträgt. Zusätzlich zu den mit Bäumen gesäumten Alleen im Erdgeschoss ist das Gebäude gegenüber den angrenzenden Straßen durch einen umlaufenden 24 m breiten, zwei Etagen tiefen „Graben“ zurückversetzt, der zur Sicherheit des Gebäudes beiträgt und die Räume in den Untergeschossen mit Tageslicht versorgt. Dieser Graben ähnelt einem versunkenen Garten und wird mit großen Bäumen bepflanzt, die die Außenluft filtern. Die äußere Hülle bietet Wetterschutz und bildet um die Gebäude herum eine Isolationsschicht aus Luft. Die Fassaden sind einfachverglast und verfügen über Lüftungsöffnungen. Das geneigte Dach besteht aus dreilagigen, bedruckten ETFE-Kissen. Die Gebäudefassaden sind nicht als klassische Außenwände definiert, was für den Fassadenbereich zu beachtlichen Einsparungen wegen der geringeren Anforderungen bezüglich der Wetterfestigkeit geführt hat. Alle überdachten Bereiche zwischen den Gebäuden sind öffentliche Räume, zu denen auch ein Wasserbassin zählt, das für Verdunstungskühlung sorgt, sowie großzügig bepflanzte Bereiche die zur Sauerstofferzeugung beitragen. Die Grünanlagen

12–14__Die Hülle wurde so geplant, dass die Beschattung der Nachbargebäude minimiert wird und der Kamineffekt zur Belüftung beiträgt. / 15__Detailschnitt Regenrinne 1 Vogeldraht 2 verzinkte Stahlplatte 3 Blitzableiter 4 dreilagiges Kissen 5 Isolierung 6 farbbeschichtete Regenrinne 7 verzinktes Stahlrohr bis Ø 150 mm 8 Texlon ETFE-Schlauch 9 Stahlaufständerung 10 PVC-Abdichtung /

befinden sich nicht nur im Erdgeschoss, sondern dehnen sich auch auf die höheren Etagen aus. Dort erfreuen sie auf Terrassen und Brücken die Büroangestellten und dienen dem Luxushotel, das sich in den oberen Geschossen des Gebäudekomplexes befindet, als begehbare Dachgärten. Durch die üppige Bepflanzung innen und außen sind mehr als 40 % der Grundfläche Grünanlage. In dieser frei zugänglichen Oase kann man den rauen Umweltbedingungen in Peking kurzzeitig entfliehen. Das ökologische Konzept dieses Projekts besteht aus einer Kombination passiver und mechanischer Systeme. Wegen der Außentemperaturen von –20 bis +40 °C sind die einzelnen Gebäude mit einer Unterflur-Klimaanlage und gekühlten Decken voll klimatisiert. Im ebenerdigen öffentlichen Bereich wird im Sommer eine Temperatur von 25 °C angestrebt, die 8–10 °C unter der normalen Außentemperatur liegt. Dies wird durch kontrolliertes Abführen kühler Luft aus den Gebäuden erreicht sowie über Verdunstungskühlung und natürliche Belüftung durch Öffnungen oberhalb der flacheren Gebäude und über die Kegelspitze der Außenhülle. Um im Winter eine Temperatur von 5–10°C zu erreichen, was ungefähr 10 °C wärmer ist als die gewöhnliche Umgebungstemperatur, wird die Außenhülle nur im unteren Bereich ge-

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öffnet, und die einströmende Frischluft wird durch Sonneneinstrahlung und die Wärmeverluste der Gebäude erwärmt. Der Energieverbrauch ist im Frühling und Herbst, wenn die Innen- und Außentemperaturen um 20°C liegen, am geringsten. Dann können sowohl die äußere Hülle als auch die Gebäude im Inneren geöffnet und natürlich belüftet werden. Das ETFE-Dach unterstützt dieses ökologische Konzept, indem es Wärmedämmung bietet und die Bedürfnisse der Pflanzen nach ausreichend Tageslicht sowie der Menschen nach Sonnenschutz befriedigt. Der Entwurf profitiert in dem Erdbebengebiet auch von der Flexibilität und von der Sicherheit, die ETFE im Katastrophenfall bietet. Die öffentlichen Bereiche sind zwar durch die Gebäudehülle umschlossen, doch werden sie als Freiräume klassifiziert, da wegen der strengen örtlichen Richtlinien umfangreiche Brandschutztechnik integriert wurde. Letztlich ist die leichte ETFEKissenhülle mit ihrer Tragkonstruktion deutlich preiswerter als ein vergleichbares Glasdach. Die Idealvorstellung eines Gartenparadieses, die auch das Eden Project inspiriert hatte, ist im Earthpark in Iowa weiterentwickelt, wo tropische Kuppelgebäude in einem schwierigen Klima, geprägt von heißen Sommern und kalten, schneereichen Wintern, entstehen. Sein bedeutendes Ziel

16__Detail Schneckengetriebe 1 Z-Stahlprofil, 6 mm 2 dreilagiges Kissen 3 Isolierung 4 farbbeschichtete Regenrinne 5 verzinktes Stahlrohr bis Ø 150 mm 6 U-Profil, 300 x 300 x 10 mm 7 Schneckengetriebe /

ist CO2-Neutralität. Dieses Bauvorhaben wird aus einer 1,6 ha umfassenden Konstruktion bestehen, die etwas größer ist als das Tropenhaus von Eden und drei Regionen des Amazonasgebietes präsentieren wird: den tiefen Dschungel, den Nebelwald und den überfluteten Regenwald, zu dem ein 2,27 Millionen Liter fassendes Aquarium gehören wird. Unter der Gebäudehülle in Form einer Nautilusmuschel befinden sich die drei unterschiedlichen Regionen, angeordnet um einen zentralen, sechsgeschossigen Kern, der die Besucherräume und die Technik für das Aquarium aufnimmt. Ganz natürlich passt sich die Nautilushülle sowohl dem überfluteten Regenwald, der relativ niedrig und weitläufig ist, als auch dem Nebelwald an, der Höhen bis zu 50 m benötigt. Da der Himmel in Iowa häufig bedeckt ist, muss hier durch die Gestaltung der Hülle der Tageslichteinfall für die tropischen Biosphären maximiert werden, damit das Pflanzenwachstum nicht beeinträchtigt wird. Alle Biosphären profitieren von ihrer Ausrichtung gen Süden, und die flache Nordseite des Gebäudes ist in den Boden eingegraben, um die Felswand als Wärmespeicher für solare Energiegewinne nutzen zu können. Die geplante Konstruktion, die noch leichter als das zweischichtige, geodätische Bauwerk des Eden Project sein soll, ist eine Gitterschale aus Stahlrohren,

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die durch ein zusätzliches Seiltragwerk ausgesteift wird. Die ETFE-Kissen bestehen aus maximal drei Lagen, da zusätzliche Folien die Lichtdurchlässigkeit verringern würden. Weitere nachhaltige Strategien neben der Maximierung des Tageslichteinfalls und der natürlichen Belüftung sind Regenwassernutzung und Grauwasseraufbereitung. Ungefähr 20 % der für den Komplex benötigten Energie werden vor Ort durch neue Ethanol-Brennstoffzellen erzeugt. 80 % kommen aus einem Windpark, der in der Nähe errichtet wird. Dieses Projekt dokumentiert die Schwerpunktverlagerung der Landwirtschaft in Iowa vom Getreideanbau für die Nahrungsmittelindustrie hin zur Erzeugung von Ethanol und anderen Biokraftstoffen. Obwohl die Regierung der USA nur sehr langsam die Probleme des Klimawandels und der ökologischen Nachhaltigkeit anerkennt oder sogar angeht, ist es doch bemerkenswert, dass „Earthpark“ finanziell vom Energieministerium der USA unterstützt wird. Zudem ist das Projekt nicht nur ein bedeutender Anziehungspunkt für die ortsansässige Bevölkerung und darüber hinaus, sondern wird auch das Zentrum einer Forschungseinrichtung des US-Rats für Ökologisches Bauen sowie von Siemens und anderen umweltorientierten Organisationen und Unternehmen sein.

Ein nachhaltiger Ausblick Das Verständnis von Leichtigkeit, das sich im 20. Jahrhundert auf die Entwicklung von Leichtbau-Konstruktionen und -fassaden konzentrierte, wird nun durch die Notwendigkeit, Energie und Ressourcen zu sparen, erweitert. Minimierung von Last und Masse – bisher nur wichtig in der Luft- und Raumfahrt – wird immer mehr auch am Boden zum Dogma in einer Zeit, in der der CO2-Ausstoss zentrales Kriterium ist. Einzelpersonen, Unternehmen, Industriebetriebe und Regierungen bemühen sich zunehmend, ihren ökologischen Fußabdruck zu minimieren. ETFE erreicht als nachhaltiges Material gute Bewertungen und durch seine Nutzung von Luft – allgegenwärtig verfügbar und kostenlos – bringt es eine neue Art sehr leichter, intelligenter Gebäudehüllen hervor, die äußerst wirksame Umweltregulatoren sind. Es wurde behauptet, dass die Architektur einzig durch den Wunsch der Menschen motiviert ist, sich vor den Launen der Natur zu schützen. Alvar Aalto brachte diese Haltung zum Ausdruck, indem er ausführte: „Die Architektur [...] hat tiefere Beweggründe [...] als die Absicht, das Paradies zu erschaffen. Jedes Gebäude soll zeigen, dass wir für die Menschen ein Paradies auf Erden zu errichten wünschen.“3 Nüchterner drücken dies andere aus, näm-

Die Klimahülle

145 Earthpark, Iowa

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Earthpark, Iowa Grimshaw, 2010 / 17–18__Eine Dreiecksgitterschale in Form einer Nautilusmuschel wird durch ein dreidimensionales Seilgitter ausgesteift. / 19__Die 1,6 ha überspannende Hülle, in der drei Amazonas-Biome untergebracht werden, soll ein CO2-neutrales Bauwerk werden. /

lich dass erbaute Umwelten schon immer entworfen wurden, um die Unzulänglichkeiten der menschlichen Haut auszugleichen und Schutz vor der rauen Umwelt zu bieten.4 ETFE-Kissensysteme vereinen minimalen Materialverbrauch mit hoher Leistungsfähigkeit mit dem Ziel, diese Unzulänglichkeiten zu überwinden und sich dem Ideal zu nähern. Statt einen sterilen, künstlichen Kosmos zu kreieren, wie es das Cover-Projekt in Krefeld tat, erweist sich diese Technologie als ökologisch verantwortungsbewusst und ansprechend. Reyner Banhams Umweltkapsel, die er einen Tag lang bewohnte und danach verwarf, hat sich weiterentwickelt und verfügt nun über viele langlebige und nachhaltige Eigenschaften. Die Fähigkeit, die Lichtdurchlässigkeit, thermische und akustische Eigenschaften zu variieren; Gebäudetechnik zu integrieren, erneuerbare Energien zu fördern; kommunikativ und unterhaltsam zu sein, verwandelt die Gebäudehülle, die zuvor ein essentiell statisches Element war, in eine interaktive und performative Haut. Die Gebäudehüllen aus ETFE-Kissen beweisen beispielhaft das Diktum, dass Effizienz ephemer ist. Nur leicht mit der Erde verbunden, verknüpfen sie die Erkundungen der Pneumatik mit dem Streben nach einer idealen Umwelt. Last, Lust, Macht sind erneut untrennbar miteinander verwoben.

1__ Der Begriff „Private Sky“ wird erläutert in dem Buch über die Arbeit von Richard Buckminster Fuller, herausgegeben von Joachim Krausse und Claude Lichtenstein, Your Private Sky (Baden: Lars Müller Publishers) 1999. 2__ Zitiert nach Thomas Herzog, Pneumatische Konstruktionen – Bauten aus Membranen und Luft (Stuttgart: Verlag Gerd Hatje) 1976, S. 103. 3__ Juhani Pallasmaa und Peter MacKeith. „On History and Culture“, Architectural Record (Juni 2007) S. 106. 4__ Siehe Aufsatz von Ellen Lupton „Skin: New Design Organics“, Skin (New York: Princeton Architectural Press) 2002, S. 32–33.

Ben Morris Die Zukunft von ETFE

Seitdem im späten 18. Jahrhundert das Flachglas erfunden wurde, hat die Menschheit versucht, immer leichtere und transparentere Räume zu erbauen. Diese erreichten mit dem Crystal Palace von Paxton im England des Jahres 1851 einen vorläufigen Zenit. Mit der Einführung des kittlosen Verglasens im späten 19. Jahrhundert wurden Deckenverglasungen überall verfügbar. Jedoch dauerte es noch, bis nach dem Zweiten Weltkrieg Aluminiumprofile hergestellt und in den 1960er Jahren Doppelverglasungen entwickelt wurden, bevor Glas zum Eindecken und Isolieren von Gebäuden verwendet werden konnte. Dies führte allmählich zu den heute gängigen Gebäudekonzepten, wie zum Beispiel die Verwandlung eines Lichthofs in ein Atrium oder einer Straße in eine Einkaufspassage. „Öffentliche“ Außenbereiche wurden hierbei in „private“ Gebäudehüllen integriert. Architekturvisionäre des 20. Jahrhunderts wie Buckminster Fuller und Frei Otto schufen utopische Entwürfe für umschlossene und bewohnte Städte, die die Menschheit von den Unbilden des Klimas unabhängig machen würden. Nach dem Krieg ermöglichten Neuentwicklungen im Bereich der Kunststoffe, besonders von Vinyl, Polykarbonaten und Acrylaten, die frühe Realisierung einiger dieser Visionen, aber die Technologie hinkte der Vorstellungskraft noch weit hinterher

und dies führte zu schwerwiegenden Versagensfällen infolge von Wärmeausdehnung, Feuer und UV-Unbeständigkeit. ETFE wurde erst in den späten 1970er Jahren als Material für Gebäudeverkleidungen in Betracht gezogen; es war jedoch sehr schwierig zu bearbeiten und bei den ersten Anwendungen des Materials wurden die Folien als einlagige, zugbeanspruchte Membran eingesetzt, die durch die Rollengröße auf eine Breite von ungefähr 1,5 m begrenzt waren. Die Technologie konnte sich erst weiterentwickeln, als mein Partner Stefan Lehnert Verfahren entwickelte, durch welche diese unglaublich dünnen Membranen mit einer Festigkeitsnaht verschweißt werden konnten, ohne dadurch die Festigkeit des Ausgangsmaterials zu beeinträchtigen. Diese scheinbar leichte Aufgabe konnte 20 Jahre lang niemand lösen, und selbst heute ist die Schweißtechnologie von Vector Foiltec einzigartig und effizienter als alle anderen Verfahren auf dem Markt. Dieses Fachwissen ermöglichte uns, die Vector Foiltec Gruppe wachsen zu lassen und die Technologie mithilfe innovativer Architekten, Ingenieure und Bauherren weiterzuentwickeln. Nach dem Bau der Mangrovenhalle im Bürgerzoo in Arnheim im Jahre 1981 wurde die ETFE-Technologie durch Bäder- und Freizeitbauten in ganz Europa verbreitet. Da

Ben Morris_Die Zukunft von ETFE

147

1

2

1–2__Beleuchtungstest beim „Water Cube“ in Peking /

diese Gebäude als kurzlebige Projekte eingestuft werden, arbeiten die Kunden in dieser Branche normalerweise mit einer Erwartung von Amortisierungszeiträumen von zehn Jahren, wodurch sie auch gegenüber dem Einsatz bisher unerprobter Lösungen aufgeschlossen sind. Diese wirtschaftlichen Umstände förderten die Umsetzung innovativer, technischer Entwürfe für sehr anspruchsvolle Gebäude. Diese Hüllen müssen hoher Luftfeuchtigkeit und aggressiven Umweltbedingungen standhalten, und die Nutzung der Solargewinne ist für die Senkung der Heizkosten von entscheidender Bedeutung. Die guten Isoliereigenschaften, die chemische Stabilität und Langlebigkeit von ETFE-Systemen trugen dazu bei, dass das Material von immer mehr Architekten angenommen wurde. Das wurde offensichtlich, als wir 1990 das Chelsea-undWestminster-Krankenhaus überdacht haben. Das Bauwerk wurde über einem großen, „kathedralenartigen“ Atrium geplant, das die Kraft der Sonne zum Heizen und Kühlen des Raums nutzte und das Dach als eine Art thermische Decke verwendete, um eine maximale Wärmespeicherung zu gewährleisten. Die Technologie wurde nachfolgend von uns entwickelt und erweitert, um den neuen Anforderungen gerecht zu werden. 2001 baute die Vector Foiltec Gruppe das Eden

Project, das wahrscheinlich mehr als jedes andere Projekt dazu beitrug, ETFE in den Blickpunkt der Weltöffentlichkeit zu rücken. Seitdem wurde die Technologie bereits auf der ganzen Welt und für alle möglichen Gebäudearten genutzt. In den letzten Jahren konnten wir miterleben, wie einige Visionen von Buckminster Fuller und Frei Otto realisiert wurden. Bauwerke wie das Parkview Green Plaza in Peking, das Nationale Schwimmzentrum in China und das Khan-ShatyryKulturzentrum in Astana sind Beispiele für Klimahüllen, die mehrere Gebäude umschließen. Wahrscheinlich ist es noch zu früh, um zu beurteilen, ob ETFE nur eine vorübergehende Modeerscheinung oder doch eine Technologie ist, die sich in der Architektur etabliert hat, was wiederum enorme Auswirkungen auf die Entwicklung architektonischer Formen hätte. Ian Liddell, eine Schlüsselfigur bei der Entwicklung von zugbeanspruchten Membranen und Konstruktionen mit ETFE-Folienkissen, hat den Aufstieg und Niedergang architektonischer und konstruktiver Technologien in der jüngeren Geschichte untersucht. Er betrachtete Betonschalen und Raumtragwerke in den 1960er Jahren, die Entwicklung textiler Membranbauten ein Jahrzehnt später und die Erfindung von ETFE in den 1980ern und legte dar,

148

3

Ben Morris_Die Zukunft von ETFE

4

5

welche Auswirkungen die wechselnde Mode in der Architektur auf diese jeweiligen Technologien hatte. Es ist noch nicht sicher, ob ETFE den Betonschalen folgen und in der architektonischen Versenkung verschwinden wird oder ob es, wie die moderne Glasfassade, zu einer beherrschenden Technologie für die Konzeption von zeitgemäßen Gebäudehüllen wird. Um die Zukunftsaussichten von ETFE beurteilen zu können, muss man die Kräfte, die die Entwicklung in der Architektur beeinflussen, untersuchen: Verringerung der Anschaffungs- und Unterhaltungskosten, Verbesserung des Langzeitverhaltens, bessere ökologische Leistung, geringerer Energieverbrauch und Wiederverwertbarkeit sind entscheidende Faktoren, die zum Erfolg einer Technologie beitragen. Die Nutzung von ETFE erfüllt all diese Ziele und übertrifft sie in vielen Fällen sogar. Die Technologie ist äußerst wirtschaftlich und langlebig und bietet über viele Jahre eine hohe Funktionsfähigkeit, wobei sie aber nur einen Bruchteil der Energie aller Werkstoffalternativen benötigt. Am Ende der Lebensdauer eines Gebäudes kann es recycelt und wiederverwendet werden. Nichtsdestotrotz ist die Entwicklung einer im Grunde sehr simplen Idee – die Nutzung von Luft für eine Gebäudeverkleidung aus zwei oder mehr transparenten Membranen – in Wirklichkeit hochgradig komplex und stellt viele der wich-

tigsten architektonischen und konstruktiven Konzepte infrage, die im Bereich der Gebäudehüllen dem Standard entsprechen. Nach gängiger Vorstellung ist die Festigkeit eine Schlüsseleigenschaft, wobei die Zugabe von Material ein Bauteil fester und sicherer macht. Entgegen der Intuition erzeugt dieses Vorgehen bei ETFE Brüchigkeit und Versagen. Man muss deshalb ETFE als ein Material ansehen, das durch Elastizität und Plastizität wirkt und Lasten absorbiert, verteilt und ableitet, anstatt sie zu bekämpfen. Es ist zudem ein Material, das seine Form ändern kann, um seine Trageigenschaften anzupassen. Nach gängiger Meinung darf es keine Bewegung in Gebäudeverkleidungen geben, sondern nur da, wo sie aufgenommen werden können. Mit ETFE ist es möglich, die Bewegung über die gesamte Gebäudehülle zu verteilen, anstatt sie an bestimmten Verbindungselementen zu konzentrieren. Nach gängiger Meinung sollte man die Durchbiegung begrenzen, wobei viel Material dafür benötigt wird, dass sich die Gebäudeteile nicht verformen. Die in ETFE-Kissen enthaltene Druckluft vermag die Verformung zu absorbieren und zu reduzieren, wodurch der Materialverbrauch minimiert wird und völlig andere technische Lösungen entwickelt werden können.

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6 7

3–4__LEDs zwischen innerer und äußerer ETFE-Folie verwandeln die Gebäudehülle in eine dynamische kommunikative Haut. / 5–8__Die ETFE-Hülle des „Water Cube“ ist ein thermischer Puffer, der die passive Energiegewinnung des Gebäudes unterstützt. /

Nach gängiger Auffassung zum Thema Brandschutz sind große Räume äußerst kritische Bereiche, in denen Sprinkler und andere Installationen zum Absaugen von Rauch und zum Lüften benötigt werden. ETFE-Kissen verschwinden bei Feuer. Aus einem Innenraum wird eine Freifläche – sei es durch die Eigenschaft von ETFE zur Selbstentlüftung oder die Fähigkeit, bei Bedarf zu versagen. Meist wird die Gebäudehülle als ein System betrachtet, mit dem ein Raum von der Außenwelt abgegrenzt wird. ETFEKissen nehmen es mit den Launen des Klimas bereitwillig auf und ermöglichen sowohl die Nutzung als auch die Manipulation der Naturkräfte. Sie verändern nach Bedarf ihre Lichtdurchlässigkeit und Dämmeigenschaften, um den Energieverbrauch zu senken und das erschaffene Klima zu verbessern. Vielleicht ist die Frage weniger, ob die ETFEGebäudehüllen wie ein architektonischer Modetrend wieder verschwinden werden, als vielmehr die, ob sie ein Vertreter jener Technologien sind, die die Naturkräfte zum Wohle der Menschheit nutzbar machen, anstatt sie zu bezwingen. Die Erfindung und Entwicklung von ETFE-Gebäudehüllen verlief parallel zu einer technischen Revolution, die ebenso weitgreifende Auswirkungen hat wie die industrielle Revolution des 17. und 18. Jahrhunderts. Während das digitale

Zeitalter über uns hinwegfegt, werden Instant-Information und -Kommunikation zum Bestandteil unseres Alltags. Die Baubranche ist normalerweise äußerst konservativ, und es ist kein Zufall, dass wir bisher nur kleine Eingriffe des digitalen Zeitalters in unser bebautes Umfeld feststellen konnten. In den letzten Jahren sind informative Gebäudehüllen entstanden, die allein zu dem Zweck entworfen wurden, ein Markenzeichen zu gestalten, Werbung zu betreiben oder in öffentlichen Bereichen zu kommunizieren. ETFE übernimmt eine Führungsrolle in dieser Revolution. Ideen, die zunächst im Luftpavillon von Magna und im Bahnhof Heron Quays entstanden, wurden am St. Jakob-Stadion, an der Allianz Arena und nun auch am Nationalen Schwimmzentrum weiterentwickelt, wo die gesamte Fassade mit LEDs animiert wird. Vor kurzem ist es der Vector Foiltec Gruppe gelungen, LED-Lichternetze in aufgeblasene Kissen einzubauen, womit die Fusion von transparenten Hüllen mit Informationstechnologie erstmals geglückt ist und Gebäudehüllen mit Bildschirmfunktion geschaffen werden können. Die Entwicklung der kommunikativen Hülle ist eine natürliche Folge der kulturellen Entwicklungen insgesamt. In Verbindung mit Fortschritten auf dem Gebiet der optischen Transparenz wird dies das Wachsen der ETFE-Technologie in absehbarer Zeit sichern.

150

Die Projekte Mangrovenhalle, Bürgerzoo (S. 33–34)

Haustechnik

Buro Happold

Arnheim, Niederlande

Brandschutz

FEDRA

1982

Kostenkontrolle

Deacon + Jones

Bauherr

Bürgerzoo

Landschaftsplanung

Hyland Edgar Driver

Architekt

ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek

Ausstellungsdesign

Event Communications Ltd.

Ausführung

Burgers’ Zoo

Statik, Luftpavillon

AtelierOne

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Tropenhalle, Bürgerzoo (S. 35)

Cyclebowl (S. 95–97)

Arnheim, Niederlande

Hannover, Deutschland

1988

2000

Bauherr

Bürgerzoo

Bauherr

Duales System Deutschland AG

Architekt

ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek

Architekt und Generalplaner

Atelier Brückner

Statik

ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek

Statik

Baustatik Relling

Ausführung

Burgers’ Zoo

Haustechnik, Konstruktion,

Arup

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Klimakonzept und Fassade Szenografie

Atelier Brückner

Medien

Jangled Nerves

Chelsea-und-Westminster-Krankenhaus (S. 72)

Film

Mediamutant

London, Großbritannien

Tornado

Ned Kahn, Sebastopol

1990

Lichtplanung

Luna Lichtarchitektur

Bauherr

Chelsea and Westminster Hospital

Ausführung

Nussli

Architekt

Sheppard Robson

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Statik, Gebäude

Waterman Group

Statik, Atriumdach

Buro Happold

Haustechnik

DSSR

Festo-Technologiezentrum (S. 98)

Brandschutz

Crafer Associates

Esslingen, Deutschland

Kostenkontrolle

Gleeds

2000

Ausführung

John Laing Construction

Bauherr

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Architekt

Jaschek und Partner

Lichtplanung

Professor Axel Thallemer, Festo AG

Festo AG

Hardware/software

ag4 mediatecture

Wüstenhalle, Bürgerzoo (S. 34)

Ausführung

Festo AG

Arnheim, Niederlande

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

1993 Bauherr

Burgers’ Zoo

Architekt

ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek

Wohnen 2000 (S. 85)

Statik

ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek

Hannover, Deutschland

Ausführung

Burgers’ Zoo

2000

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Bauherr

Deutsche BauBeCon Holding

Architekt

Willen Associates Architekten

Statik Hampshire Tennis- und Sportclub (S. 51)

Lichti + Laig GmbH, ARCO – Planungsgesellschaft

Eastleigh, Großbritannien

Haustechnik

Atelier Ten, EGU GmbH

1995

Ausführung

Deutsche BauBeCon Holding

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Bauherr

The Hampshire Tennis and Health Club

Architekt

Euan Borland Architects

Statik

Buro Happold

Eden Project (S. 66–69)

Haustechnik

Buro Happold

St. Austell, Cornwall, Großbritannien

Ausführung

Try Build Ltd.

2001

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Bauherr

The Eden Project Ltd.

Architekt

Grimshaw

Statik

Anthony Hunt Associates

Luftpavillon, Magna Project (S. 52–55)

Haustechnik

Arup

Rotherham, South Yorkshire, Großbritannien

Kostenkontrolle

Davis Langdon + Everest

2000

Ausführung

Sir Robert McAlpine Ltd.;

Bauherr

The MAGNA Trust

Architekt

Wilkinson Eyre Architects

Projektleitung

Davis Langdon Management

Statik

Bingham Cotterell Mott MacDonald

Bauleitung

Land Architects Ltd.

Alfred McAlpine Ltd. Joint Venture

Die Projekte__151

Planungskontrolle

Aspen Burrow Crocker

Akustik

Hann Tucker

Landschaftsplanung

Land Use Consultants

Landschaftsplaner

Gustafson Porter

Brandschutz

Arup Fire

Lichtplanung

Spiers and Major

Fassadenplanung

Arup Façade Engineering

Beratung Denkmalschutz

Fielden and Mawson

Erschließungsplanung

Purcell Miller Tritton

Erschließungsberatung

David Bonnet

Stahlbau und Verkleidung

Mero UK plc

Farbberatung

Per Arnoldi

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Generalunternehmer

Bovis Lendlease

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Nationales Raumfahrtzentrum (S. 63) Kapuzinercarree (S. 74)

Leicester, Großbritannien

Aachen, Deutschland

2001 National Space Centre

2002

Property Co. Ltd.

Architekt

Architekt

Grimshaw

Statik

KKK Ingenieurgesellschaft mbH

Statik

Arup

Sonderberechnungen

Werner Sobek Ingenieure

Haustechnik

Arup

Haustechnik

Intecplan

Brandschutz

Locke Carey Associates

Fassadenplanung

DS-Plan

Akustik

Sandy Brown Associates

Bauphysik

DS-Plan

Fassadenplanung

Montresor Partnership

Lichtplanung

Tropp Lighting Design

Kostenkontrolle

Capita Property Services

Vermessung

Vermessungsbüro Kroll

Landschaftsplanung

Land Use Consultants

Brandschutz

BPK Brandschutz-Planung Klingsch

Ausführung

Sir Robert McAlpine Ltd.

Landschaftplanung

Ingenhoven Overdiek + Partner

Projektleitung

Gardiner Theobald Management

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Ausführung Fassade

Skyspan/Broderick

Bauherr

Ingenhoven Overdiek + Partner

Los Angeles County Museum of Art (S. 64–65) Konferenz- und Ausstellungsgebäude der DBU (S. 49)

Los Angeles, Kalifornien, USA

Osnabrück, Deutschland

2002, Wettbewerbsentwurf

2002

Architekt

OMA

Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Statik

Arup

(DBU)

Haustechnik

Arup

Architekt

Herzog + Partner

Kostenkontrolle

Donnellan Lynch + Associates

Statik

Barthel und Maus

Berechnung Membran

Tensys

Bauherr

Haustechnik

NEK Ingenieur Gruppe

Energieplaner

ZAE Bayern e. V.

Bahnhof Piccadilly (S. 50)

Akustik

Müller-BBM

Manchester, Großbritannien

Tageslicht-Simulation und

Lehrstuhl für Gebäudetechnologie,

2002

-berechnung

TU München

Bauherr

Railtrack

Landschaftsplaner

Latz + Partner

Architekt

Building Design Partnership

Bauleitung

Reinders + Partner

Statik

URS

Ausführung ETFE

Hightex

Haustechnik

Building Design Partnership

Kostenkontrolle

Turner Townsend

Her Majesty’s Treasury (S. 75)

Ausführung

Laing O’Rourke

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

London, Großbritannien 2002 Her Majesty’s Treasury;

Bahnhof Heron Quays, Docklands Light Railway (S. 127)

Exchequer Partnership;

London, Großbritannien

Stanhope plc; Bovis Lend Lease;

2003

Chestertons

Bauherr

DLR/Canary Wharf plc Joint Venture

Architekt

Foster and Partners

Architekt

Alsop Architects

Statik

Waterman Partnership

Verkehr und Statik

WS Atkins

Haustechnik

JBB

Haustechnik

WS Atkins

Umwelttechnik

BDSP Partnership

Brandschutz

Arup Fire

Logistik

Arup; Jolyon Drury Consultancy

Kostenkontrolle

AYH Plc

Raumplanung

DEGW

Lichtplanung

Light Matters

Brandschutz

Warrington Fire Research

Ausführung

Canary Wharf Contractors

Kostenkontrolle

Hanscomb Partnership;

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Bauherr

Mott Green Wall

152__Die Projekte

Meiderich Theater (S. 60–62)

DomAquarée (S. 118–121)

Duisburg, Deutschland

Berlin, Deutschland

2003 Bauherr

2004 Landschaftspark Duisburg-Nord

Bauherr

Deutsche Immobilien Fonds AG

GmbH; Kultur Ruhr GmbH

Architekt

nps tchoban voss architekten

Architekt

planinghaus architekten

Landschaftsplaner

Lützow 7

Beratung Denkmalschutz

Büro für Industriearchäologie

Projektleitung

Statik Dach

Schlaich Bergermann und Partner

Statik bestehende Gebäude

Röber + Partner

Technische Projektleitung

Haustechnik

Cosanne Ingenieure

Statik

Stahlbau Dachmechanismus

Waagner-Biro Bavaria Stage Systems GmbH

Haustechnik

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Bauleitung

Kappes Scholtz Ingenieur Planungsgesellschaft mbH Generalplaner Technik DomAquarée Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure GmbH Kuehn Bauer Partner Gesellschaft für Städtebau und Projektentwicklung Berlin mbH

Qualitätskontrolle Nationalgalerie (S. 76)

Ingenieurgesellschaft Schlapka AG Planungsbüro Rohling AG Architekten

London, Großbritannien

und Ingenieure

2003

Lichtplanung

Kardorff Ingenieure

Bauherr

National Gallery

Aufzüge

Hundt + Partner

Architekt

Purcell Miller Triton

Fassadenplanung

Priedemann Fassadenberatung

Ausführung

Mansell Construction Services Ltd.

Akustik

Büro Bernhard Marx

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Energieplanung

Institut für angewandte Energie-

Brandschutz

HHP Berlin

und Strömungssimulation Erlebnisbad Elypso (S. 41)

Aquarium

Deggendorf, Deutschland 2003 Architekt

International Concept Management Reynolds Polymer Technology

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

PFG Planungsgesellschaft; Gollwitzer Architekten

Statik Dach

Ingenieurbüro Häusler

Firmenzentrale Jean-Paul Gaultier (S. 77)

Statik Membran

Plantec Planungs GmbH

Paris, France

Ausführung

Stadtwerke Deggendorf

2004

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Bauherr

Groupe Jean-Paul Gaultier SA

Architekt

Alain Moatti + Henri Rivière

Statik

RFR

Kunstzentrum, College of Design, South Campus (S. 104–111)

Haustechnik

ALTO

Pasadena, Kalifornien, USA

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

2004 Bauherr

Art Center College of Design

Architekt

Daly Genik Architects

Kingsdale-Schule (S. 99–103)

Statik Innenhöfe

Gilsanz Murray Steficek

Dulwich, London, Großbritannien

Statik Gebäude

Englekirk & Sabol

2004

Statik Oberlichter

Arup

Bauherr

Haustechnik

Ideas for the Built Environment

Southwark Education, London Borough of Southwark

Tiefbau

KPFF

Landschaftsplaner

Nancy Goslee Power & Associates

Architekt

de Rijke Marsh Morgan Architects

Fachberater

Schirmer Engineering Corporation

Statik

Umweltplanung

Loisos + Ubbelohde

Haustechnik

Fulcrum Consulting

Grafisches Konzept

Bruce Mau Design

Kostenkontrolle

Appleyard & Trew

Leitsystem

Hunt Design Associates

Projektleitung

Southwark Building Design Services

Akustik

McKay Conant Brook

Akustik

Fleming & Barron

Belüftung

Shen Milson Wilke/Paoletti

Licht, Luft und Schall-„Kanone“

Atelier von Lieshout

Ausführung

Turner Special Projects

Ausführung

Galliford Try Construction (South)

Bauleitung

Lowe Enterprises

Stahlbau

SH Structures

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

(dRMM) Michael Hadi Associates

Die Projekte__153

Oval am Baseler Platz (S. 56–57)

Frøsilo-Apartmentgebäude (S. 58–59)

Frankfurt, Deutschland

Kopenhagen, Dänemark 2005

2004 Bauherr

BGA – Allgemeine Immobilien-

Bauherr

Gemini Residence A/S

verwaltungs- und Entwicklungs-

Architekt

MVRDV in cooperation with Jenson + Jorgensen + Wohlfeldt

gesellschaft mbH Architekt

AS&P – Albert Speer & Partner

Statik

B+G Ingenieure Bollinger

Statik

ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek; Ramboll

und Grohmann

Haustechnik

NCC Construction A/S, Teknik

Haustechnik

HL Technik

Landschaftsplaner

Bisgaard Landskabsarkitekter

Generalunternehmer

Joint Venture Arge Oval am Baseler

Ausführung

NCC Construction Danmark A/S

Platz, Wayss & Freytag Schlüsselfer-

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

tigbau AG; BauBeCon Hochbau GmbH Ausführung ETFE

Vector Foiltec The Mall (S. 122) Athen, Griechenland

Tanaka Business School, Imperial College (S. 116–117)

2005

London, Großbritannien

Architekt

2004

Ausführung

Lamda Development

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Bauherr

Imperial College

Architekt

Foster and Partners

Ergotex

Statik

Buro Happold

Projektleitung

Gardiner and Theobald

Clarke Quay (S. 81–83)

Management Services

Singapur

Lichtplanung

Buro Happold

2006

Haustechnik

Buro Happold

Bauherr

Capitaland Commercial Ltd.

Planungskontrolle

Jenkins and Potter

Architekt

Alsop Architects

Kostenkontrolle

DL+E

Kontaktarchitekt und Statik

RSP Architects Planners + Engineers

Brandschutz

Warrington Fire Research

Fachberatung

Tensys

Akustik

Sandy Brown Associates

Ingenieurplanung

AtelierOne

Fassadenplanung

Hyder Consulting

Umwelttechnik

Arup

Fußverkehrsanalyse

Halcrow Group

Haustechnik

Squire Mechanical

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Ausführung

Kajima

Fassadenplanung

Arup Façades

Ausführung ETFE

B+O Hightex

Allianz Arena (S. 128–131) Fröttmaning, München, Deutschland

St. Jakob-Stadion (S. 132–135)

2005

Basel, Schweiz

Bauherr

München Stadion GmbH

2006

Architekt

Herzog & de Meuron

Bauherr

Sportplanung

ArupSport

Statik Tribünen und Dach,

ArupSport

Architekt Statik

Wettbewerbsentwurf

Genossenschaft Stadion St. Jakob-Park Herzog & de Meuron WGG Schnetzer Puskas Ingenieure

Statik Tribünen, Realisierung

Arup GmbH

Statik Dach, Realisierung

Sailer Stephan und Partner

Ausführung

Batigroup AG

Statik Fassade

R + R Fuchs

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

AG; Rothpletz, Lienhard + Cie

Berechnung pneumatische Hülle Engineering + Design Haustechnik

TGA-Consulting

Bauleitung undKostenkontrolle

HVB Immobilien

Bahnhof Southern Cross (S. 78–80)

Prüfingenieur

Dr. D. Linse

Melbourne, Australien

Generalunternehmer

Alpine Bau Deutschland GmbH

2006

Stahlbau

Max Bogl Stahl- und

Bauherr

Leighton Contractors Pty Ltd.

Anlagenbau GmbH

Architekt

Grimshaw Jackson JV

Lichtplanung und -ausführung

Siteco

Ko-Architekt

Jackson Architecture

ETFE-Kissen

KfM GmbH

Generalunternehmer

Leighton Contractors Pty Ltd.

Ausführung ETFE

Covertex

Statik

Winward Structures

Haustechnik

Lincolne Scott Australia P/L

154__Die Projekte

AEC (Advanced Environmental

Dach Transport Interchange

Concepts)

Leitender Architekt

Schienenplanung

Maunsell Australia

Statik

Arup

Leitsystem

GHD

Generalunternehmer

Balfour Beatty Construction Ltd.

Fußverkehrsanalyse

Scott Wilson Irwin Johnson Pty Ltd.

Stahlbau

Rowens

Erschließung Behinderte

Blythe Saunderson

Ausführung Haustechnik

Balfour Kilpatrick

Sicherheit

Honeywell

Aufzüge

Schindler

Akustik

Marshall Day

Entwurf u. Einbau Glaselemente

Lindner Schmidlin (LSF)

Detaillierung Dach

Precision Design

Herstellung Glaselemente

Schmidlin TSK

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Umwelttechnik

HOK

Discovery Bay-Schule (S. 84)

Khan-Shatyry-Kulturzentrum (S. 138–139)

Hongkong, China

Astana, Kasachstan

2007

2008

Bauherr

English Schools Foundation

Bauherr

Sembol Construction

Projektleitung

Ove Arup & Partners Hong Kong

Architekt

Foster and Partners

Architekt

Integrated Design Associates

Ausführung

Sembol Construction

Statik, Tiefbau und

Maunsell Structural Consultants

Statik

Buro Happold

Haustechnik

Buro Happold

J. Roger Preston

Kontaktarchitekt

Linea, Gultekin and UMO

Kostenkontrolle

Widnell

Kontaktstatiker

Ergun Tercanly˘

Umwelttechnik

Ove Arup & Partners Hong Kong

Kontakthaustechniker

Vemeks

Landschaftsplanung

Austin and Rayner Design

Beratung Einzelhandel

Avi Alkas

Ausführung ETFE

Wise Dragon Engineering

Landschaftsplanung

Dr. Metin Bap ba

Brandschutz

Dr. Abdurahman Kiliç

geotechnische Planung Haustechnik

(Istanbul Technical University) John Wheatley College (S. 112–113)

Dr. Kazim Beceren

Glasgow, Großbritannien

(Istanbul Technical University)

2007 Bauherr

Entwurf Seilnetz

Teschner

John Wheatley College,

Ausführung Seilnetz

Montageservice

Shettleston Campus

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Berater Bauherr

Capita Symonds Ltd.

Architekt

Ahrends Burton & Koralek

Statik

Buro Happold

Nationales Schwimmzentrum (S. 86–93)

Haustechnik

Buro Happold

Peking, China

Kostenkontrolle

Doig + Smith

2008

Catering

Sterling Foodservice Design

Bauherr

Landschaftsplaner

Landesign

Ausführung

HBG Construction Ltd.

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Beijing State-Owned Assets Management Co. Ltd.

Architekt

PTW (Australia) + CSCEC Shenzhen

Leitender Ingenieur

CSCEC (China State Construction

Design Institute (CSCEC + Design) Engineering Corporation)

Transport Interchange, Terminal 5, Heathrow Airport (S. 123–125)

Statik

London, Großbritannien 2008

Haustechnik

Bauherr

BAA

Architekt

Richard Rogers Partnership

Masterplan und

Richard Rogers Partnership

Brandschutz

Arup + CSCEC Shenzhen Design Institute (CSCEC + Design) Three Gorges Corporation

Pascal + Watson (Produktion)

Sonderberatung

Shenzhen Institute

Chapman Taylor (Einzelhandel)

Generalunternehmer

CSCEC (China State Construction

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

Engineering Corporation)

HOK (Schienenplanung) YRM (BAA-Kontakt) Berechnung Tiefbau

Mott McDonald

Statik

Arup

Haustechnik

DSSR; Arup

Kostenkontrolle

Turner + Townsend; E.C. Harris

Bauleitung

BAA

Ausführende Firmen

Arup + CSCEC Shenzhen Design Institute (CSCEC + Design)

Projektleitung

leitender Architekt Ko-Architekten

Arup + CSCEC Shenzhen Design Institute (CSCEC + Design)

Laing O’Rourke; Mace; Balfour Beaty; AMEC

Die Autoren Parkview Green Plaza (S. 140–143)

Annette LeCuyer

Peking, China

Annette LeCuyer ist Architektin, Architekturkritikerin und Dozentin.

2008

Sie studierte an der Architectural Association, arbeitete in verschiede-

Bauherr

Beijing Chyau Fwu Development Co.

nen Architekturbüros in London und hat in Europa und Nordamerika

Architekt

Integrated Design Associates

vielfach auf dem Gebiet der Architektur publiziert. Sie ist Autorin

Bauleitung

Jandun Construction Company

mehrerer Bücher über zeitgenössische Architektur und Bautechnologie

Kontaktarchitekt

Beijing Institute of Architectural

einschließlich des Werks Stahl & Co. – Neue Strategien für Metalle in der

Design + Research

Architektur (Birkhäuser, 2003) und veröffentlicht regelmäßig Beiträge

Bauphysik

Ove Arup & Partners Hong Kong

in der Fachzeitschrift The Architectural Review. Sie ist Professorin für

Statik, Haustechnik

Ove Arup & Partners Hong Kong

Architektur an der Universität Buffalo, The State University of New York,

und Brandschutz

USA, wo sie Entwurf und Bautechnologie unterrichtet.

Kostenkontrolle

Levett and Bailey Quantity Surveyors

Fassadenplanung

Ove Arup & Partners Hong Kong

Landschaftsplanung

Integrated Design Associates und

Stefan Lehnert

Beijing Institute of Architectural

Dr. Stefan Lehnert studierte an der Technischen Hochschule Hannover

Design + Research

Maschinenbau. Ein weiterer Abschluss in Betriebswirtschaftslehre

Lichtplanung

Fisher Marantz Stone

und seine Dissertation über strategische Managementprozesse an

Ausführung ETFE

Vector Foiltec

der Technischen Universität Braunschweig legten das Fundament für die Gründung der Vector Foiltec Gruppe im Jahre 1982. Seit mit der Entwicklung der ETFE-Systeme für architektonische Anwendungen

Earthpark (S. 144–145)

begonnen wurde, ist er Geschäftsführer und Teilhaber von Vector Foiltec

Pella, Iowa, USA

in Bremen. Sein Fachwissen auf dem Gebiet des Maschinenbaus war

2010

bei der Entwicklung der ETFE-Schweißanlagen sehr hilfreich und

Bauherr

Earthpark

seine lebenslange Erfahrung in der Entwicklung von Segeln für große

Architekt

Grimshaw

Rennjachten war für die Erarbeitung technischer Lösungen für ETFE-

Ko-Architekt

RDG Planning + Design

Foliensysteme dienlich.

Statik

Thornton-Tomasetti Engineers

Haustechnik

Syska Hennessy Group

Ausstellungsdesign

Lyons Zaremba

Ian Liddell

Ausführung

Weitz Turner

Ian Liddell ist Bauingenieur und Statiker. Er studierte an der Cambridge University Werkstoffkunde und legte danach ein Diplom über Betonkonstruktionen am Imperial College in London ab. Er war einer der Gründungspartner von Buro Happold und der Statiker des Millennium Domes von London sowie Projektingenieur beim Opernhaus von Sydney, wo er eine entscheidende Rolle bei der Formfindung für das berühmte Dach spielte. Liddell arbeitet derzeit als Berater für Buro Happold. Er erhielt 1999 die Goldmedaille der „Institution of Structural Engineers“ und ist Gastprofessor der Royal Academy of Engineering Design an der Cambridge University School of Engineering.

Ben Morris Ben Morris ist Architekt, Designer und Systementwickler. Er studierte am Hornsey College of Art und an verschiedenen Architekturschulen. Morris ist Geschäftsführer und Gründungspartner von Vector Foiltec in London und verantwortlich für viele Konzepte und technische Innovationen im Bereich ETFE. Er ist ein begeisterter Segler und viele entscheidende konstruktive Prinzipien wurden von ihm zunächst auf hoher See getestet.

155

156

Bibliografie Bücher

Mori, Toshiko, Hrsg. immaterial/ultramaterial (Harvard Design School und George Brazillier) 2002.

Banham, Reyner. Age of the Masters (New York, Evanston, San Francisco, London: Harper & Row Publishers) 1975.

Nerdinger, Winfried. Frei Otto – Das Gesamtwerk (Basel, Boston, Berlin: Birkhäuser) 2005.

Banham, Reyner. The Architecture of the Well-tempered Environment (London: The Architectural Press Ltd.) 1969.

Otto, Frei. Zugbeanspruchte Konstruktionen (Frankfurt: Ullstein Verlag) Bd. 1, 1962; Bd. 2, 1966.

Beukers, Adriaan und van Hinte, Ed, Hrsg. Lightness (Rotterdam: 010 Publishers) 1998.

Payne, Lee. Lighter than Air (New York: Orion Books) 1977.

Bruno, Leonard C. The Tradition of Technology

Sadler, Simon. Archigram – Architecture without Architecture

(Washington DC: The Library of Congress) 1995.

(Cambridge, London: MIT Books) 2005.

Calvino, Italo. Sechs Vorschläge für das nächste Jahrtausend

Schama, Simon. Der zaudernde Citoyen – Rückschritt und Fortschritt

(München: Deutscher Taschenbuchverlag) 1995.

in der Französischen Revolution (München: Kindler) 1989.

Cook, Peter, Hrsg. Archigram (London: Studio Vista Publishers) 1972,

Schiers, John. Modern Fluoropolymers (Chicester: John Wiley + Sons)

S. 61. – Deutsche Ausgabe: Archigram (Basel, Boston, Berlin:

1997.

Birkhäuser) 1991. Lupton, Ellen. Skin (New York: Princeton Architectural Press) 2002. Dessauce, Marc, Hrsg. The Inflatable Moment (New York: Princeton Architectural Press und The Architectural League of New York) 1999.

Tchoban, Sergei, nps tchoban voss architekten. The DomAquarée (Hamburg: Junius Verlag GmbH) 2004.

Dent, Roger N. Principles of Pneumatic Architecture (New York: Halstead Press Division, John Wiley & Sons) 1972.

The Cutting Edge – An Encyclopedia of Advanced Technologies (New York: Oxford University Press) 2000.

Foster Associates (London: RIBA Publications) 1979. Topham, Sean. Blowup (München, Berlin, London, New York: Fuller, Richard Buckminster. Nine Chains to the Moon (Garden City:

Prestel Verlag) 2002.

Anchor Books) 1971. (Zuerst erschienen 1938) Fuller, Richard Buckminster. Utopia or Oblivion (New York: Bantam Books)

Aufsätze

1969. Die deutsche Ausgabe erschien unter dem Titel: Konkrete Utopie (Düsseldorf: Econ Verlag) 1974.

„Allianz Arena in München“, DETAIL (Nr. 9, 2005) S. 950–980.

Herzog, Thomas. Pneumatische Konstruktionen – Bauten aus

Allison, David. „A great balloon for peaceful atoms“, Architectural Forum

Membranen und Luft (Stuttgart: Verlag Gerd Hatje) 1976.

(November 1960) S. 142–145, 204.

Hix, John. The Glass House (London: Phaidon Press) 1974.

Allison, David. „Those Ballooning Air Buildings“, Architectural Forum (Juli 1959) S. 134–139.

Inflatable Structures in Space – Hearing before the Committee on Science and Astronautics, U.S. House of Representatives (Washington DC:

Banham, Reyner. „A Home is Not a House“, nachgedruckt in Ockman,

US Government Printing Office) 1961.

Joan, Hrsg. Architectural Culture 1943–1968 (New York: Rizzoli/ Columbia Books on Architecture) 1993.

Koch, Klaus-Michael und Habermann, Karl J., Hrsg. Membrane Structures (München, Berlin, London, New York: Prestel Verlag) 2004.

Banham, Reyner. „Monumental Wind-bags“, Arts in Society (18. April 1968) S. 569–570.

Krausse, Joachim und Lichtenstein, Claude, Hrsg. Your Private Sky (Baden: Lars Müller Verlag) 1999.

Geiger, David. „US Pavilion at Expo ‘70 features air-supported cable roof“, Civil Engineering – ASCE (März 1970) S. 48–50.

Krausse, Joachim und Lichtenstein, Claude, Hrsg. Richard Buckminster Fuller – Diskurs (Baden: Lars Müller Verlag) 2001.

Happold, Ted. „Chariots of Fire“, Patterns 5 (Mai 1989) S. 2–7.

Mallory, Keith und Ottar, Arvid. The Architecture of War (New York:

Kennedy, Sheila. „Material Presence: The Return of the Real“,

Pantheon Books) 1973.

Material Misuse (London: AA Publications, 2001) S. 4–21.

McKean, John. Crystal Palace (London: Phaidon Press) 1994.

Liddell, Ian. „A Covered Northern Township, Alberta“, Patterns 1 (Oktober 1987) S. 16–17.

Register Liddell, Ian. „The Engineering of Surface Stressed Structures“,

58 Degrees North 6, 7, 28, 29, 136

Patterns 5 (Mai 1989) S. 2–7.

Aachen 74 ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek 33–35

Otto, Frei. „Contribution à l’architecture pneumatique – Victor Lundy“,

Ahrends Burton & Koralek 112–113

Architecture d’aujourd’hui (Juni–Juli 1962) S. 85–88.

Alain Moatti + Henri Rivière 72 Allianz Arena 43, 126–131, 149

Pallasmaa, Juhani und MacKeith, Peter. „On History and Culture“,

Alsop Architects 80–81, 126–127

Architectural Record (Juni 2007) S.106.

Andover, Maine 26 Archigram 23, 24, 25

„Pneu World“, Architectural Design (Juni 1968) S. 257–279.

Arnheim 7, 33–35, 146 AS & P – Albert Speer & Partner 56–57

Roke, Rebecca.„Southern Skies“, The Architectural Review

Astana 138, 141

(Februar 2007) S. 52–59.

Atelier Brückner 95–97 Athabasca 6

Schwitter, Craig. „Use of ETFE foils in lightweight roof constructions“,

Athen 122–123

Proceedings of the IASS-ASCE International Symposium 1994 on Spatial,

Bacon, Roger 10

Lattice and Tension Structures, S. 622–631

Bahnhof Heron Quays 127, 149 Bahnhof Piccadilly, Manchester 50

Sharp, W. „Air Art“, Architectural Design (March 1968) S. 99.

Bahnhof Southern Cross, Melbourne 74–80, 124

Sorkin, Michael. „Frozen light“, architecture + process – gehry talks

Banham, Reyner 22, 23, 24, 30, 46–47, 70, 112,

(New York: Universe Publishing) 2002.

126, 137, 145 Barnes, Mike 6

Steiner, Hadas. „The forces of matter“, The Journal of Architecture

Basel 130–135

(Bd. 10, Nr. 1) 2005, S. 91–109.

Berlin 118–121 Bird, Walter 21, 22

Wigginton, Michael. „Eden Regained: Nicholas Grimshaw + Partners

Birdair 21, 22, 24, 27

in Cornwall“, Architecture Today (Juni 2001) S. 44–58.

Boston Arts Center Theater 21 Brass Rail Restaurant 23 Bremen 33 Bürgerzoo, Arnheim 33, 35, 146 Building Design Partnership 50–51 Buro Happold 6, 8, 29 Bush, Al 16 Calvino, Italo 57 Chambers, Tom 7 Charles, Jacques 11 Chelsea-und-Westminster-Krankenhaus 8, 72–73, 147 Clarke Quay 81–83 Climatroffice 30–31 Climatron 30 Coop Himmelb(l)au 23 Crystal Palace 14, 15, 146 Cyclebowl 95–97 Dallegret, François 23, 24 Daly Genik Architects 104–111 Davis, Brody, Chermayeff, Geismar und De Harak 27 De Rijke Marsh Morgan Architects 99–103 Deggendorf 41 Dessauce, Marc 26 Detroit 29 Discovery Bay-Schule 82–84 DomAquarée 118–121 Duisburg 60–61 Dulwich 99 Dymaxion-Haus 17 Earthpark 143, 144–145 Eastleigh 50–52 Echo I 24

157

158__Register

Echo II 24

Leicester 63

Riley, Bridget 101

Eden Project 66–69, 86, 89, 92 143, 147

Leiden 13

Robert, Nicholas 11

Eiffelturm 13, 57

Leiden, Botanische Gärten der Universität 14

Ross, Margaret 21

Ergotex 122–123

Leonardo da Vinci 10

Rotherham 52–55, 61

Erlebnisbad Elypso 41

Levine, Les 26

Schama, Simon 11

Esslingen 98

Linné, Carl von 13

Sheppard Robson 72–73

Euan Borland Architects 50–51

London 72–73, 75, 76, 99–103, 117, 123,

Singapur 80–83

Festival Plaza, Osaka 26

126, 127

Situationisten 23, 25, 26

Festo-Technologiezentrum 98

Los Angeles 64–65

St. Austell 66–69

Firmenzentrale Jean-Paul Gaultier 77

Los Angeles County Museum of Art 64–65

St. Jakob-Stadion 132–135

Fort MacMurray 6

Loudon, John Claudius 13

Stevens, Herbert H. 16, 27

Foster and Partners 75, 116, 138

Lucae, Richard 14

Stinco, Antoine 25

Foster Associates 29, 30–31

Luftpavillon, Magna Project 52–55, 61, 126

Tanaka Business School, Imperial College

Frankfurt 56–57

Lundy, Victor 22, 23

116–117

Frøsilo-Apartmentgebäude 58–59

Mallory, Keith 12

Tange, Kenzo 26, 29

Fröttmaning 128–131

Manchester 50–51

The Mall, Athen 122

Fuller, Buckminster 16–19, 21 23, 24, 27, 29,

Mangrovenhalle, Bürgerzoo 33–34

Thoday, Peter 6

31, 42, 65, 66, 93, 137, 146–147

Mau, Bruce 108

Transport Interchange, Heathrow Airport

Fullerton, Arni 6, 27

McLuhan, Marshall 132

123–125

Geiger, David 27

Meiderich Theater 60–62, 72

Tropenhalle, Bürgerzoo 35

Giedion, Sigfried 19

Melbourne 74–80, 124

Utopie 22, 23, 25, 26

Glasgow 112–113

Mies van der Rohe, Ludwig 137

Van Dyke, Ed 6

Gollwitzer Architekten 41

Millennium Dome 9

Vegetius, Flavius 11

Grimshaw 63, 66–69, 78–80, 144–145

Minneapolis 29

Versailles 10–12

Gwilliam, Tony 23

Montgolfier 10–12, 14, 137

Warhol, Andy 26

Haacke, Hans 26

Montreal 18

Weidlinger, Paul 21

Hampshire Tennis- und Sportclub 50–52, 57

Morus, Thomas 13

Wichita-Haus 17

Hannover 85, 95–97

München 126, 128–131

Willen Associates Architekten 85

Happold, Ted 6, 29, 42

Murata, Yukata 26

Wohnen 2000 85

Haus Lange 137

Murray, Peter 23

Wüstenhalle, Bürgerzoo 34

Haus Rucker Co. 23, 25, 137, 141

MVRDV 58–59

Helmcke, Johann-Gerhard 19

Nationales Raumfahrtzentrum 63

Her Majesty’s Treasury 75

Nationales Schwimmzentrum 86–93, 149

Herzog & de Meuron 128–131, 132–135

Nationalgalerie, London 76

Herzog + Partner 49

Nerdinger, Winfried 19

Hochspannungs-Versuchslabor, Köln 19

nps tchoban voss architekten 118–121

Hongkong 82–86

OMA 65

Hubert H. Humphrey Metrodome 29

Osaka 26

Hyde Park 14

Osnabrück 49

Independent Group 22

Otto, Frei 6, 18, 19, 20, 21, 26, 27, 29, 42, 46,

Ingenhoven Overdiek + Partner 74

65, 93, 136, 138, 146, 147

Integrated Design Associates 84–86, 140–143

Oval am Baseler Platz 56–57, 58

Jaschek und Partner 98

Padua 13

Jenson + Jorgenson + Wohlfeldt Arkitekter

Paris 26, 77

58–59

Parkview Green Plaza 140–143, 147

John Wheatley College 112–113

Pasadena 104–111

Kapuzinercarree 74

Pavillon der US Atomic Energy Commission 22

Kawaguchi, Manoru 26

Pavillon der USA, Osaka 26–27

Kennedy, Sheila 70

Paxton, Joseph 14, 146

Khan-Shatyry-Kulturzentrum 138–139, 147

Peking 86–93, 115, 130, 140–143, 147, 149

Kingsdale-Schule 99–103

Pella, Iowa 144–145

Koch, Carl 21

PGF Planungsgesellschaft 41

Köln 19

planinghaus architekten 60–62

Konferenz- und Ausstellungsgebäude

Platt, Sir Hugh 13

der DBU 49

Pontiac Silverdome 29

Kopenhagen 58–59

Price, Cedric 23

Kunstzentrum, College of Design, South

PTW (Australia) + CSCEC Shenzhan Design

Campus 104–111

Institute (CSCEC + Design) 86–93

Laing, Nikolaus 20, 94

Purcell Miller Triton 76

Lana, Pater Francesco 10

Rebound 24

Lanchester, Frederick William 16, 23, 27

Richard Rogers Partnership 123–125

159

Bildnachweis Abaris Books: S. 13/6 aus The Illustrated

Garber, Maurey: S. 18/4

Bartsch, Bd. 82 German Book Illustration before 1500, #1478/156 [8.359], S. 30.

University Archives, State University of New York at Buffalo: S. 21/11–13 und 15–16,

Grimshaw: S. 63/57, S. 67/67, S. 69/73,

S. 22/18, S. 26/32 (Fotografie: Walter Bird)

S. 78/21–22, S. 144/17–18, S. 145/19 Dennis Crompton/© Archigram Archives:

Wilkinson Eyre Architects:

S. 25/26

Hamm, Hubertus: S. 129/8

S. 52/17, S. 53/18–19 und 22–23, S. 55/27–28

Arup: S. 37/13, S. 63/55–56, S. 69/72, S. 88/51,

Hooper, Perry/Grimshaw: S. 67/65

Young, Nigel/Foster and Partners:

S. 128/6–7, S. 129/9, S. 130/12, S. 131/14–16

S. 75/12–14, S. 116/3, 5 und 7, S. 117/8–10 Kober, Bertram/PUNCTUM: S. 49/7–8

Arup/CSCEC/PTW: S. 87/47–49, Integrated Design Associates: S. 84/39–41,

Die folgenden Abbildungen wurden aus

ArupSport: S. 129/10, S. 130/11

S. 140/7–10, S. 141/11, S. 142/12–14

Publikationen entnommen:

Asahi: S. 33/1, S. 71/1

Institut für Leichtbau, Entwerfen und

S. 12/4: Mallory, Keith and Ottar, Arvid.

Konstruieren (ILEK): S. 19/6, S. 20/7

The Architecture of War (New York: Pantheon

BAA: S. 123/28, S. 124/29–30, S. 125/31–35

Books) 1973, S. 286. Lehoux, Nic: S. 106/40–41, S. 107/44

Bingham Cotterell Ltd.: S. 54/25

S. 20/8–10: Architectural Design, Juni 1968, Leiden University Library: S. 14/7 [P 315 II 44]

Birdair, Inc.: S. 21/14, S. 29/43–47

Pneu World, S. 268, from Report of the Proceedings of the First International

Library of Congress, Prints and Photographs

Colloquium on Pneumatic Structures,

Division: S. 11/1–2, S. 12/3

Universität Stuttgart, 1967.

S. 34/3 und 5–6, S. 35/8–9, S. 56/30–31,

Lundy, Victor: S. 22/17, S. 23/21–22

S. 26/29–31 und S. 27/36: Herzog, Thomas.

S. 57/34–35, S. 74/9–10, S. 98/13–15,

(Fotografie: Mozart); S. 22/19–20 (Fotografie:

Pneumatic Structures – A Handbook of

S. 132/18, S. 133/19–20, S. 134/22

USIS); S. 23/23 (Fotografie: George Cserna)

Inflatable Architecture (New York: Oxford

Buro Happold: S. 7/1, S. 8/2–3, S. 9/4–5,

Maelsa, Tom:

S. 28/37–42, S. 72/3–5, S. 139/5

S. 118/11, S. 120/16, S. 121/20–21

Buro Happold/Mandy Reynolds: S. 51/14–16

McGrath, Shannon: S. 77/25–26

Chan, Benny: S. 104/35, S. 105/36–37

McMillan, Ben: Umschlagsfotografie,

Braun, Andreas (www.fotodesignandreasbraun.de): S. 33/2,

University Press) 1976, S. 49, 155 und 157.

Alle übrigen Abbildungen wurden durch

S. 86/45, S. 92/60 Coyne, Roderick: S. 127/2–3 Dallegret, François:

gekommen sein sollte, bitten wir um Nachricht. Die Fehler werden in der nächsten Auflage

Smithsonian Institution: S. 13/5 (SI 85–3941)

der Publikation korrigiert.

OMA: S. 64/59–60, S. 65/61

S. 110/53–55, S. 111/56–58 Ortner + Ortner Baukunst: Davis Brody Bond, LLP: S. 27/33–35

S. 25/27–28, S. 137/1–2

DETAIL: S. 130/13, S. 131/17

planinghaus architekten: S. 60/46–49, S. 61/50–51, S. 62/52–54

de Rijke Marsh Morgan Architects: S. 99/16–18, S. 101/22–25, S. 102/26, 27 und

San Tzer Ning, Jeremy:

30, S. 103/32–33 (Fotografie: Alex de Rijke);

S. 79/32, S. 82/35, S. 83/36–38

S. 100/19–21, S. 102/28–29 SKM anthony hunts: Foster and Partners: S. 30/48

Falls es dabei zu Irrtümern oder Auslassungen

National Air and Space Museum,

Daly Genik: S. 105/38–39, S. 106/42–43, S. 107/45, S. 108/46–50, S. 109/51–52,

Autorin und Verlag haben sich bemüht, die Herkunft aller Abbildungen zu recherchieren.

NASA: S. 24/25 S. 24/24 (© 2007, ProLitteris, Zürich)

Vector Foiltec zur Verfügung gestellt.

S. 66/63, S. 68/69, S. 69/71, S. 69/74–75

(Fotografie: Gus Coral); S. 30/49, S. 31/50–51, S. 116/6, S. 138/3, S. 139/4

SMC Alsop: S. 81/31 und 33, S. 82/34

Fuller, Estate of R. Buckminster:

Thomas Herzog und Partner: S. 49/9–10

S. 17/1–2, S. 18/3, S. 19/5 V+A Images, Victoria and Albert Museum: S. 15/8 (Fotografie: Benjamin Brecknell Turner)

160

Danksagung

Von wesentlicher Bedeutung für die Realisierung dieses Buches war die Zusammenarbeit mit Ben Morris und Stefan Lehnert von Vector Foiltec, die großzügig ihre Zeit und Energie eingebracht sowie Erkenntnisse aus ihrer jahrelangen Arbeit mit ETFE beigesteuert haben. Dank gilt der Mitwirkung von Ian Liddell, einem früheren Partner von Buro Happold, der den Grundstein für die erfolgreiche Umsetzung dieser innovativen Technologie legte. Viele Mitarbeiter von Vector Foiltec haben unermüdlich Informationen und Bilder zusammengetragen; besonders zu nennen sind Sinead Galvin, Emma Rowett und Sabine Shaw. Ihrer sorgfältigen Arbeit und Beharrlichkeit gilt meine Wertschätzung. Die Universität Buffalo, The State University of New York, hat dieses Projekt auf vielfältige Weise gefördert. Die Unterstützung durch Mehrdad Hadighi vom Lehrstuhl für Architektur war von unschätzbarem Wert. Viele Mitarbeiter der Universität – darunter Maryanne Schultz, Dorothy Tao, Doug McCallum, Chris Trent und Bruce Majkowski – waren bei der Suche nach Abbildungen und der Verwaltung der digitalen Bilder stets äußerst hilfsbereit. Besonderer Dank geht an die Architekturstudenten Haleh Mousavi und Erina Ardianto für deren Hilfe bei der Bildorganisation. Diese Veröffentlichung wäre nicht möglich gewesen ohne die Mitwirkung der Architekten und Ingenieure, deren Projekte hier vorgestellt werden, sowie der vielen Fotografen, die diese Gebäude dokumentiert haben. Darüber hinaus bin ich für die Hilfe beim Aufspüren von Archivbildern sehr dankbar. Über die im Bildnachweis Genannten hinaus habe ich bei der Bildrecherche sehr viel Unterstützung erfahren, für die ich mich bei den folgenden Personen nachdrücklich bedanken möchte: Claudia Luxbacher von Atelier Brückner; David Cash von Building Design Partnership; Meara und Kevin Daly von Daly Genik; Alex de Rijke und Ciara Devine von de Rijke Marsh Morgan; Katy Harris und Kathryn Tollervey von Foster and Partners; das Büro von Herzog + Partner; Andrew Whalley, Dominique Jenkins und Carly Vandenberg von Grimshaw; Markus Kersting von Ingenhoven Overdiek und Partner; Sheena Cruse von Ahrends Burton and Koralek; Winston Shu, Brenda Zonnevylle und Idy Wan von Integrated Design Associates; Paula van Baak von MVRDV; Stephan Petermann von

OMA; Jens Daube von planinghaus architekten; Chris Bosse von PTW Architects; Amarjit Kalsi, Jenny Stephens von Rogers Stirk Harbour and Partners; Antonia Kimberley von BAA; Dirk Kahl und Jeanine Erler von Albert Speer & Partner; Yanire Sylva und Stephen Pimbley von SMC Alsop; Emma Keyte von Wilkinson Eyre; Jürgen Willen von Willen Associates Architekten; Alan Jones und Chrissie Herring von SKM Anthony Hunts; Pauline Shirley und Tristram Carfrae von Arup; Mark Smith von Atelier Ten; Carole Light, Catherine Adams, Mike Cook, Mike Sefton, Greg Carpenter und Richard Weldeer von Buro Happold; Alexander Felix von DETAIL; Andreas Braun von Fotodesign Andreas Braun; Marianne Portius-Wunscher von PUNCTUM Photographie; Jan Schunke von Studio Hamm; Dennis Crompton und Shelley Power für die Archigram-Bilder; Yoshihisa Horibe von Asahi; Anthony S. Kaufmann von Abaris Books; Melissa Runfola von Birdair, Inc.; Wellington Harrison und Christey Robinson von Davis Brody Bond; John Ferry von The Estate of R. Buckminster Fuller; Dr. Herbert Fitz; H. Palme von Ortner + Ortner Baukunst; Gabriela Metzger vom ILEK (Institut für Leichtbau, Entwerfen und Konstruieren); Yvonne Oliver, Tom Eaton und Laura Clouting vom Imperial War Museum; Anneke Beekhof von der Bibliothek der Universität Leiden; Kate Igoe von Smithsonian Photographic Services; Rachel Lloyd von V+A Images; Virginia Suter von ProLitteris; François Dallegret; Mary Banham; und Victor A. Lundy. Ganz herzlich möchte ich mich bei meiner Lektorin Ria Stein bedanken, die große Geduld mit der Sorgfalt im Detail vereint und deren Hilfe sowohl bei der Konzeption als auch bei der Verwirklichung dieses Buches von unschätzbarem Wert war. Auch der Arbeit von Esther Mildenberger von Envision+, verantwortlich für die Buchgestaltung, gilt mein Dank und meine Wertschätzung. Brian Carter gab mir während dieser Recherche die nötige Zeit und den Raum zum Arbeiten, bot mir moralische Unterstützung sowie ein scharfes und kritisches Auge.