«Eine Durchdringung von zwei Baukörpern ermöglicht räumliche und statische Vorzüge.»

Transkript

1 These 2 Phase: Struktur Manuela Tanja Schmid «Eine Durchdringung von zwei Baukörpern ermöglicht räumliche und statische Vorzüge.» Ausgangslage. Im Modul Architektur & Struktur befasse ich mich mit der in der ersten Abbildung gezeigten Struktur. Es gibt zwei Baukörper, die im Längsschnitt je eine ähnliche Form aufweisen. Die beiden Volumen durchdringen sich, wodurch alle Elemente eng miteinander verknüpft sind. Die Gesamtstruktur besteht aus vielen Abhängigkeiten und funktioniert in dieser Form nur als ein Ganzes, als eine Einheit, weshalb die Statik als ein in sich abgeschlossenes System funktioniert. Der Inhalt der These. In diesem Thesenpapier versuche ich herauszufinden, welche Vorzüge und welche Abhängigkeiten eine Durchdringung zweier Baukörpern schafft und wie sich dieses statische Prinzip auf den Raum auswirkt.

2 Begriff Durchdringung. Wenn zwei Baukörper zusammengefügt werden, so dass das eine Volumen das andere durchstösst, entstehen gemeinsame Volumenbereiche und man spricht von einer Durchdringung. Durchdringungen können sehr unterschiedlich und mit mehreren Elementen ausgeführt werden. In den nachfolgenden Ausführungen beschränke ich mich auf die Durchdringung von zwei Baukörpern. Diese können symmetrische oder asymmetrisch, von zwei geometrisch gleichen oder ungleichen Volumen ausgeführt werden. Dazu einige Beispiele: Die statischen Vorteile. In den nachfolgenden Abbildungen analysiere ich einige statische Systeme etwas genauer und versuche, Gemeinsamkeiten und Unterschiede festzustellen.

3 Bei runden Formen ist das Prinzip vom Kern und dem auskragenden Volumen das gleiche.

4 Statische Abhängigkeiten. Bei einer Durchdringung gibt es zwei Volumen, bei dem allerdings meistens nur das eine vom anderen abhängig ist, während das andere auch für sich funktionieren kann. Doch obwohl das eine Volumen für sich stehen kann (in diesem Fall das massivere Volumen), wird es durch das kleinere Volumen ausgesteift, wie auch umgekehrt. Das massive bietet dem anderen Volumen neben der statischen Höhe eine allseitige Aussteifung und stabilisiert es. Bei nicht orthogonalen Flächen kommen zusätzliche Kräfte hinzu. Seitliche Schubkräfte müssen durch stärkere Auflager oder durch widerstandsfähige Elemente aufgenommen werden. Wenn zwei geneigte Konstruktionen (ausreichend dimensioniert) aufeinander treffen, können diese Kräfte durch das Eigengewicht abgeleitet werden. Einfluss der Dimensionen. Alle Durchdringen bedingen einen Schnittpunkt. Idealerweise ist dieser zentral oder mittig des anderen Volumens, er muss aber nicht. Stahlbeton kann einer asymmetrischen Auskragung entgegenwirken, und wenn dem Beton noch spezielle Zusätze beigefügt werden, können Formen noch freier gestaltet werden. Im Grundsatz sollten bei einer Durchdringung die Kräfte zweier Volumen entgegenwirken. Wenn beispielsweise zwei einander durchdringende Volumen in Geometrie und/oder Grösse zu sehr unterscheiden, entsteht insgesamt eine unausgewogene Form. Dadurch hat die Dimensionen der Baukörper erst dann einen Einfluss, wenn ein Ungleichgewicht der Kräfte besteht.

5 Umsetzung im Entwurfsprojekt. Wie bereits beschrieben handelt es sich in meinem Entwurfsprojekt um zwei im Schnitt trapezförmige Körper. Die Krafteinwirkungen. Die nächsten zwei Abbildungen zeigen auf, welchen Lasten und Kräften diese Struktur ausgesetzt ist und wo (zusätzliche) statische Elemente eingesetzt werden.

6 Die zusätzlichen statischen Elemente. In meinem Projekt können grundsätzlich beide Volumen zusammen nebst der Konzeptstruktur ohne weitere statischen Elemente funktionieren. Doch nun komme ich nochmals auf das Thema der Dimensionen zurück. Bei grossen Auskragungen (wie auch in meinem Entwurfsprojekt) hängt die Boden-, respektive die Deckenkonstruktion durch. Um dem entgegenzuwirken, können (Wand)Scheiben, Rippen oder Konsolen die Decken verstärken. Diese zusätzlichen Konstruktion können innen oder aussen angebracht werden, wichtig ist nur, dass sie fest mit dem Kern verbunden werden, so dass die Aussteifung sichergestellt ist.

7 Räumliche Auswirkungen von einer Durchdringung. Durchdringungen erzeugen eine andere Wirkung auf einen Raum als ein in sich abgeschlossener einzelner Raum. In meinem Projekt schneiden sich zwei geneigte Flachdecken. Grundsätzlich kennen wir geneigte Deckenkonstruktionen vor allem von Satteldächern, Pult- oder Schmetterlingsdächern. Hierbei ist allerdings nur der Dachstock geneigt, die anderen Geschosse haben Wände und Decken, die klar vertikal und horizontal konstruiert sind. Diese Verknüpfung von horizontalen und vertikalen Elementen führt zum ausgewogenen Verhältnis. In der griechischen Architektur (Klassik, Romanik, Klassizismus) stand dies für ein Zeichen gemässigter Macht. Schräglagen werden im Allgemeinen eher als unruhig, dynamisch oder dramatisch aufgenommen, senkrechte bzw. waagerechte Formelemente dagegen als ausgewogen, ruhig, sicher und stabil. Abgesehen von der räumlichen Wahrnehmung erlaubt eine Durchdringung von zwei Baukörpern auch einen Ansatz für den Grundriss. Je nach Form der beiden Volumen und wie/wo diese zusammengeführt sind, beeinflusst dies den Grundriss und Schnitt. Die nachfolgenden Schemaskizzen verdeutlichen diese Ausführungen:

8 Durchdringung keine Durchdringung Grundrisse: Schnitte:

9 Raumwahrnehmung. In meinem Projekt entsteht die Durchdringung beim Schnittpunkt der beiden geneigten Flächen. Auch das hat eine andere Wirkung auf den Betrachter, als wenn es ein klar geometrisch, orthogonaler Raum wäre. Mehrere/viele schräge Flächen würden Unruhe und Dynamik hervorrufen. Nur 1 Schräge im orthogonalen Feld wird allerdings als ein Reiz oder als eine Spannung im Gesamten betrachtet.

10 Abschliessend folgen nun noch Pläne von Arch+Stru Projekt, sodass C D D ersichtlich wird, wie und wo die vorherigen Ausführungen umgesetzt wurden. C Auszug von Plänen Arch+Stru -Projekt. B A Grundriss EG B A Grundriss OG Längsschnitt Querschnitt

11 Dachaufbau auskragendes Volumen: 1 cm Metalleindeckung mit Doppelfalz 2 cm Unterkonstruktion -- Trennlage 1 cm Bitumendichtungsbahn, 3 lagig verlegt 20 cm Stahlbetondecke wasserdicht und mit Aufbordung 16 cm Wärmedämmung mit Kanthölzern -- Dampfbremse 2 cm Unterkonstruktion, Eichenholz 2 cm Massivholzriemen, Eichenholz, Nut+Kamm Holzriemen im auskragenden Volumen: in Boden, Wand & Decke: Befestigung durch in WD eingebrachte Kanthölzer Dachaufbau auskragendes Volumen: 1 cm Metalleindeckung mit Doppelfalz 2 cm Unterkonstruktion -- Trennlage 1 cm Bitumendichtungsbahn, 3 lagig verlegt 20 cm Stahlbetondecke wasserdicht und mit Aufbordung 16 cm Wärmedämmung mit Kanthölzern Dachaufbau -- Dampfbremse auskragendes Volumen: 1 2 cm cm Metalleindeckung Unterkonstruktion, mit Eichenholz Doppelfalz 2 cm cm Massivholzriemen, Unterkonstruktion Eichenholz, Nut+Kamm -- Trennlage 1 cm Bitumendichtungsbahn, 3 lagig verlegt 20 cm Stahlbetondecke wasserdicht und mit Aufbordung Holzriemen im auskragenden Volumen: 16 in Boden, cm Wand Wärmedämmung & Decke: Befestigung mit durch Kanthölzern in WD eingebrachte Kanthölzer -- Dampfbremse 2 cm Unterkonstruktion, Eichenholz 2 cm Massivholzriemen, Eichenholz, Nut+Kamm Wandaufbau Kern: 60 Holzriemen cm Dämmbeton im auskragenden sichtbar Volumen: in Boden, Wand & Decke: Befestigung durch in WD eingebrachte Kanthölzer Wandaufbau Innenwände Kern: 30 cm Stahlbeton sichtbar Bodenaufbau OG: 2 cm Massivholz-Riemenboden, Eichenholz 4 cm Trockenestrich mit Bodenheizung -- Trennlage/Dampfbremse 16 cm Wärme- + Trittschalldämmung 22 cm Stahlbetondecke mit Abbordung und Konsolen Wandaufbau Kern: 60 cm Dämmbeton sichtbar Wandaufbau Innenwände Kern: 30 cm Stahlbeton sichtbar Querschnitt detailiert: Konsolen am auskragenden Volumen verstärken die Verbindung zum Kern, da durch die Scheibe viel Gewicht auf der auskragenden Decke lastet und diese durch ensprechende Massnahmen fest an den Kern zurückgebunden werden muss. Durch die aussenangebrachten Konsolen wird die gesamte Konstruktion verstärkt und es gibt keinen Einfluss auf den Innenraum. Wandaufbau Kern: 60 cm Dämmbeton sichtbar Bodenaufbau OG: 2 cm Massivholz-Riemenboden, Eichenholz 4 cm Trockenestrich mit Bodenheizung Wandaufbau -- Trennlage/Dampfbremse Innenwände Kern: cm cm Stahlbeton Wärme- + Trittschalldämmung sichtbar 22 cm Stahlbetondecke mit Abbordung und Konsolen Bodenaufbau OG: 2 cm Massivholz-Riemenboden, Eichenholz 4 cm Trockenestrich mit Bodenheizung -- Trennlage/Dampfbremse 16 Bodenaufbau cm Wärmegegen + Trittschalldämmung Erdreich: 22 8 cm cm Betonüberzug Stahlbetondecke mit mit Bodenheizung Abbordung und Konsolen Oberfläche: geschliffen + porenverschlossen 2 cm Trittschalldämmung 60 cm Dämmbetonfundamentplatte stahlbewehrt 7 cm Sauberkeitsschicht, Magerbeton Bodenaufbau gegen Erdreich: 8 cm Betonüberzug mit Bodenheizung Oberfläche: geschliffen + porenverschlossen 2 cm Trittschalldämmung 60 cm Dämmbetonfundamentplatte stahlbewehrt 7 cm Sauberkeitsschicht, Magerbeton Bodenaufbau gegen Erdreich: 8 cm Betonüberzug mit Bodenheizung Oberfläche: geschliffen + porenverschlossen 2 cm Trittschalldämmung 60 cm Dämmbetonfundamentplatte stahlbewehrt 7 cm Sauberkeitsschicht, Magerbeton Innenraum Kern

12 Fazit. Schlussfolgernd ist die These «Eine Durchdringung von zwei Baukörpern ermöglicht räumliche und statische Vorzüge.» zu bestätigen. Die Betrachtung eines Volumens für sich allein zeigt, dass der Aufwand, dieses alleine zu konstruieren, schwieriger wäre, als wenn dies durch eine Durchdringung geschieht. Mehrere Auflager würden benötigt und/oder die Aussteifung müsste anderweitig erfolgen. Da es zwei unterschiedliche Volumen sind, profitieren beide voneinander: Der Kern könnte zwar für sich allein stehen, profitiert aber durch das auskragende Volumen, da dieses zusätzliche Masse ergibt und je nach Grösse und Konstruktion Schutz vor Beschädigungen bietet. In meinem Entwurfsprojekt umfasst das auskragende Volumen den Kern, so dass dieser in der Mitte ummantelt ist. Das auskragende Volumen trägt die Lasten in den Kern ab, der die Grundstatik für das Gesamte bildet und die Auskragung aussteift. Räumlich bietet eine Durchdringung ebenfalls Vorteile: Die Raumorganisation kann offen oder geschlossen gestaltet werden, Raumbezüge können hergestellt werden und unterschiedliche Raumsituationen können geschaffen werden. Dieser letzte Aspekt war mit ein Ziel im Arch+Stru-Projekt, wo zwei möglichst unterschiedliche Atelierräume geschaffen werden sollten. Quellenangabe. - HSLU: Reader Beton. Luzern Deplazes: Architektur Konstruieren. Vom Rohmaterial zum Bauwerk Bauingenieur: Uwe Teutsch. - (S. 328) - HSLU: Syntax. Zeichen&Zeichenbeziehungen - Ordnungsfaktor Richtung. (VISKOP) FS13. Hochschule Luzern, Technik & Architektur Struktur + Material FS 2014 Modulverantwortung: Angela Deuber