Baukonstruktion - vom Prinzip zum Detail -- Band 4 Prinzipien

Description

Konstruktion im Dienst der Architektur – diesem Thema widmet sich der planende Architekt José Luis Moro. Im Band "Prinzipien" skizziert der Autor den Weg von der Idee zur Umsetzung und erläutert im Zusammenhang die Aufgaben im Entwurf. Entwurfsskizzen ziehen sich daher wie ein roter Faden durch das Buch, das als Grundlage und zur Einführung in die Aufgaben gedacht ist. Das mehrbändige Werk behandelt die Grundlagen der Planung, die einsetzbaren Werkstoffe und Bauprodukte, die wesentlichen Funktionen der Baukonstruktionen, die geometrischen Gestaltungsmöglichkeiten und Details funktionsfähiger Baukonstruktionen und deren Zusammenfügung. Zahlreiche Prinzipvarianten werden durch detaillierte Konstruktionsbeispiele erläutert. Professor Moro war wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Konrad Weller und Thomas Herzog bevor er eine Bürotätigkeit bei Fernando Higueras aufnahm. In Zusammenarbeit mit Felix Candela, Leitung des Büros von Santiago Calatrava in Zürich, übernahm Herr Moro die Bearbeitung zahlreicher internationaler Projekte. Projektpartnerschaft mit Thomas Herzog ging der Professur für Grundlagen der Planung und Konstruktion im Hochbau an der Universität Stuttgart voraus (seit 1995). Herr Moro ist Mitglied beider Fakultäten Architektur und Bauingenieurwesen der Universität Stuttgart. Seine Forschungstätigkeit liegt auf den Schwerpunkten Gebäudehülle sowie Konstruktion und Architekturform. Die Durchführung verschiedener internationaler Ausstellungen an der Universität Stuttgart (Eduardo Torroja, Eladio Dieste, Antoni Gaudi) sowie internationale Gastvorlesungen festigten sein Ansehen von internationalem Rang. Seit 1990 betreibt er daneben ein eigenes Architekturbüro. Einführung......Page 6 INHALTSÜBERSICHT DES GESAMTWERKS......Page 8 INHALT BAND 4......Page 10 1 MASSSTAB......Page 19 2 Der Beruf des Architekten......Page 21 3 Unterscheidungsmerkmale der Bauberufe......Page 22 4 Der Maßstab als wesentliches Unterscheidungsmerkmal......Page 23 5 Auswirkungen des Maßstabs in Natur und Bautechnik......Page 25 5.1.1 Thermik......Page 26 5.1.2 Dynamik......Page 27 5.1.3 Schwerkraft......Page 29 6. Die gegenseitige Abhängigkeit von Größe und Tragfähigkeit......Page 30 6.1 Der Einfluss des Bauplans......Page 31 6.2 Der Einfluss des Werkstoffs......Page 33 6.3 Modelle......Page 34 6.4 Die Abhängigkeit zwischen Bauform und absoluter Größe......Page 35 6.5 Die Dominanz der Tragfunktion......Page 36 7. Effiziente und ineffiziente Baupläne......Page 37 8. Maßstab im Kontext der geschichtlichen Entwicklung von Bauformen......Page 38 9. Der Architekt und der bildende Künstler......Page 39 9.1 Der Künstler im Umgang mit der Schwerkraft......Page 40 9.2 Das provokante Spiel mit der Grenzgröße......Page 42 9.3 Die Bedeutung des Maßstabs für Künstler und Architekten......Page 44 Anmerkungen......Page 46 2 NACHHALTIGKEIT......Page 49 1. Bauen, Umwelt und Kultur in vorindustrieller Zeit und Jetztzeit......Page 51 1.1 Der Einbruch des Industriezeitalters......Page 52 1.2 Die Krise......Page 53 1.3 Nachhaltige Entwicklung......Page 54 2. Nachhaltiges Konstruieren......Page 55 2.1 Vom Energiesparen zur Nachhaltigkeit......Page 57 3.1 Das Erfassen der Umweltverträglichkeit von Werkstoffen und Konstruktionen......Page 59 3.2 Ökobilanz (Life-Cycle Assessment, LCA)......Page 61 3.2.2 Indikatoren der Wirkungsabschätzung......Page 62 3.2.3 Umweltkennzeichnungen und -deklarationen von Produkten (Environmental Product Declarations, EPD)......Page 64 4.1 Methodische Schwierigkeiten......Page 65 4.2 Lebensdauer......Page 67 4.3 Lebenszyklus......Page 68 5. Soziales und Kulturelles......Page 69 5.3 Gesundheit und Behaglichkeit......Page 71 5.6 Sicherheit/Schutz......Page 72 5.9 Formalästhetische Qualität......Page 73 Anmerkungen......Page 74 3 WERKSTOFFE......Page 75 1.1 Einige Begriffsbestimmungen......Page 77 1.2 Der Begriff der Materialgerechtigkeit......Page 78 1.3 Moderne industrielle Werkstoffe......Page 79 1.4 Gesellschaftlicher Reichtum und schwindender Effizienzdruck......Page 80 1.6 „Werkstoffdesign“......Page 81 3. Werkstoffkunde im Dienst der Baukonstruktion......Page 83 4. Werkstoffeigenschaft und Stoffstruktur......Page 84 5.1 Bindekräfte......Page 85 5.1.2 Ionenbindung......Page 86 5.1.3 Metallbindung......Page 87 5.2 Kristalle......Page 88 5.3 Organische Stoffe......Page 90 6.1 Grenzflächen......Page 91 6.2.1 infolge Temperaturänderung......Page 93 6.2.2 infolge Krafteinwirkung......Page 94 6.2.3 infolge anderer Faktoren......Page 97 6.4 Zersetzungsprozesse......Page 98 6.5 Brandeinwirkung......Page 100 7. Mineralische Werkstoffe......Page 101 7.1 Natürliches Gestein......Page 102 7.2.1 Technisches Grundprinzip......Page 103 7.2.2 Künstliches Gestein aus Wasserbindung......Page 105 7.2.3 Künstliches keramisches Gestein......Page 107 7.2.4 Künstliches Gestein aus nicht-hydraulischen Bindemitteln......Page 108 7.2.5 Künstliches Gestein aus hydraulischen Bindemitteln......Page 109 7.3 Verformungsverhalten......Page 111 7.4 Bauprodukte......Page 112 7.5 Entwurfsrelevante Eigenschaften......Page 114 8.1 Technisches Grundprinzip......Page 117 8.2 Verformungsverhalten......Page 119 8.3 Bauprodukte......Page 120 8.4 Enwurfsrelevante Eigenschaften......Page 125 9. Organische Werkstoffe......Page 127 9.1 Holz......Page 128 9.1.1 Stoffgefüge......Page 129 9.1.2 Technisches Grundprinzip......Page 131 9.1.3 Verformungsverhalten......Page 132 9.1.4 Bauprodukte......Page 134 9.1.5 Entwurfsrelevante Eigenschaften......Page 140 10. Verbundwerkstoffe......Page 141 10.1.1 Technisches Grundprinzip......Page 142 10.1.2 Verformungsverhalten......Page 143 10.1.5 Entwurfsrelevante Eigenschaften......Page 145 11. Die baugeeigneten Hauptwerkstoffgruppen in vergleichender Betrachtung......Page 146 11.1 Funktionserfüllung gegenüber ökologischem Fußabdruck......Page 147 11.2 Wärmeleitfähigkeit......Page 148 11.3.1 Festigkeit......Page 151 11.3.2 Steifigkeit, lastabhängiges Verformungsverhalten......Page 153 11.3.3 Verhältnis zwischen Festigkeit und Rohdichte......Page 155 11.4 Ökobilanz......Page 156 Anmerkungen......Page 160 4 FUNKTIONEN......Page 165 1. Funktionen......Page 167 1.1 Die Hauptfunktionen......Page 168 1.2 Die baulichen Teilfunktionen......Page 170 2. Zuweisung von Teilfunktionen an Bauteile oder Schichten......Page 171 3. Lösungsprinzipien zur Erfüllung der baulichen Teilfunktionen......Page 173 Anmerkungen......Page 174 5 FORM......Page 175 1. Form als bestimmender Ent wurfsparameter......Page 177 2.1.1 Kraftumlenkung......Page 178 2.1.2 Vergleichende Betrachtung von Axial- und Biegebeanspruchung......Page 181 2.1.3 Die biegefreie Gleichgewichtsform......Page 182 2.1.4 Praxisbezogene Einschränkungen......Page 185 2.2 Entwerfen mit Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtsformen......Page 187 2.3 Gewohnheiten beim Entwerfen......Page 190 3. Die Dominanz des Quaders......Page 191 4.1 Auswirkungen der äußeren Last......Page 192 4.2 Auswirkungen der inneren Beanspruchung......Page 194 4.3 Auswirkungen des Regenschutzes......Page 196 4.4 Die Überdeckung......Page 197 4.5 Feldproportionen......Page 199 4.6 Die Addition von Raumzellen......Page 200 4.7 Modularität......Page 201 4.8 Herstellung......Page 202 5. Die ebene Überdeckung......Page 203 5.1 Statische Verhältnisse......Page 204 5.2 Konstruktive Ausführungsarten......Page 205 5.3 Die vertikale Stapelung......Page 206 5.4 Der Topos des klassischen Architravbaus......Page 207 6. Übergang zur gewölbten Überdeckung......Page 208 7. Die gewölbte Überdeckung......Page 209 7.1.1 Aufnahme der Gewölbeschübe durch innere Zugbänder......Page 210 7.1.2 Stützung durch ein äußeres Strebewerk......Page 211 7.1.3 Stützung durch Mauerscheiben......Page 212 7.1.4 Die mittelalterliche Basilika......Page 213 7.1.5 Die Entwicklung zu immer größeren Höhen......Page 214 7.1.6 Die Einführung des Strebebogens......Page 218 7.1.7 Die Einführung des doppelten Strebebogens......Page 219 7.2 Die Kehrtwende in der Neuzeit......Page 220 7.3 Die Vollendung des basilikalen Bautyps durch Gaudí......Page 223 7.4 Der Durchbruch zur reinen Gleichgewichtsform in der Moderne......Page 224 8. Der konstruktive Ursprung überlieferter Bauformen......Page 225 9. Die neue Formenfreiheit – ein Appell......Page 226 9.1 Planerische und technische Neuerungen......Page 227 9.2 Die Folgen – die Verbreitung nicht-orthogonaler Bauformen......Page 228 9.3 Die Entwurfsdisziplin bei nicht-elementaren Bauformen......Page 229 9.4 Digital gestützte Entwurfsmethoden......Page 230 9.6 Gesellschaftlich-kulturelle Signifikanz......Page 231 9.7 Der aktuelle Zustand......Page 233 9.8 Der Begriff der intelligenten Sparsamkeit......Page 234 Anmerkungen......Page 237 6 FLÄCHEN......Page 245 1. Das Gebäude als ein Gefüge von Flächen......Page 247 2. Die Schaffung von flächigen Schichten oder Schalen......Page 248 3. Die funktionale Kontinuität der Schichtflächen......Page 249 4. Maßnahmen zur Vermeidung oder Vereinfachung von Fugen......Page 250 5. Die Schaffung kontinuierlicher Schichtflächen......Page 251 6. Die Parkettierung der Fläche......Page 253 7.1 Ausgangselemente: Bänder, Stäbe, Platten, Bausteine......Page 255 7.2 Krümmung......Page 258 7.3 Abwickelbare und nicht abwickelbare Oberflächen......Page 259 7.5 Geometrisch nicht-elementare Oberflächen......Page 261 8. Neue Möglichkeiten......Page 264 8.1 Digitale Werkzeuge......Page 265 8.3 Digitale Planungsmethoden......Page 266 8.4 Digitale Fertigungsmethoden......Page 267 Anmerkungen......Page 268 7 AUFBAU......Page 269 1. Aufbau von Hüllbauteilen......Page 271 2.1 Einschalige Bauteile......Page 273 2.1.1 Scheibencharakteristik......Page 275 2.1.2 Ausführungsarten......Page 276 2.2.1 Äußere Lage des Zusatzaufbaus......Page 277 2.2.2 Funktionale Zielkonflikte......Page 278 2.2.3 Ausführungsvarianten......Page 280 2.3 Zweischalige Bauteile......Page 284 2.3.1 Inhärente konstruktive Dilemmata......Page 285 2.4 Mehrschichtverbundsysteme......Page 288 2.4.1 Funktionsprinzip......Page 289 2.5.1 Funktionsprinzip......Page 291 2.5.2 Hierarchisierung der Tragelemente......Page 293 2.5.3 Konstruktive Ausführung......Page 294 2.5.4 Mehrere gestufte Rippenlagen......Page 296 2.5.7 Schallschutz, Brandschutz......Page 297 2.6 Membransysteme......Page 298 Anmerkungen......Page 301 8 BAUWEISEN......Page 303 2.1 Definition von Wandbauweisen......Page 305 2.3 Bauweise und Werkstoff......Page 307 3. Merkmale von Wandbauweisen......Page 309 3.1 Stabilisierung durch Wandpfeiler......Page 311 3.2 Stabilisierung durch Querscheiben......Page 312 3.3 Lastverteilung......Page 315 3.4 Wandöffnungen......Page 316 3.5 Die Rolle der Decken......Page 322 3.5.1 Versteifung durch Balkendecken......Page 323 3.5.2 Versteifung durch Deckenscheiben......Page 324 4. Wandbauweisen in verschiedenen Werkstoffen......Page 325 4.1 Wandbauweisen in Mauerwerk......Page 326 4.2.1 Palisadenbau......Page 328 4.2.2 Bohlenständerbau......Page 329 4.2.3 Blockbau......Page 332 4.2.4 Moderne Wandbauweisen in Holz......Page 333 4.2.5 Fachwerkbau......Page 335 4.2.6 Holzrahmenbau......Page 339 4.3.1 Lastverteilung......Page 346 4.3.2 Massivdecken......Page 347 4.3.4 Wandartige Träger......Page 348 4.3.5 Ausführungsarten......Page 349 5. Skelettbauweisen......Page 353 5.1 Auswirkungen auf den Lastabtrag......Page 355 5.1.1 Die statische Logik der Stütze......Page 356 5.2 Die horizontale Versteifung......Page 359 5.2.1 Horizontale Halterung von lotrechten Tragelementen......Page 360 5.2.2 Die Übertragung von Horizontallasten in der Deckenebene......Page 362 5.2.3 Ausbildung der Festpunkte......Page 370 5.2.4 Anordnung der Festpunkte in der horizontalen Ebene......Page 377 5.2.5 Anordnung der Festpunkte in der vertikalen Ebene......Page 382 6. Skelettbauweisen in verschiedenen Werkstoffen......Page 385 6.1 Skelettbauweisen in Holz......Page 386 6.1.1 Durchlaufende Stütze......Page 387 6.1.2 Gestoßene Stütze......Page 388 6.1.3 Moderne Holzskelettbauweisen......Page 393 6.2.1 Erste Eisenskelettbauten......Page 400 6.2.2 Erste Hochhäuser......Page 407 6.2.3 Die Entwicklung moderner Stähle......Page 409 6.2.4 Moderner Stahlskelettbau......Page 410 6.3.1 Erste Stahlbetonbauten......Page 422 6.3.2 Monolithische Verschmelzung von Traggliedern......Page 424 6.3.3 Zweiachsig spannende, allseitig gelagerte Platte......Page 425 6.3.4 Die punktgestützte Flachdecke......Page 427 6.3.5 Fertigteilbau......Page 431 Anmerkungen......Page 435 9 VERBINDEN......Page 445 1. Verbinden......Page 447 2. Das Bauprinzip......Page 450 3. Die Kraftübertragung im Raum......Page 455 4.1 Formschluss......Page 457 4.2 Stoffschluss......Page 459 4.3 Kraftschluss......Page 460 5. Technologie der Verbindungen......Page 463 5.1 Zusammensetzen......Page 464 5.2 Füllen......Page 467 5.3.1 Schrauben......Page 468 5.3.2 Nageln......Page 476 5.4 Fügen durch Urformen......Page 477 5.5 Fügen durch Umformen......Page 479 5.6 Stoffvereinigen......Page 480 6. Geometrie der Verbindung......Page 486 6.1 Geometrie und Kraftleitung......Page 487 6.2 Geometrie und Thermohygrik......Page 490 7.1 Übertragung von Druck......Page 492 7.2 Übertragung von Zug......Page 502 7.3 Übertragung von Querkraft......Page 516 7.4 Übertragung von Biegung......Page 522 8. Toleranzen......Page 535 Anmerkungen......Page 538 10 KONSTRUIEREN......Page 539 1. Der Begriff und der Vorgang des Konstruierens im Kontext der Gesamtplanung......Page 541 2. Ordnung und Gliederung von Baustrukturen......Page 545 2.1 Additive Zusammensetzung von Baustrukturen......Page 546 2.2 Modulordnungen......Page 547 3.1 Stetigkeit des Wirkprinzips......Page 550 3.2 Stufigkeit des Wirkprinzips......Page 551 3.3.1 Feuchteschutz......Page 552 3.3.3 Wärmeschutz......Page 570 3.3.4 Schallschutz......Page 583 3.3.5 Brandschutz......Page 590 3.3.6 Dauerhaftigkeit......Page 594 3.3.7 Kraftleiten, Tragen......Page 601 3.4 Die Teilfunktionen in der Fuge......Page 607 3.4.1 Erschwernisse im Fugenbereich......Page 608 3.4.3 Dichtprinzipien in der Fuge......Page 610 3.4.4 Fugengeometrie......Page 616 Anmerkungen......Page 624 ANHANG......Page 632 Register......Page 634 Literaturverzeichnis......Page 655 BILDNACHWEIS......Page 658