“DAS WEICHE HAUS_soft.spaces” Dissertation Günther Filz, 2010
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Keywords
Membranen, Membranstruktur, Minimalfläche, selbstbildende Formen und Prozesse, Katenoid, Gauß`sche Krümmung, Optimierung, Nachhaltigkeit, Architektur, Ästhetik, conceptual design,
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Keywords
membrane structure, minimal surface, selforganizing forms and processes, catenoid, Gaussian curvature, optimization, sustainability, architecture, aesthetics, conceptual design,
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Palabras clave
estructura de la membrana, superficie mínima, autoorganizando procesos e formas, catenoid, curvatura de Gaussian, optimización, sostenibilidad, arquitectura, estética, diseño conceptual,
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DAS WEICHE HAUS soft.spaces
Günther FILZ
1 Vorwort
Auf den Forschungsgrundlagen von Frei Otto und dem IL (Institut für Leichte Flächentragwerke, Universität Stuttgart) sowie den daraus hervorgegangenen außerordentlichen Pionierbauten wurde in den letzten Jahrzehnten das textile Bauen von Architekten und Bauherren als eine Alternative zu traditionellen Baustoffen wie Stahl, Glas, Holz, Stein und Beton entdeckt. Die durch Frei Otto entwickelten, aus Minimalflächen abgeleiteten, vorgespannten und räumlich gekrümmten Membrankonstruktionen wurden bisher jedoch hauptsächlich für leichte, weit gespannte Flächentragwerke eingesetzt.
2 Thema
Als Architekten faszinieren uns die Formen, die durch selbstbildende Prozesse entstehen, immer wieder durch ihre Vielfalt, ihre konstruktiven Eigenschaften, die Reduktion auf das Minimale und ihre besondere, moderesistente Ästhetik.
Vorliegende Arbeit zeigt die Formenvielfalt räumlich gekrümmter Minimalflächen und eröffnet ihr großes, raumgestalterisches Potential. Als Gestaltungselement der Architektur in Verbindung mit herkömmlichen Bauweisen unterliegen diese konstruktiv bedingten, antiklastisch fließenden Formen im Entwurfsprozess den Gesetzmäßigkeiten der Formfindung im eigentlichen Sinn.
Durch die systematische Bestimmung und Vorgabe unterschiedlichster Randbedingungen, die die Schnittstelle zwischen Membranen und herkömmlichen Bauweisen bilden, werden in physischen und digitalen Modellstudien die selbstbildenden Formen räumlich gekrümmter Minimalflächen hinsichtlich Form und Krümmung analysiert. In diesem Zusammenhang zielen die Untersuchungen der Arbeit darauf ab, quasi rückkoppelnd Erkenntnisse zum Wechselspiel von Form bzw. Krümmungsverhalten der Minimalflächen und vorgegebenen Randrandbedingungen zu erlangen. Dabei liefern die Feststellung und Visualisierung der Gaußschen Krümmung, die im Zusammenhang mit diesen Untersuchungen speziell adaptiert wurde sowie die Zusammenstellung und Auswertung von Schnittliniendiagrammen wichtige Erkenntnisse.
3 Untersuchungen
Als ideale Schnittstelle zwischen Membranen und herkömmlichen Bauweisen stellten sich linienförmige, maximal einfach gekrümmte, biegesteife Ränder heraus. Die untersuchten Bereiche umfassen unter andrem Innen- und Außenwände, T-förmige Verbindungen, Dach-, vertikale, horizontale und freie Ecklösungen sowie die rohrförmigen Gebilde der Katenoide.
4 Methoden
Neben physischen Modellen waren es Seifenhautmodelle und vorwiegend digitale Modelle, die für die Auswertung und Überprüfung der Ergebnisse herangezogen wurden, wobei den Seifenhautmodellen vor allem eine Kontrollfunktion zukam. Für die Auswertung und Beurteilung der Formen (Schnittkurven, ihre diagrammatische Zusammenstellung, Bestimmung von Winkeln, Feststellung und Visualisierung der Gaußschen Krümmung) der Minimalflächen waren digitale Modelle von entscheidender Bedeutung.
5 Untersuchungsergebnisse
Die Untersuchungen zeigen zum Teil neue, bisher nicht bekannte Zusammenhänge zwischen Form und Randproportionen, sowie Gesetzmäßigkeiten im Entstehungsprozess von Minimalflächen – besonders bei den Katenoiden – auf. Hier konnten beispielsweise direkte Zusammenhänge zwischen Katenoid – Maximalhöhen und Größenverhältnis bzw. Lage der Randbedingungen festgestellt und in einfach handhabbaren Diagrammen dargestellt werden. Der so geschaffene Überblick, die Vergleichbarkeit der Ergebnisse und die Möglichkeit gezielter Selektion sollen in weiterer Folge die Basis für kreative Anwendungen schaffen.
6 Fallstudien
Fallstudien und Entwurfsansätze zeigen in ersten Schritten beispielhaft Anwendungsmöglichkeiten für reale Projekte und deren mögliche räumliche Qualitäten.
7 Ausblick
Weitere in Arbeit befindliche Untersuchungen sollen die bisher erlangten Erkenntnisse vervollständigen und die Handhabung in der Praxis erleichtern. Hierzu gehören alternative und die Kombination bisher getrennt voneinander untersuchter Randgeometrien.
Ein weiteres aktuell angestrebtes Ziel stellt die Softwareimplementierung der gefundenen Gesetzmäßigkeiten daraus abgeleiteten Algorithmen dar.
Ein völlig anderer noch zu erörternder Aspekt ist jener der Ästhetik. Eine Annäherung an die Zusammenhänge von selbstbildenden Formen, deren Nahverhältnis zur Natur und ihre ästhetische Wirkung stellt eine weitere interessante Fragestellung für die Zukunft dar.
Innsbruck, 2010
Günther Filz
ass.prof. dipl.ing. dr. techn.
KoGe _ Institut für Konstruktion und Gestaltung
Fakultät für Architektur
Universität Innsbruck
Technikerstrasse 21c
A-6020 Innsbruck
Austria
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