Daylight & Architecture | Architektur-Magazin von VELUX, Ausgabe ...

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traut der Mensch ihm einfach nicht. Auch ich selbst muss zugegebenermassen jedes Mal tief Luft holen, wenn ich einen transparenten Fußboden betrete. Daher ist es ratsam, zumindest einen Teil des Glasbodens nicht transparent, sondern transluzent zu gestalten. Die Menschen fühlen sich dadurch sicherer, auch wenn der Unterschied zwischen einer transluzenten und einer transparenten Glasscheibe in nicht mehr als einer transluzenten Folie von 0.46 Millimetern Dicke besteht! Architekten und viele Nutzer sind fasziniert von der Möglichkeit, „durch die Luft zu gehen“ und ein Gebäude dreidimensional zu erfahren. Da Sicherheit ein Hauptentwurfskriterium ist, versteht es sich von selbst, dass alle Glasfußböden aus Verbundglas hergestellt werden. Sand und Kiesel an den Schuhsohlen verursachen Kratzer beim Betreten des Glases. Deshalb muss sichergestellt werden, dass die zerkratzten Laufbereiche nicht mit auf Zug beanspruchten Bereichen korrespondieren, weil die Kratzer dann punktuell konzentrierte Zugbelastungen darstellen und insgesamt zugverstärkend im Glas wirken würden. Man denkt oft, dass Glas eine sehr glatte Lauffl äche ist. In Wirklichkeit ist es im trockenen Zustand überhaupt nicht rutschig. Untersuchungen haben erwiesen, dass die Oberfl ächeneigenschaften von Glas sich mehr oder weniger mit denen von Natursteinplatten vergleichen lassen. Lediglich bei nassem Glas steigt die Rutschgefahr erheblich. Eine Möglichkeit diese Gefahr zu vermeiden ist die Verwendung von besonderem Glas mit der folgenden Spezialbehandlung: Eine Glasscheibe wird bis zu dem Punkt erhitzt, an dem die Oberfl äche leicht zähfl üssig wird. Dann werden Sandkörner oder feiner Glasbruch aufgestreut. Auf Grund der mehr oder weniger fl üssigen Glasoberfl äche sinken sie leicht ein. Nach dem Abkühlen und Erhärten erhält man eine auch im nassen Zustand sehr raue Oberfl äche. Als Nebeneff ekt dieses Eingriff s wird sich die Oberfl äche nicht so leicht abnutzen. Der eingestreute Sand oder die Glaspartikel sind gut mit der Glasscheibe verbunden und schützen so ihre Oberfl äche. Dieser Prozess des Schmelzens und Erhärtens erinnert mich an eine alte, aber leider unwahre Geschichte, die in arabischen Chroniken über den Bau eines der sieben Weltwunder der Antike, des Pharos von Alexandria, erzählt wird. Dieser sehr hohe und große Leuchtturm sollte durch „Haken aus Glas“ mit dem felsigen Fundament verbunden sein. Im Nachhinein erscheint dies nicht ganz unmöglich. Glas kann leicht geschmolzen und in Felsspalten gegossen werden. Nach der Verfestigung kann es enormen Druck aufnehmen, sodass eine Neubetrachtung dieser alten Konstruktionsmethode lohnend erscheint. glasstützen Während wir mittlerweile in der Lage sind, Glasböden, Glasdächer, Glaswände und Glasträger herzustellen, widersetzt sich die Glasstütze als letztes tragendes Element der Umsetzung in Glas. Generell ist eine Stütze ein komplizierter und kontrovers diskutierter Teil eines Tragwerkes. Architekten und Bauherren mögen Stützen nicht: Sie sind im Weg und behindern die freie Sicht. Wenn sie nicht in ihrer Anzahl reduziert werden können, wollen Architekten sie so schlank wie möglich haben. 38 D&A HERBST 2005 AUSGABE 01 Im Gegensatz dazu lieben Bauingenieure Stützen: sie verringern die Spannweite von Trägern und Decken und machen Konstruktionen einfacher. Wie kann man diese Aversion auf Seiten der Architekten überwinden? Ich möchte aus einem Text von Le Corbusier über seine Villa Savoye zitieren: „Stolz stehen die Stützen in Reih und Glied; die Soldaten der Architektur, die ihre Last tragen.“ Das hilft normalerweise ein wenig, denn niemand wagt einem so großen Architekten wie Le Corbusier zu widersprechen. Doch die Ingenieure sollten Stützen auch attraktiver machen. Eine Möglichkeit ist es, ihre Form expressiver zu gestalten, was ich zum Beispiel in einer Studie über die Form der Stützen des Restaurants des Educatorium-Projektes versucht habe. Als Ausgangspunkt für den Tragwerksentwurf dieser Stützen widmeten wir uns im Einvernehmen mit den Architekten der Frage: Wie kommt es zum Versagen von Stützen? Stützen können auf drei Arten versagen: erstens, indem sie unter Druck zusammenbrechen, also langsam unter einer zu großen Vertikallast nachgeben. Die zweite Variante ist das Knicken unter Aufl ast, wobei sie plötzlich in der Mitte brechen. Dies stellt in den meisten Fällen den kritischen Lastfall dar. Die dritte Art ist das Knicken infolge von Scherkräften, wenn sich beide Stützenenden gegeneinander verschieben. Für jeden dieser Versagensfälle habe ich im Educatorium eigene Stützen entworfen. Unser Ziel war es, für jede Position eine auf die Belastung hin optimierte Stützenform zu wählen und dadurch dem Umfeld der Stütze Identität zu verleihen. Leider ließ der fi nanzielle Rahmen des Projekts letztendlich nur eine Variation des gleichen kreuzförmigen Stützentypus (dem so genannten Mies-van-der-Rohe-Zitat) in Größe und Profi lform – Rund- oder Quadratprofi l – zu. Eine weitere Möglichkeit, Stützen attraktiver zu gestalten wäre es, sie aus Glas herzustellen. Obwohl Glas ein gutes Druckverhalten aufweist, existiert stets die Gefahr des Knickens, die die Konstruktion einer sicheren Glasstütze erschwert. Das Knicken führt zu Zugkräften, wobei winzige Risse in der Oberfl äche auftreten, die sich als „Spielverderber“ erweisen. Deshalb müssen sichere gläserne Tragelemente aus zwei, drei oder noch mehr Lagen Glas konstruiert sein. Falls ein Teil aus irgendeinem Grund versagt, müssen die übrigen Teile in der Lage sein, die Last zu tragen, damit das beschädigte Teil ausgetauscht werden kann. Doch wären Glasstützen nicht die ultimative Anwendung von Glas als lasttragendes Material? Man stelle sich ein von geheimnisvoll leuchtenden Lichtstrahlen getragenes Hochhaus vor und bedenke die große potentielle Tragfähigkeit von Glas. Ein Traum würde wahr werden! Der Weg zu seiner Verwirklichung hat allerdings gerade erst begonnen. glaswände Wände trennen Bereiche auf sehr physische Weise. Glas erlaubt es, eine reale, physische Trennung zweier Räume herzustellen und gleichzeitig die volle Einsicht in den gegenüberliegenden Raum zu erhalten. Wände besitzen in der Architektur zwei unterschiedliche Zweckbestimmungen: Im Inneren von Gebäu-
den erfüllen sie vornehmlich akustische und optische Anforderungen. Als Teil der Fassade schützen sie dagegen den Innenraum des Gebäudes vor den äußeren Klimaeinfl üssen. Aus Sicht des Statikers ist eine Wand nichts weiter als eine besondere Art von Stütze: Sie ist einfach viel breiter als dick. Deshalb könnten wir unsere vorangegangenen Bemerkungen über Stützen hier wiederholen. Wir werden uns stattdessen auf den Entwurf solcher Glaswände konzentrieren. Im Grunde folgen wir damit den Fußspuren der Baumeister gotischer Kathedralen. Um Gott zu preisen, suchten sie die Wände ihrer Kirchen so transparent wie möglich zu gestalten. Sie waren bis dato nur vertraut mit Mauerwerkswänden und kleinen Fenstern, doch neue Konstruktionsmethoden ermöglichten es ihnen, aus den gleichen Materialien ungleich schlankere Wände zu errichten. Die Erfi ndung des Kreuzgewölbes, des Strebebogens und Strebepfeilers führte zu enormen Höhen. Während die maximale Höhe zu Beginn der Gotik bei 15 Metern lag, erreichte man in Beauvais (1245) die enorme Höhe von 48 Metern. Doch Beauvais markierte zugleich das Ende dieser Entwicklung: 1284 brachen die geraden Teile der Gewölbe bei einem schweren Sturm zusammen. Es ist erstaunlich, dass diese leichten Tragwerke zu einer Zeit gebaut wurden, als es weder ein theoretisches Verständnis über das Wirken von Tragbögen oder -schalen noch Computerprogramme zur Berechnung solch räumlich komplizierter Strukturen gab. Die Menschen gebrauchten einfach ihren gesunden Verstand, sie lernten aus Fehlern (die wir nicht mehr sehen, weil nur die erfolgreichen Lösungen überdauerten) und versuchten jedes Mal, die Dinge etwas höher und schlanker zu konstruieren. Heute ist eine solche Vorgehensweise nicht mehr akzeptabel. Wir müssen zu allererst sichere Bauten errichten; ein Versagen ist unzulässig. Zum Glück besitzen wir nun ein gesundes theoretisches Wissen über Statik und haben auch die Computer zur Berechnung der Zugspannungen und Verformungen sehr komplizierter räumlicher Strukturen. Aus Sicherheitsgründen benutzen wir heute für tragende Elemente ausschließlich Verbundglas. Die kritischen Parameter für den Zusammenbruch einer Wand sind Knick- und Abscherverhalten. Deshalb muss eine Glaswand eine beträchtliche Dicke haben und aus einer recht großen Anzahl von Schichten bestehen. Dieser Aspekt könnte durch die Herstellung einer gewellten Wand verbessert werden, aber diese Art Glas ist erst seid kurzem erhältlich. Zum ersten Mal überhaupt wurde sie an der Casa da Música in Porto eingesetzt. Ein weiterer kritischer Punkt ist die Frage, wie man die Lasten, die von oben auf die Glaswand einwirken in die Glaswand ableitet, ohne allzu hohe punktuelle Belastungen zu erzeugen. Die Belastung sollte so zentrisch wie möglich erfolgen und ein elastisches Material (Neopren) sollte als Aufl ager verwendet werden. Auch die Detaillierung des Wandfußpunktes, wo die Kräfte ins Fundament abgeleitet werden, muss unter diesen Aspekten betrachtet werden. glasfassaden Eine Fassade ist insofern ein spezieller Wandtyp, als sie das Innere eines Gebäudes von der Außenwelt trennt. Seine besondere Lage im Gebäude bedeutet jedoch, dass dieser Wandtyp grundlegende bauphysikalische Anforderungen zu erfüllen hat. Auch die Windkräfte (Winddruck oder -sog) sowie temperaturbedingte Längenänderungen und Wasserdichtigkeit spielen eine wichtige Rolle. Diese Anforderungen machen den Entwurf und Bau von Fassaden zu einer schwierigen, Aufgabe, die Ingenieuren allerdings auch Gelegenheit gibt, attraktive Konstruktionen zu entwickeln: „Jeder Nachteil birgt einen Vorteil“, wie der berühmte holländische Fußballer Johan Cruijff einmal sagte. Glas spielt in Fassaden eine wesentliche Rolle. Durch seine Transparenz öff net es unsere Gebäude nach außen. Dieser psychologische Eff ekt ist sehr wertvoll. Die Menschen können die Aussicht genießen und sind von der Umwelt nicht durch eine dicke, geschlossene Wand getrennt – ein Aspekt, der vor allem in den kälteren Regionen unserer Welt wesentlich ist. Die Behaglichkeit von Wohnhäusern und Büros kann so viel einfacher gewährleistet werden, ohne die Möglichkeit des Blicks nach draußen aufgeben zu müssen. Doch der Einsatz von Glas bei Fassaden hat das Gebäude nicht nur von innen nach außen geöff net, sondern auch von außen nach innen. Die visuelle Grenze von Innen und Außen wird in der modernen Architektur oft absichtlich verwischt. Allerdings führt die Herstellung kompletter Glasfassaden auch zu neuen Problemen im Hinblick auf den Komfort innerhalb des Gebäudes. Im Winter entweicht Wärme leicht durch die Glasfassade, und im Sommer heizt sich der Innenraum durch Absorption der Sonnenstrahlung – dem Treibhauseff ekt – auf. Eine einzelne Glasscheibe bietet keine gute Isolation, Wärme kann sie leicht durchdringen. Die Einführung von Doppelverglasung war eine große Verbesserung. Der abgeschlossene, schmale Luftraum zwischen den Glasscheiben bietet eine gute Wärmedämmung. Doppelverglasung verbessert den Komfort im Gebäude, verhindert Kondensation im Winter und reduziert die benötigte Heizenergie. Heutzutage wurde die Doppelverglasung durch den Einsatz von Edelgasen wie Argon im Glaszwischenraum oder das Bedampfen der Glasoberfl äche mit Edelmetallen sogar noch verbessert. Der Wärmedämmwert wurde so weit verbessert, dass er eine neue Gefahr herauf beschworen hat: im Sommer kann die Hitze nicht entweichen! Klimaanlagen sind keine gute Lösung dieses Problems. Architekten und Ingenieure werden den unrefl ektierten Einsatz isolierter Glaselementen im Fassadenbau künftig kritischer beurteilen müssen. Rob Nijsse ist Direktor des niederländischen Ingenieurbüros ABT mit Sitz in Arnhem. Seine Spezialgebiete sind experimentelle Tragstrukturen aus Glas, Stahl und Stahlbeton, die er zum Beispiel am niederländischen EXPO-Pavillon von 2000, am Educatorium in Utrecht oder an der Casa da Música in Porto erprobte. Seit 2003 lehrt Rob Nijsse an der Universität in Gent. Im gleichen Jahr erschien bei Birkhäuser sein Buch Tragendes Glas. 39
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