Mamoru Kawaguchi - db deutsche bauzeitung

Ingenieurporträt
Mamoru Kawaguchi
Wegbereiter des innovativen Leichtbaus in Lehre, Forschung und Praxis
Von Jörg Schlaich
Mamoru Kawaguchi gehört zu den bedeutendsten
Ingenieuren in Japan. Bezeichnend sind vor allem seine
herausragenden, weit gespannten Tragwerke, etwa
Schalen oder Hängedächer, und sein Umgang mit pneumatischen
Konstruktionen und Leichtbauprinzipien.
Mamoru Kawaguchi is one of the most distinguished
engineers of our times. His work is characterised by
outstanding wide-spanning structures, such as shells or
suspension roofs, and his use of pneumatic construction
and lightweight structural principles.
1 Mamoru Kawaguchi, geboren 1932 in Fukui, Japan
2 Die Yoyogi Olympischen Sporthallen in Tokio entstanden 1968
aus der Zusammenarbeit des Architekten Kenzo Tange und des Ingenieurs
Yoshikatsu Tsuboi, in dessen Büro Kawaguchi lange Zeit
arbeitete
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Am 24. Oktober 1997 verlieh die Universität Stuttgart die Würde
eines Doktor-Ingenieurs ehrenhalber an Professor Dr.-Ing. Mamoru
Kawaguchi »in Anerkennung seiner herausragenden Beiträge als
Ingenieur, Forscher und akademischer Lehrer zum Entwurf, zur
Formfindung und zur Analyse weit spannender Tragwerke, die in
Konzeption, Konstruktion und Bauausführung innovativ sind und
der Praxis richtungsweisende Impulse gaben«. Seine Verbindungen
zur Universität Stuttgart gehen gar auf das Jahr 1966 zurück, als er
nach einer Tagung der International Association for Shell & Spatial
Structures IASS – einer von Eduardo Torroja in Madrid gegründeten,
relativ kleinen aber sehr lebendigen und von persönlichen Freundschaften
geprägten internationalen Gruppe – den Architekten und
Ingenieur Curt Siegel an der Stuttgarter Universität besuchte, um
mit ihm seine Übersetzung dessen Buchs »Strukturformen der modernen
Architektur« zu besprechen. Auf dieser Tagung in Leningrad,
dem heutigen St. Petersburg, trafen wir uns zum ersten Mal.
Mit offenen Augen und Mund erlebte ich, wie er zusammen mit
seinem großen Meister Yoshikatsu Tsuboi über die wohl faszinierensten
Bauten der Nachkriegszeit berichtete, die Arenen für die
Tokio Olympiade 1968 (Bild 2). Wir konnten uns damals unmöglich
vorstellen, dass er, unser Stuttgarter kollegialer Freund Ekkehard
Ramm und ich unabhängig voneinander einmal den Tsuboi-Preis mit
dem Motto »A structure’s beauty can be found near its rationality«
bekommen würden. Ich lernte die wahre Bedeutung dieses Spruchs
auf dieser Tagung von Tsuboi und Kawaguchi kennen, als sie sehr
anschaulich in Wort und Bild erklärten, warum sie eine von der reinen
Hängeform abweichende, leicht geknickte Linienführung der
Dächer akzeptierten und diese gar mit biegesteifen Elementen »erzwangen«:
um dem Architekten und – ganz wichtig – auch sich
selbst, aus gestalterischer Sicht einen Gefallen zu tun, denn dieser
irrationale Knick belebt die Dachfläche ganz offensichtlich. Ich ver-
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stand erstmals, dass der Ingenieur zwar sicher stets versuchen soll
und wird, die Form seiner Struktur aus deren Funktion und ihrem
Kraftfluss abzuleiten, dass er aber auch nur, »near reality« argumentierend,
seinem Gefühl für die gute Gestalt nachgeben darf.
»Ich mach es so, weil es mir gefällt.«
Zur Person Mamoru Kawaguchi, am 21. Oktober 1932 geboren,
wuchs in der Kleinstadt Fukui City zusammen mit sieben Geschwistern
als Sohn streng gläubiger Buddhisten auf. Er heiratete 1961
und ist Vater von vier Kindern, der Älteste, Ken’ichi, ist auch Bauingenieur
und bei seinen Reisen immer dabei. Im Zweiten Weltkrieg
fiel sein Elternhaus einem Fliegerangriff zum Opfer. Im Juni 1948
wurde es wiederum durch ein schweres Erdbeben zerstört, wobei
die Familie glücklicherweise überlebte. Diese prägenden Erlebnisse
trugen dazu bei, dass er Bauingenieur wurde und sich später forschend
mit dem größten Feind unserer Bauwerke, dem Erdbeben,
auseinander setzte. Sein Vater, den er sehr verehrte, überlebte den
erneuten Schicksalsschlag nur wenige Jahre. So wurde Mamoru das
verantwortliche Familienoberhaupt und konnte nicht in Tokio studieren,
sondern, ab 1951, nur zu Hause an der Fukui University.
Dort traf er auf Professor Hirohiko Yoshida, der nicht nur ein begabter
Forscher und Lehrer der Baustatik war, sondern auch einen ausgeprägten
Sinn für Schönheit hatte. Er brachte seinen Studenten
das Zeichnen und Formen bei und beeindruckte sie auch durch sein
Klavierspiel und seine Begeisterung für japanische Volksmusik. Das
prägte Mamoru, der selbst aktiver und begeisterter Sänger ist und
sich regelmäßig mit Freunden zum gemeinsamen Gesang trifft.
Nach Abschluss seines Studiums 1955 konnte er 1957 doch noch
an der Tokyo University den Master erwerben und 1966 dort promovieren.
Bereits 1960 wurde er Dozent, 1962 »Associate Professor«
und 1972 Professor an der Hosei University in Tokio, wo er bis
zu seiner Emeritierung im Jahre 2003 unterrichtete.
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Sein großer Lehrmeister An der Graduate School der Tokyo
University studierte er bei dem noch keine 50 Jahre alten Professor
Yoshikatsu Tsuboi, mit dem er später nicht nur vielfach zusammenarbeitete,
sondern den er auch bis zu dessen Lebensende treu und
dankbar begleitete. Etwa, als schönes Beispiel für Mamorus Einfühlungsvermögen,
bei einem IASS-Symposium in Osaka 1986, als sich
Tsuboi als Präsident mit einer auf Englisch zu haltenden Eröffnungsrede
altersbedingt schwer tat. Mamoru ließ die Rede deutlich lesbar
hinter ihm an die Wand projizieren und stellte sich wie ein Fels
neben seinen Meister, um ihm jederzeit zur Seite zu springen.
Fünf Jahre später und 25 Jahre nach dem wir uns zum ersten Mal
begegneten, lud mich Mamoru als Gastredner zum ersten Tsuboi-
Memorial-Seminar ein.
Yoshikatsu Tsuboi war der Inbegriff eines kreativ entwerfenden
Ingenieurs. Er war einerseits ein anerkannter Mathematiker, der
sich an der Eleganz einer sauberen analytischen Lösung berauschen
konnte, aber gleichzeitig zum besseren Verständnis regen Gebrauch
von der Modellstatik machte. Darüber hinaus war er sehr am Zusammenspiel
von »structural rationality and architectural aesthetics«
interessiert. Seine besondere Neigung galt den Betonschalen,
von denen er mehrere zusammen mit dem Architekten Kenzo
Tange baute. Besonders beeindruckt hat Mamoru Tsubois Prinzip
der »dual evaluation«: Vor zwei Möglichkeiten gleicher Bedeutung
gestellt, soll man sich nicht eilfertig für eine entscheiden, sondern
beide weiterhin gleichermaßen verfolgen. Diese Neigung zum Probieren
und Experimentieren, diese Neugier und Lust, immer wieder
Neues auszuprobieren, gepaart mit Können und Geschicklichkeit,
findet sich durchgehend in Mamoru Kawaguchis Arbeiten wieder.
Werke Nach den Olympiabauten für Tokio 1968 plante Mamoru
noch im selben Team mit Tsuboi und Tange das große Dach über
dem Festplatz für die Expo 1970 als zweilagiges Raumfachwerk mit
3 Der Pavillon der Fuji-Gruppe auf der Expo 1970 in Osaka entstand gemeinsam
mit dem Architekten Yukata Murata. Es ist Kawaguchis erstes selbstständiges
Werk
4 Pavillons für die World Orchid Conference 1987 in Tokio: Ein Pavillon mit
kreisförmigem Grundriss mit 75 m Durchmesser, der andere in wurmartiger
Form von 40 m Breite und 100 m Länge
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Stahlgussknoten, eingedeckt mit transparenten Luftkissen. Danach
beschäftigte er sich weiter rege mit pneumatischen Konstruktionen,
besonders erwähnenswert der Pavillon der Fuji-Gruppe ebenfalls für
die Expo 1970 (Bild 3). Dieser bestand aus 16 bogenförmigen Luftschläuchen
mit 4 m Durchmesser und 78 m Länge über einem
Grundriss von 50 m Durchmesser. Der Innendruck der Schläuche
entsprach normal 800 mm Wassersäule und wurde bei Sturm auf
2 500 mm erhöht. Weil die Festigkeit der textilen Membranen den
Abmessungen reiner Pneus enge Grenzen setzte, entwickelte Kawaguchi
seilnetzverstärkte Tragluftkuppeln, bei denen das Seilnetz
im Wesentlichen die Zugkräfte übernimmt, während eine leichte
Membran für die Dichtigkeit sorgt. Schöne Beispiele dafür sind die
netzverstärkten Tragluftkuppeln auf der Portopia 1981 und die Pavillons
für die World Orchid Conference 1987 in Tokio (Bild 4). Im
Zusammenhang mit diesen Pneus sei noch erwähnt, dass Mamoru
Kawaguchi sich sehr intensiv auf die Suche nach der »shallowest
possible pneumatic form«, der am flachsten möglichen, pneumatischen
Form, machte, weil beispielsweise bei einer Halbkugelkuppel
das innere Volumen unnötig groß ist. Bei der flachsten Kuppel hingegen
ist das Verhältnis von Höhe zu Spannweite ein Minimum all
derjenigen Kuppeln, die am unteren Rand eine vertikale Tangente
haben und deren Oberflächen sich faltenfrei aufblasen lassen. [1]
Wegen seines Interesses an der guten Gestalt seiner Bauten und an
der Architektur im Ganzen fand er die Zusammenarbeit mit berühmten
Architekten, nach Kenzo Tange auch mit Yukata Murata
und insbesondere mit Arata Isozaki. Mit diesem entstand das an
Schrägseilen aufgehängte Dach der West-Japan-Ausstellungshalle
in Kokura und der Sant Jordi Sportpalast für die Olympischen Spiele
in Barcelona 1992 (Bilder 5, 6).
Nachdem er seine Idee des »Pantadomes« zur schnellen und sicheren
Montage eines kuppelartigen Daches bereits bei der World Memorial
Halle in Kobe erfolgreich erprobt hatte – diese hat sogar das
Kobe-Erdbeben schadlos überstanden – kam sie in Barcelona noch
spektakulärer zum Einsatz: Eine Stabkuppel oder ein konisches
Raumfachwerk wird für einen bestimmten Montagezeitraum kinematisch
instabil gemacht, um sich entfalten zu lassen. Dafür werden
die entlang einem geeigneten Breitenkreis der Kuppel liegenden
Stäbe vorübergehend ausgebaut, damit sich ein Mechanismus einstellt,
vergleichbar mit einer 3D-Version eines Pantographen bzw.
dem uns bekannten »Storchenschnabel«, mit dem Zeichnungen
veränderten Maßstabs übertragen werden. Weil der Pantadome
sich während dieser Montage mit nur einem »Freiheitsgrad« bewegt,
benötigt man keine Hilfsabspannungen. Eine solche Kuppel
wird im zusammengefalteten Ausgangszustand nahe dem Boden
montiert. So werden Gerüstkosten gespart und die Sicherheitsmaßnahmen
vereinfacht. Selbst die Installationen, Eindeckungen und
Verkleidungen können noch am Boden montiert werden. Zum Heben
der Kuppel können entweder aufblasbare Luftkissen eingesetzt
werden oder hydraulische Pressen am Umfang der oberen Kalotte.
Wenn die Kuppel ihre endgültige Lage erreicht hat, werden die am
5 Baustelle Barcelona, kurz vor den Olympischen Spielen 1992: Kawaguchis
Pantadome-Prinzip ermöglicht eine schnelle und sichere Montage und spart
Gerüstkosten. Der Sant Jordi Sportpalast entstand gemeinsam mit dem Architekten
Arata Isozaki
6 Innenaufnahme von Sant Jordi
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Ingenieurporträt Mamoru Kawaguchi
Breitenkreis noch fehlenden Stäbe eingebaut. Der Pantadome fand
außer in Kobe und Barcelona vielfältige Anwendungen, bei einem
Stadion in Singapur (Bild 8), beim Sun Dome Fukui, bei der Namihaya
Sporthalle in Osaka oder der Nara City Hall.
Faszinierend zu beobachten ist, wie solch eine Erfindung wie der
Pantadome sich aus der Kombination früherer Erfahrungen entwickelt,
hier aus Mamorus intensiver Beschäftigung mit Raumstrukturen
und der Kinematik von pneumatischen Konstruktionen, natürlich
gepaart mit Fantasie und der Bereitschaft zum Risiko.
Daneben sei noch Kawaguchis »Suspendome« erwähnt, mit dem er
das Gewicht der klassischen, meist zweilagigen Raumfachwerkskuppel
drastisch reduziert. Er kann sie nämlich einlagig und ganz
leicht bauen, weil er sie mit einem »cable dome« kombiniert, also
unterspannt. Cable domes, erfunden von David Geiger, sind übrigens
– wenn ich es recht beurteile – die einzigen brauchbaren Tensegrity
Structures Fuller’scher Art. Kawaguchi & Engineers Co. Ltd.
konnten mehrere Suspendomes bauen, weitere sind in seinem Büro
in Planung.
Die Vielfalt der Arbeiten und Bauten Kawaguchis ist so überwältigend,
dass der Platz unmöglich reicht, die weiteren auch nur aufzuzählen.
So seien nur noch wenige kurz gestreift: Als Beispiel
dafür, dass es ihm auch ohne besondere gestalterische Ambitionen
um die reine Problemlösung gehen kann – wohl ausgelöst durch
seine Kindheitserfahrungen mit schweren Erdbeben – seien die von
ihm entwickelten, an Pendel hängenden Decken des Keramik Museums
MINO genannt. Statt schwerer, konventioneller Dämpfer
hängen 900 m² Ausstellungsfläche an 4,50 m langen, also stock-
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werkhohen Pendeln und liegen so mit einer Eigenschwingungszeit
von mehr als 4 Sekunden im erdbebensicheren Bereich. Übrigens
habe ich vor Ort erlebt, wie Mamoru solch durchaus komplexen
Vorgänge sehr anschaulich erläutern kann (Bild 7).
Seine Inachus Fußgängerbrücke in Beppu City, Kyushu, ist ein Beispiel
dafür, dass er sich auch auf »fremde« Gebiete traut – und das
in Japan, wo die Ingenieure, die sich mit Brücken beschäftigen, und
die, die mit Architekten zusammenarbeiten, ganz unterschiedlichen
Fakultäten angehören. Der Gehweg der Brücke ist aus Granitplatten,
die in Längsrichtung vorgespannt und nach oben gewölbt mit
kettengliedrigen Stahlbändern fischbauchartig unterspannt sind –
eine sehr schöne Wirkung, auch dank der Keramikamulette an den
Kettenknoten. Sie wurde gerade mit einem weiteren hohen Preis
ausgezeichnet.
Überspringen wir hier einige hochinteressante jüngere Bauten, etwa
das Tianjin Museum in China und eine als Riesenrad ausgebildete
Fußgängerbrücke Ci Hai in Tianjin und freuen wir uns noch mit dem
Kind im Mann Mamoru über seinen 100 m langen, im Wind fliegenden
Jumbo-Karpfen aus Baumwollstoff (Bild 9). Er entwickelte
ihn auf Einladung einer kleinen Stadt für ihr jährliches Fest, nach
streng aerodynamischen, analytischen und membran-technologischen
Prinzipien, mit wissenschaftlichem Eifer und seiner ganzen
Fantasie. Und – frohe Botschaft – er lässt ihn zwischen dem 26. und
28. Mai anlässlich eines Fußballspiels der Japaner in Kaiserslautern
fliegen. Hoffentlich bläst da der Wind!
Unbedingt erwähnt werden muss aber noch, dass Mamoru Kawaguchi
bis zu seiner Emeritierung an der Hosei University ein äußerst
8
7 Veranschaulichung für eine erdbebensichere
Konstruktion über Pendellager:
Die Schwingungszeit des Pendels ist
dabei nur abhängig von der Pendellänge,
nicht aber von seiner Masse
8 Das Singapore Indoor Stadium wurde
ebenfalls als Pantadome gebaut. Auch
hier plante Kawaguchi zusammen mit
Kenzo Tange
9 Der fliegende Jumbo-Karpfen aus
Japan soll im Mai auch in Kaiserslautern
fliegen
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engagierter und wegen seines Praxisbezugs hochgeschätzter Lehrer
und Forscher war und noch ist. Daraus resultierten mehrere Bücher,
immer wissenschaftlich fundiert, aber anschaulich und praxisbezogen,
und natürlich unzählige Einzelveröffentlichungen und Vorträge
rund um die Welt. Er stellt sich der Gesellschaft auch in unzähligen
Ehrenämtern zur Verfügung, für uns in Europa natürlich am greifbarsten
durch seine Präsidentschaft bei der IASS.
So wünsche ich Mamoru noch viele schöne Entwürfe, frohe Gesänge,
weitere Enkel und hoffe, dass wir uns noch oft zu anregenden
Gesprächen irgendwo auf der Welt treffen. J.S.
Literatur:
[1] Nachzulesen in: arcus 10, Der umgekehrte Weg, Frei Otto zum 65. Geburtstag von
M. Kawaguchi, erschienen im Verlag Rudolf Müller, 1990, wunderbar übersetzt von Wolfgang
Walochnik. Darin findet sich auch eine anschauliche Beschreibung seiner Kuppeln
aus Metallmembranen, ein Thema, das uns auch in Stuttgart lange beschäftigte.
Einige Veröffentlichungen von M. Kawaguchi aus den letzten 10 Jahren:
– Conceptual Design Suggested by Our Forerunners, IASS Symposium on Conceptual
Design of Structures, Stuttgart, 1996
– How Can Engineers Enhance A New Architecture, International Conference on
»Engineering A New Architecture«, Arhuss School of Architecture, Dänemark, 1998
– What Ability is Desired for the Structural Engineering of Next Century to Possess?, The
6 th Asian Pacific Conference on Shell and Spatial Structures, Soul, 2000
– Seismic Isolation Systems and Traditional Structures, 2 nd International Congress on Studies
in Ancient Structures, Istanbul, 2001
– On How Concrete Spatial Structures Can Be Beautiful, 1 st fib Congress, Osaka, 2002
– What Can Structures Do for Human Joy?, 2 nd Specialty Conference on The Conceptual
Approach to Structural Design, Mailand, 2003
– Physical Models as Powerful Weapons in Structural Design, IASS Symposium on Shell &
Spatial Structures from Models to Realization, Montpellier, 2004
– Esthetics in Seismic Improvement and Retrofit, IASS Symposium, Bukarest, 2005
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