Ressoursenzentrum München

Type: MA Design Thesis
Year: Summer 2022
Student: Sebastian Hoyer
Supervisor: Eike Schling, Pierluigi D’Acunto, Stephan Birk
Office: Technical University of Munich

In the summer of 2022, Sebastian Hoyer, created his Master’s Thesis at the Technical University of Munich. His work was supervised by Stephan Birk, from the Chair of Architecture and Timber Construction, Pierluigi D’Acunto, Professorship for Structural Design, and myself. Sebastian was investigating Asymptotic Geodesic Construction, a topic he had studied first in my elective course and later as a Research Assistant contributing to our publication at Computer-Aided Design.

The work looked at a new potential of recycling building materials to create sustainable and renewable architecture. The work and text below is created by Sebastian Hoyer:

Ausgangspunkt
Gitterschalen beschäftigen seit Frei Otto die Architekten. Die Idee eines leistungsstarken Tragwerks, dass die Schalenwirkung nutzt, um effizienter Spannweiten überbrücken zu können ist auch Bestandteil der aktuellen Forschung zu Asymptotisch-Geodätischen Gitterschalen. Anders als die über Schwerkraft gefundenen Formen von Frei Otto, handelt es sich bei diesen Gitterschalen um Freiformen, die rein aus der elastischen Verformbarkeit von geraden Lamellen basiert. Dabei haben die charakteristischen Lamellen eine starke Achse und eine schwache Achse, um welche sie gebogen und verdreht werden können.
Zudem gibt es einen engen Zusammenhang zwischen Konstruktion und Geometrie, die zum Entwurf genutzt werden können. Die bisherige Forschung konzentrierte sich dabei nur auf rein asymptotische Gitterschalen. Also Lamellen, die senkrecht auf einer gedachten Entwurfsfläche laufen. Sie weisen also eine hohe Steifigkeit gegen vertikale Lasten auf. Jedoch neigen die schlanken Lamellen zum seitlichen Ausknicken. Als Gegenstück fungieren die Geodätischen Gitterschalen. Hier handelt es sich ebenfalls um Lamellen, die eine starke und eine schwache Achse haben, jedoch verlaufen diese liegend zu einer gedachten Entwurfsfläche. Sie weisen eine hohe Steifigkeit in der Ebene auf sind jedoch schwächer gegen vertikale Lasten. Im Zuge einer Seminararbeit an der TUM wurden zum ersten Mal diese beiden Gitterschalentypen kombiniert. Dadurch heben sich die jeweiligen Schwächen gegenseitig auf und es entsteht ein steiferes Tragwerk. Ausgangspunkt für diese Thesis war, dieses Tragprinzip in einem
architektonischen Entwurf anzuwenden.

Cradle to cradle
Neben den positiven Tragwerkseigenschaften hat die Asymptotisch-Geodätische Gitterschale durch die Art der Konstruktion noch weitere potenzielle Vorteile, die auch hochrelevante architektonische Fragestellungen aufgreifen, wie etwa die Herstellung aus einfachen, geraden Holzlamellen, sowie die potenzielle Rückbaubarkeit der Konstruktion. So ergab sich über ein aktuelles Projekt der AWM in München Riem die Gelegenheit, mit der Gitterschale einen Wertstoffhof für Kreislaufwirtschaft im Bauwesen zu entwerfen. Es entsteht ein Umschlagplatz für rückgebaute Baumaterialien, die dort bei Bedarf aufbereitet werden und direkt
wieder zum Verkauf stehen; ein Marktplatz für die Ressourcen des Bauwesens, hier finden Handel, Forschung und Aufbereitung von Baumaterialien unter einem Dach statt.

Entwurf
Der Bauplatz befindet sich in München Riem, östlich des De-Gasperi Bogens. Hier hat die Stadt München zwei potenzielle Bauplätze für die Abfallwirtschaft vorgehalten. Dabei bildet der De-Gasperi-Bogen eine geschwungene Grenze zwischen dem Gewerbegebiet und dem Riemer Wäldchen. Im Süden befindet sich ein Geothermiekraftwerk der SWM. Besonders interessant ist die naheliegende Freifläche der Messe, auf der regelmäßig Flohmärkte stattfinden. Von dort hat man über eine Grünachse einen direkten Blick auf den Bauplatz ebenso wie vom Südlichen Riemer Park. Der Hauptverkehr befindet sich im Norden. Die
städtebauliche Setzung erfolgt vom angrenzenden Gebäude der SWM in Richtung Norden und findet seinen Abschluss an einem Punkt, der das Gebäude prominent in die Sichtachsen der Umgebung setzt und somit die Besonderheit der Nutzung für die Umgebung hervorhebt. Darüber hinaus folgt die Gebäudeform der Straße und schafft so einen homogenen Übergang zwischen der starr gerasterten Messestadt und dem angrenzenden Grün.
Basierend auf Bewegungs- und Lagerflächen sowie Durchfahrtshöhen wurde ein Modul entwickelt, dass sowohl von der Nutzung als auch vom Tragwerk autark funktionieren kann. Das Modul reiht sich entlang des De-Gasperi-Bogens auf und bildet eine größere zusammenhängende Struktur. Es kann flexibel auf mittel und langfristige Veränderungen reagiert werden, indem etwa bei steigen dem Platzbedarf die Struktur Richtung Norden erweitert wird. Auch bei sinkender Nachfrage können Teile der Gitterschale wieder rückgebaut werden, ohne das restliche Gebäude zu beeinträchtigen. Die Struktur gliedert die Nutzung in verschiedene Teile, umliegend der Halle befindet sich ein großes Vordach, dass den Transport und das Entladen von Baumaterialien überdacht. Bei Anlieferung wird entschieden, ob die ankommenden Materialien direkt wieder verkauft werden können, oder ob sie einer Reparatur oder Untersuchung bedürfen. Daneben gibt es ein Kompetenzzentrum, in dem Besucher die Kreislaufwirtschaft im Bau,
miterleben können. Dieses befindet sich unter dem Hauptteil des Daches, die 25 m stützenfreie Dachkonstruktion zelebriert das Marktgeschehen und bietet gleichzeitig maximale Flexibilität. Das Dachtragwerk bildet die alles überspannende Superstruktur und bildet durch die Stellen, an denen das Tragwerk auf den Boden kommt, die Halle. Hier werden die Materialien gelagert, sowie die Büros und Werkstätten untergebracht, diese sind in Container-Bauweise ausgebildet und können flexibel arrangiert werden. Zwischen den Tragwerksmodulen ergibt sich durch den Modulstoß eine Fuge, welche architektonisch zelebriert wird und
das technische Rückgrat der Halle ausbildet. Hier findet neben der Dachentwässerung, die Revisionierbarkeit des Daches statt und die Nutzungen im Innenraum werden mit Strom und Wasser versorgt. Auch die Beleuchtung der Halle findet darüber statt. So können ungeachtet der übergeordneten Dachstruktur die Nutzungen darunter flexibel verändert werden.

About eikeschling

Dr.-Ing. | Architect BYAK Assistant Professor in Architectural Structures The University of Hong Kong

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