Transparente Schalen - Form, Topologie, Tragwerk

Gläserne Netzkuppeln als Überdachungen veredeln Gebäude und städtebauliche Ensembles. Die konstruktiven und ökonomischen Vorteile sind zugleich gestalterische Vorteile: mit den Stahl-Glas-Konstruktionen werden Transparenz und Leichtigkeit assoziiert. Wenn die gefundene Form mit der Funktionalität einhergeht, dann wird dieses Versprechen eingelöst.
Das vorliegende Buch ist die erste umfassende und lehrreiche Darstellung von Entwurf, Konstruktion und Berechnung filigraner, doppeltgekrümmter, weitgespannter verglaster Schalen. Anschaulich und leicht nachvollziehbar werden die Geometrieprinzipien zum Entwurf der Schalentragwerke erläutert, die mit Modulen von handelsüblichen CAD-Programmen leicht anzuwenden sind. Es wird gezeigt, wie fließende und homogene Strukturen für nahezu beliebige Formen erzeugt werden können, insbesondere Stabstrukturen aus ebenen Vierecken, die sich für die Verglasung mit ebenen Scheiben eignen. Anhand von ausgeführten Beispielen werden die neuesten Methoden der Formfindungsberechnung und Optimierung durch die komplexe Interaktion von Statik, Form und Topologie praxisnah erklärt. Im Ergebnis stehen geistreiche Netzkonstruktionen mit minimalem Gewicht.
Hier besonders zeigt sich die berufene Hand des Autors: zahlreiche weltweit gebaute Beispiele aus den Jahren 1989 bis 2014, darunter das Flusspferdehaus im Zoo Berlin (1997), die Glaskonstruktionen der DZ Bank in Berlin (1998), und die Messe Mailand (2005), dienen der Orientierung und Hilfestellung bei der Planung. Die wesentlichen Entwurfsparameter, die Netzstrukturen und die Knotendetails werden vorgestellt und bewertet. Das gesammelte, bei schlaich bergermann und partner erarbeitete Wissen bezüglich der transparenten Schalentragwerke, wurde hier aufbereitet und der Fachwelt zur Verfügung gestellt.

Inhaltsverzeichnis

Geleitwort Jörg Schlaich
Vorwort
1 Allgemeines zu Schalen, Zum Entwurf von Schalen
2 Geschichtliches, Historische Beispiele
3 Konstruktionsprinzip von Netzkuppeln
3.1 Entwicklung des Konstruktionsprinzips
3.2 Konstruktion der Netzkuppeln in Neckarsulm (Freizeitbad) und Hamburg (Museum für Geschichte)
4 Geometrieprinzipien für Netzkuppeln mit ebenen Viereckmaschen
4.1 Geometrieprinzip für Translationsflächen
4.2 Tonne als einfachste Translationsfläche
4.2.1 Optimale Profilkurve
4.2.2 Tonnenaussteifung
4.2.3 Tonne in Zollinger-Bauweise
4.3 Rotationsflächen
4.3.1 Reihung von Rotationsflächen
4.3.2 Eindimensionale Streckung und Rotation
4.4 Kuppeln als Translationsflächen
4.4.1 Optimaler Stich von Kuppeln
4.4.2 Beispiele für kuppelartige Translationsflächen
4.4.3 Reihung von Translationsflächen
4.5 Hyperbolisches Paraboloid mit ebenen Viereckmaschen
4.5.1 Zum Tragverhalten von Hyparschalen mit geraden Rändern
4.5.2 Hypar als Translationsfläche mit ebenen Vierecken
4.5.3 Hypar als Regelfläche mit ebenen Vierecken
4.5.4 Gleichung des Hypars bei gegebenen 4 geraden Rändern
4.5.5 Ausschnitte aus Hypar-Flächen entlang der Erzeugenden
4.5.6 Reihung von Hyparflächen
4.5.7 Entwässerung "ebener" Flächen
4.6 "Schiefe" Translation
4.7 Geometrieprinzip für Streck-Trans-Flächen
4.7.1 Zur Streckung räumlicher Kurven
4.7.2 Streck-Trans-Flächen
4.8 Lamellenkuppeln mit ebenen Viereckmaschen
4.8.1 Die reguläre Lamellenfläche
4.8.2 Ausschnitte aus Lamellenflächen
4.9 Streckung doppeltgekrümmter Flächen aus ebenen Viereckmaschen
4.10 Anwendung Geometrieprinzip für räumliche Blechkonstruktionen
4.11 Anwendung Geometrieprinzip für Schalungen im Betonbau
5 Freigeformte Netzkuppeln
5.1 Netzkuppeln mit ebenen Viereckmaschen auf freien Formen
5.2 Netzkuppeln mit verwundenen Viereckmaschen
5.3 Kombination von ebenen Viereck- und Dreieckmaschen
6 Formfindung und Optimierung von Netzkuppeln
6.1 Formfindung mit Hängemodell
6.2 Formfindung mit Membranelement
6.3 Formfindung auf Basis der Dynamischen Relaxation und der Kraftdichtemethode
6.4 Holistische "Formfindung" mittels Formoptimierung
7 Zur Statik von Netzkuppeln
7.1 Nachweis Verglasung
7.2 Nachweis Tragwerk
8 Ausgeführte Beispiele
8.1 Liste gebauter verglaster Schalen
8.2 Knotenverbindungen
8.2.1 Allgemeines
8.2.2 Geschraubte Knoten
8.2.3 Geschweißte Knoten
9 Ganzheitlicher Entwurf - Entwicklungen und Ausblick
 
Literatur
Literatur zu Projekten
Projektregister
Bildnachweise
Impressum

Über den Autor / die Autorin

Im vorliegenden Buch hat der Verfasser seine im Büro schlaich bergermann und partner an vielen ausgeführten Projekten gesammelten Gedanken, Erfahrungen und Neuentwicklungen bezüglich der transparenten Schalen niedergelegt.


Dr.-Ing. Hans Schober studierte Bauingenieurwesen und promovierte an der Universität Stuttgart. Er trat 1982 in das Büro Schlaich Bergermann und Partner ein. 1992 wurde er Partner im Stuttgarter Büro und leitete ab 2005 die Niederlassung New York City. 2009 ging er zurück nach Stuttgart und ist seit 2013 als Berater tätig. Als Schüler von Jörg Schlaich widmete er sich in dieser Zeit u. a. den Fußgänger- und Eisenbahnbrücken, insbesondere jedoch den transparenten filigranen Schalen und verspannten Seilnetzfassaden. Weltweit bearbeitete er Projekte gemeinsam mit international renommierten Architekten, wie z. B. F. O. Gehry, Meinhard von Gerkan und Volkwin Marg (gmp), Rafael Vinoly, Hani Rashid (asymptote), David Childs (SOM), I. M. Pei, Cesar Pelli, Massimiliano Fuksas oder Shigeru Ban.

Zusammenfassung

Gläserne Netzkuppeln als Überdachungen veredeln Gebäude und städtebauliche Ensembles. Die konstruktiven und ökonomischen Vorteile sind zugleich gestalterische Vorteile: mit den Stahl-Glas-Konstruktionen werden Transparenz und Leichtigkeit assoziiert. Wenn die gefundene Form mit der Funktionalität einhergeht, dann wird dieses Versprechen eingelöst.


Das vorliegende Buch ist die erste umfassende und lehrreiche Darstellung von Entwurf, Konstruktion und Berechnung filigraner, doppeltgekrümmter, weitgespannter verglaster Schalen. Anschaulich und leicht nachvollziehbar werden die Geometrieprinzipien zum Entwurf der Schalentragwerke erläutert, die mit Modulen von handelsüblichen CAD-Programmen leicht anzuwenden sind. Es wird gezeigt, wie fließende und homogene Strukturen für nahezu beliebige Formen erzeugt werden können, insbesondere Stabstrukturen aus ebenen Vierecken, die sich für die Verglasung mit ebenen Scheiben eignen. Anhand von ausgeführten Beispielen werden die neuesten Methoden der Formfindungsberechnung und Optimierung durch die komplexe Interaktion von Statik, Form und Topologie praxisnah erklärt. Im Ergebnis stehen geistreiche Netzkonstruktionen mit minimalem Gewicht.


Hier besonders zeigt sich die berufene Hand des Autors: zahlreiche weltweit gebaute Beispiele aus den Jahren 1989 bis 2014, darunter das Flusspferdehaus im Zoo Berlin (1997), die Glaskonstruktionen der DZ Bank in Berlin (1998), und die Messe Mailand (2005), dienen der Orientierung und Hilfestellung bei der Planung. Die wesentlichen Entwurfsparameter, die Netzstrukturen und die Knotendetails werden vorgestellt und bewertet. Das gesammelte, bei schlaich bergermann und partner erarbeitete Wissen bezüglich der transparenten Schalentragwerke, wurde hier aufbereitet und der Fachwelt zur Verfügung gestellt.

Produktdetails

• Autoren: Hans Schober
• Verlag: Ernst & Sohn
• Sprache: Deutsch
• Produktform: Fester Einband
• Erschienen: 01.08.2015
• EAN: 9783433031209
• ISBN: 978-3-433-03120-9
• Seiten: 256
• Abmessung: 217 mm x 22 mm x 277 mm
• Gewicht: 1090 g
• Illustration: 273 Farbabb., 11 Tabellen
• Themen: Naturwissenschaften, Medizin, Informatik, Technik > Technik > Bau- und Umwelttechnik; Architektur, Hochbau, Tragwerk, Bauentwurf, Tragwerke, Kuppelbau, Bauingenieur- u. Bauwesen, Tief- u. Hochbau / Massivbau, Spezialthemen Architektur, Allg. Bauingenieur- u. Bauwesen, Schalentragwerk, Netzkuppel