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Prototower 01

DRX 2012

Prototower 01 –Modulare Sattelflächenstruktur

Das Tragwerk dieses Hochhaus-Prototyps basiert auf einer modularen Schalenkonstruktion. Die Gesamtgeometrie wird durch eine Stapelung von 4 sattelförmigen Modulen erreicht. Die Form jedes Moduls wurde mit Hilfe verschiedener Flächenminimierungsalgorithmen entwickelt (Federenergie-, Flächen- & Dirichiletminimierung). Der Effekt dieser Minimierung ist vergleichbar mit dem Verhalten eines Seifenfilms. Wie in der Natur hängt auch im digitalen Modell die Form der berechneten Fläche maßgeblich von den Randbedingungen ab. Durch das Variieren dieser Randbedingungen konnte die Sattelform entwickelt und an ihre jeweiligen tragwerkstechnischen Bedingungen angepasst werden. Es wurden ausführliche Simulationen der Auswirkungen der Formveränderungen auf das Tragverhalten durchgeführt und ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen waren für die Entwicklung der Gesamtgeometrie maßgeblich.
Parallel wurde untersucht in wie weit sich die Einführung von Geschossplatten positiv auf die Gesamtsteifigkeit – insbesondere in horizontaler Richtung – auswirkt. Das Resultat ist eine sehr leichte Schale mit einer maximalen Stärke von 2m am unteren Rand, die ohne einen zusätzlichen, aussteifenden Kern funktioniert.
Die Konzept der „Formfindung“ – also die Herleitung einer Form aus den auf sie wirkenden Kräften – hat lange Tradition in der Architektur. Frei Otto  erhielt weltweiten Bekanntheitsgrad für seinen Beitrag zum Olympiastadion in München. Kein anderer steht für das „Prinzip Leichtbau“ wie er. Der italienische Ingenieur Sergio Musmeci (1926-81) ist ebenfalls eine zentrale Figur in diesem Bereich der Ingenieurswissenschaften und realisierte Schalentragwerke wie den Viadukt über den Fluss Basento (1967-74) in Potenza. Rückblickend lässt sich feststellen, dass mit Hilfe eines Formfindungsansatzes entwickelte Tragwerke zum größten Teil als horizontal (gespannte oder druckbelastete) Strukturen realisiert wurden. 
Im Rahmen dieses Projektes wurden zahlreiche historische Beispiele für Formfindungsprozesse untersucht und für die Modellentwicklung sowie Simulation eines vertikal gerichteten Prototypen herangezogen. Der entwurfsmethodische Ansatz basiert auf dem gleichen Prinzip der Kräfteumkehr, wie er im Entwurfsprozess solch prominenter Bauwerke wie der Sagarada Familia in Barcelona oder Heinz Isler’s Schalen in der Schweiz Verwendung fand.