Ästhetik des ressourceneffizienten Bauens
Figure: ILEK, Universität Stuttgart
Figure: ILEK, University of Stuttgart
Figure: ILEK, University of Stuttgart
Figure: ILEK, University of Stuttgart
Figure: Bauverlag BV GmbH
Der Rosenstein-Pavillon ist eine leichte Betonschale, die beispielhaft zeigt, wie wir unsere gebaute Umwelt durch Design ressourceneffizienter gestalten können. Entworfen für eine Ausstellung im Stuttgarter Schloss Rosenstein, verbindet der Pavillon die Forschung zur Materialeinsparung mit bionischen Konstruktionsprinzipien, die sowohl technisch effiziente als auch ästhetisch ansprechende Gebäude entstehen lassen.
Der Rosenstein-Pavillon (Abb. 1) wurde für die Ausstellung „Baubionik – Biologie beflügelt Architektur“ im Museum Schloss Rosenstein in Stuttgart entworfen und gebaut. In der Ausstellung wurden die Forschungsergebnisse des Sonderforschungsbereichs TRR-141 „Biological Design and Integrative Structures“ vorgestellt, der auf die Entwicklung bioinspirierter technischer Lösungen für eine nachhaltige gebaute Umwelt abzielte. In diesem Rahmen demonstrierte der Pavillon, wie die Umsetzung biologischer Konstruktionsprinzipien die Leistungsfähigkeit von Tragwerken verbessern kann. Inspiriert von Knochen und Exoskeletten, wurde die Struktur des Rosenstein-Pavillons durch die Verteilung des Materials gemäß den wirkenden Beanspruchungen optimiert. So konnte sein Gewicht gegenüber dem einer massiven Schale um 40 % reduziert werden, ohne die Tragfähigkeit zu beeinträchtigen.
Forschungskontext
Das Konzept des Pavillons basiert auf der Forschung im Bereich der sogenannten Gradientenbetone, die seit mehreren Jahren am Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) der Universität Stuttgart unter der Leitung von Werner Sobek durchgeführt wird. Diese Forschung wurde als Antwort auf den übermäßigen Verbrauch natürlicher Rohstoffe und die ökologischen Folgen der Zementproduktion initiiert.
Die Gradientenbetontechnologie ist eine integrierte Lösung zur Gewichtsminimierung von Bauteilen, bei der die mechanischen Eigenschaften des Betons gezielt an ein Lastprofil angepasst werden. Solche Bauteile können mit gradierten Leichtzuschlägen (Abb. 4a), Betonhohlkugeln (Abb. 4b) oder mit speziellen Schalungstechniken (Abb. 4c) hergestellt werden. Jüngste Untersuchungen an biegebeanspruchten Bauteilen wie Balken und Decken haben gezeigt, dass die funktionale Gradierung eines Bauteils zu einer Gewichtsreduzierung von bis zu 40 % führen kann, ohne dabei die Tragfähigkeit zu beeinträchtigen. Anhand des Rosenstein-Pavillons sollte das Potenzial der funktionalen Gradierung als ressourcenschonende Strategie für das gesamte architektonische Objekt untersucht werden.
Projektkontext
Der Rosenstein-Pavillon wurde als zentrales Objekt in einem Ausstellungsraum konzipiert, in dem Strukturprinzipien von leistungsfähigen pflanzlichen und tierischen Geweben präsentiert wurden. Als Grundlage für das Gestaltungskonzept des Pavillons wurde die biologische Strategie der Strukturoptimierung als natürliches Beispiel für die Ressourceneffizienz im Bauwesen gewählt. Darüber hinaus wurde der Entwurfsprozess selbst von der Einheit von Form und Funktion in der Natur als Ergebnis der Morphogenese inspiriert, wobei Form, Struktur und Materialverteilung integrativ entwickelt wurden ...
Den vollständigen Text lesen Sie im Jahrbuch Beton Bauteile 2019 (s. u.).
