Im chemischen und biologischen Zusammenhang definiert sich die Membran als eine durchlässige Abgrenzung zwischen einem System und der Umwelt. Überträgt man dies wörtlich in die Architektur, klärt sich die Bedeutung:
Membrane Architektur verwendet Segel, Kissen, Folien, etc. auf verschiedene Arten um ein System abzutrennen, vor den Umwelteinflüssen – Wind, Regen, Schnee, Sonne - zu schützen, ein Territorium abzugrenzen oder ein Bestehendes zu ergänzen.
Das Tragwerk besteht beispielsweise aus Stahlstützen, Stahlseilen und dem Flächenelement Membran. Die Membran muss vorgespannt werden um eine Grundstabilität zu erreichen. Das System ist auf Zug beansprucht.
Verwendung finden Membrane unter anderem in Stadien, Platzüberdachungen, Ausstellungs-zentren, Flughäfen, Ausstellungspavillons und - darauf liegt der Fokus dieser Arbeit - als Fassade bzw. Hülle. Entsprechend der Verwendung unterscheiden sich Membrankonstruktionen stark in Größe und Art der Ausführung.
Die Membranarchitektur erfordert die Berücksichtigung des Zusammenwirkens vieler Komponenten.
Da sie das äußere Erscheinungsbild eines bestehenden Gebäudes, eines Straßenzugs oder der unmittelbaren Nachbarschaft grundlegend ändern kann, steht am Anfang die prinzipielle Ausei-nandersetzung mit der Funktion der Hülle und Fassade im Stadt- und Straßenraum bis hin zu den ihr innewohnenden Schutzfunktionen und Nutzungsmöglichkeiten.
Da bei der Thematik „Bauen mit biegeweichen Tragelementen“ alle Parameter für eine uneingeschränkte Funktionalität reibungslos ineinander greifen müssen sollte sich der Entwerfende auch mit diesen nicht direkt mit der Architekur verbundenen Themen beschäftigen. Interdisziplinäres Denken ist unerläßlich und deshalb im Hochbau eine
Grundkonstante.
Der Hauptteil der Arbeit widmet sich eingangs den Anforderungen an das Entwerfen mit Membranen. Sozusagen eine Sammlung der wichtigsten Punkte, derer sich der Entwerfende bewußt sein sollte bevor der schöpferische Prozess beginnt.
Weiters finden sich Informationen über den Aufbau von ein- bzw.
mehrschaligen Membranfassaden hinsichtlich Nutzeranforderungen bezüglich der klimatischen Umgebungsbedingungen, Wärmeschutz, akustischen Aspekten und Brandschutz sowie membranumhüllten Gebäudesystemen.
Abschliessend wird auf die möglichen Strukturen eingegangen. Eine Auswahl an gebauten Beispielen veranschaulicht die theoretischen Ausführungen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung
1.1 Fassade & Hülle im Kontext der Öffentlichkeit
1.2 Gestalten mit Membranen - eine Verbindung von Kreativität & Technik
2. Funktionen der Fassade & Hülle in der Architektur
2.1 Hochbautechnische Anforderungen aus bauphysikalischer Sicht
2.2 Fassade und Tragwerk
2.3 Ausstattungsmöglichkeiten
3. Kunststoff - materialtechnische Grundlagen
3.1 Membranwerkstoffe in Bezug auf den werkstoffgerechten Enwurf
3.1.1 Gewebe
3.1.2 Folien
4. Anforderungen an das Entwerfen mit Membranen
4.1 Formfindung und Tragverhalten
4.2 Anforderungen an das Entwerfen mit Geweben
4.3 Anforderungen an das Entwerfen mit Folien
5. Aufbau von Membranfassaden
5.1 Nutzeranforderungen bezüglich Bauphysik
5.1.1 Klimatische Umgebungsbedingungen
5.1.2 Wärmeschutzstrategien
5.1.3 Akustische Aspekte
5.1.4 Brandschutz und Brandverhalten
5.1.5 Membranumhüllte Gebäudesysteme
5.2 Die einschalige Membranfassade
5.3 Die mehrschalige Membranfassade
6. Strukturen von Membranfassaden
6.1 Modulare Strukturen
6.1.1 Form und Vorspannung
6.1.2 Gebaute Beispiele
6.2 Weit gespannte Strukturen
6.2.1 Form und Vorspannung
6.2.2 Gebaute Beispiele
6.3 Luftgestützte Strukturen
6.4 Ausblick und Vision
Zielsetzung & Themen
Die Diplomarbeit untersucht die systematischen und strukturellen Grundlagen von Membranfassaden und Membranhüllen. Ziel ist es, ein Verständnis für das Entwerfen mit biegeweichen Tragelementen zu vermitteln, wobei die bauphysikalischen Anforderungen sowie die materialtechnischen Möglichkeiten von Kunststoffen in den Fokus rücken, um so eine fundierte Basis für den schöpferischen Prozess zu schaffen.
- Architekturtheoretische Einordnung von Membranen als Gebäudehülle.
- Materialkunde: Einsatz von Geweben und Folien sowie deren Beschichtungen.
- Bauphysikalische Leistungsfähigkeit: Wärmeschutz, Akustik und Brandschutz.
- Strukturtypen: Von modularen Systemen bis hin zu weit gespannten und luftgestützten Konstruktionen.
- Analyse gebauter Beispiele als Veranschaulichung der theoretischen Ansätze.
Auszug aus dem Buch
1.2 Gestalten mit Membranen - eine Verbindung von Kreativität & Technik
Wie Prof. Dipl. Arch. Marc Meyer, Professor für Architekturtheorie an der Hochschule für Technik Zürich, 2001 postulierte, ist eines der größten Themen in der Architektur die Oberfläche.
Materialien werden verändert, beinahe bis zur Unkenntlichkeit verfremdet - wie mittels Glasfasern „durchscheinender“ Beton - teilweise ihrer innewohnenden Bedeutung beraubt. Was einmal massiv und gewichtig war und wirkte, kann heute leicht und luftig daherkommen. Geschwungene „Betonschalen“ und aufgrund ihrer Größe sehr verdichtet wirkende Stahl-Glas-Skelettbauten - beinahe alles ist möglich.
Man kann behaupten, wir befinden uns momentan in einer Phase in der die Materialtechnik jeden Bereich der Architektur durchdringt.
Architektur ist mehr als bloßes Design oder „kunstvoll tätowierte Kisten“. Die Architektur hat nach Jaques Herzog eine neue Dreieinigkeit: Struktur - Raum - Fassade
Genau diese Dreieinigkeit hat besonders die Membranarchitektur inne.
Aber ist dieses Architekurverständnis wirklich neu?
Bezogen auf Membrankonstruktionen, ist das Entwerfen mit biegeweichen Tragelementen tatsächlich ein neuer Trend?
Ein Rückbesinnen auf Gottfried Sempers (1834 - 1879) Schriften zeigt, dass dem nicht so ist. Er führt sämtliche künstlerische Techniken auf die Textilkunst zurück:
„Unter diesen beiden Künsten (Textile Kunst und Keramik; mm/hg) gebührt aber wieder der textilen Kunst der unbedingte Vorrang, weil sie sich dadurch gleichsam als Urkunst zu erkennen gibt, dass alle Künste, die Keramik nicht ausgenommen, ihre Typen und Symbole aus der textilen Kunst entlehnten, während sie selbst in dieser Beziehung ganz selbständig erscheint und ihre Typen aus sich heraus bildet oder unmittelbar der Natur abborgt.“
Für Semper hat die Architekur ihren Ursprung im Pferch und im Zelt. Man könnte sagen, für ihn war Architektur eine Art von Bekleidung. Daher kommt wahrscheinlich auch seine überlieferte Überzeugung, dass die Hauptaufgabe nicht tragender Wände wäre daran Teppiche anzubringen bzw. eine Trennwand ein metaphorischer Wandteppich ist.
Während Semper teilweise in archäologischen Funden Nähe zur textilen Ornamentik suchte, kehrt die Membranarchitektur wieder zur Semperschen Urform der Architektur zurück. Das Membranmaterial wirkt als das was es ist: eine leichte, massearme nicht ultimative Grenze zur Umwelt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einführung: Das Kapitel beleuchtet die architekturtheoretische Bedeutung von Kunststoffen und die historische Entwicklung des Membranbaus im Kontext von Architektur und Gesellschaft.
2. Funktionen der Fassade & Hülle in der Architektur: Hier werden die begrifflichen Grundlagen sowie die primären funktionalen Anforderungen an Gebäudehüllen hinsichtlich Bauphysik und Tragwerk dargelegt.
3. Kunststoff - materialtechnische Grundlagen: Dieser Abschnitt behandelt die industrielle Herstellung, Eigenschaften und Verwertungsmöglichkeiten von Membranwerkstoffen wie Geweben und Folien.
4. Anforderungen an das Entwerfen mit Membranen: Das Kapitel erläutert die Prinzipien der Formfindung, Vorspannung sowie Fügetechniken für verschiedene Membrankonstruktionen.
5. Aufbau von Membranfassaden: Hier werden komplexe Systeme wie mehrschichtige Membranfassaden und deren bauphysikalische Optimierung (Wärme, Schall, Brandschutz) detailliert analysiert.
6. Strukturen von Membranfassaden: Das Hauptkapitel klassifiziert verschiedene Tragstrukturen wie modulare, weit gespannte und luftgestützte Systeme anhand von gebauten Fallbeispielen.
Schlüsselwörter
Membranfassade, Membranhülle, Leichtbau, Kunststoff, ETFE, PTFE, Gewebe, Folien, Bauphysik, Vorspannung, Tragstruktur, Nachhaltigkeit, Energieeffizienz, Membranarchitektur, Fassadentechnik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Systematik und den konstruktiven Strukturen von Membranfassaden und Gebäudehüllen unter Verwendung von Kunststoffmembranen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Felder umfassen Materialtechnologie von Kunststoffen, bauphysikalische Anforderungen an Gebäudehüllen, Entwurfsprinzipien für Membrankonstruktionen sowie architektonische Umsetzungsstrategien.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, eine umfassende Übersicht über die Anforderungen und Möglichkeiten beim Entwerfen mit Membranen zu erstellen, um Architekten als Entscheidungsgrundlage für formaktive Bauweisen zu dienen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literatur- und Grundlagenanalyse, ergänzt durch die Untersuchung und Dokumentation zahlreicher realisierter Beispiele.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert die Anforderungen an das Entwerfen mit Geweben und Folien, den Aufbau von mehrschichtigen Fassadensystemen und klassifiziert verschiedene Tragstrukturen wie modulare oder luftgestützte Konstruktionen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Membranarchitektur, Leichtbau, Vorspannung, bauphysikalische Leistungsfähigkeit, ETFE, PTFE und die Integration technischer Anforderungen in den Entwurfsprozess.
Wie unterscheidet sich die Arbeit von rein technischen Handbüchern?
Die Arbeit verbindet technische Daten und bauphysikalische Fakten mit einer architekturtheoretischen Reflexion über die Rolle der Membran als Grenze zwischen Innenraum und Umwelt.
Welche Rolle spielen die zahlreichen Fallbeispiele?
Die Beispiele dienen als Veranschaulichung der theoretischen Konzepte und zeigen die Anwendungsmöglichkeiten von Membranen in der Praxis, etwa bei der Sanierung oder bei temporären Projekten wie dem "Badeschiff" in Berlin.
Wie geht die Autorin mit dem Aspekt der Nachhaltigkeit um?
Die Arbeit diskutiert kritisch die Recyclingfähigkeit von Verbundmaterialien und beleuchtet Ansätze zur stofflichen und thermischen Verwertung von Kunststoffabfällen.
- Citation du texte
- Anna-Vera Deinhammer (Auteur), 2011, Zur Systematik und Struktur von Membranfassaden und Membranhüllen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/175822
