Textiler Hybrid M1: La Tour de l'Architecte

Das Projekt “La Tour de l'Architecte” beschäftigt sich mit der Überdachung und räumlichen Gestaltung eines gleichnamigen Turmes in Monthoiron, Frankreich. Dieser Steinturm stammt aus dem 16. Jahrhundert und wurde nachweislich von Leonardo da Vinci entworfen.

Im Wintersemester 2011/2012 haben sich Studenten unter Anleitung von Mitarbeitern des ICD (Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung) und des ITKE (Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen) mit dem Entwurf einer Überdachung und der räumlichen Gestaltung des Turmes beschäftigt. Im Rahmen zweier aufeinanderfolgender Seminare im Sommersemester 2012 sollte das darin entwickelte Konzept nun umgesetzt werden. In einem ersten Schritt wurde ein repräsentativer Pavillon für die eigentliche Turmüberdachung ausgearbeitet. Die bereits erarbeitete Entwurfsstrategie wurde dabei weiter ausgearbeitet und auf die Gestaltung einer temporären Ausstellung im Eingangsbereich des Turmes angesetzt. Die Vorfertigung der benötigten Baukomponenten fand in der zweiten Hälfte des Sommersemesters in Stuttgart statt. Anschließend wurde das Projekt in Monthoiron während einer einwöchigen Exkursion im August 2012 umgesetzt.

Durch die Integration neuer Technologien in Membranstrukturen wurde im Entwurf „Spatial Intensifiers“ versucht, den Formenkatalog klassischer Membranstrukturen zu erweitern, die Effizienz durch in sich kurzgeschlossen vorgespannte Systemen zu verbessern sowie die räumlichen Qualitäten auf bestimmte Parameter hin zu beeinflussen. Der Entwurf basiert auf Untersuchungen der Integration von biegeaktiven Elementen und multidimensionaler Membranen („Deep Surface“). Dabei wird das Ziel verfolgt komplexe und hoch integrative Gleichgewichtssysteme durch Koppeln elastisch verformter Stäbe mit mehrlagigen Membranflächen zu bilden. Dies ermöglicht neben der strukturellen Integration auch eine funktionale Integration in die verschiedenartig materialisierten und geometrisch orientierten Membranflächen. Dadurch konnte das Materialsystem neben der reinen Hüllfunktion noch zwei weiteren Funktionen übernehmen: die Lichtlenkung und -streuung sowie die Schalldiffusion.

Als Standort für den Entwurf dient eine historisch und strukturell sensible Turmruine in Monthoiron, Frankreich. Der Turm basiert auf einem Entwurf von Leonardo da Vinci aus dem 16. Jahrhundert, was den Besitzer auf die Idee brachte, den Turm für Ausstellungen nutzbar zu machen. Auf Basis eines Raumprogrammes wurden unterschiedliche Räume und deren Qualitäten definiert. Die biegeaktive Membranstruktur sollte diese Qualitäten fördern. Die globale Form der Membran basiert auf den Geometrien der Biegeelemente, welche durch Kurzschließen der Kräfte eine Minimierung der Lasten auf den Bestand bewirken. Die Struktur untergliedert sich im Detail in kleinere Zellen. Je nach Funktion des Raumes sollen durch diese “Deep Surface-Zellen“ unterschiedliche Qualitäten, wie Licht, Akustik und Raumabschluss, beeinflusst werden.

Im Rahmen des Projektes M1 sollte nun ein repräsentativer Pavillon für die eigentliche Turmüberdachung entwickelt und gebaut werden. Die bereits erarbeitete Entwurfsstrategie wurde dabei weiter ausgearbeitet und auf die Gestaltung einer temporären Ausstellung im Eingangsbereich des Turmes angesetzt.

Wissenschaftliches Ziel des Projektes war die Erweiterung des Möglichkeitenraumes von Membrankonstruktionen durch die Hinzunahme neuartiger integraler Tragsysteme und mehrdimensionaler Flächen („deep surface“). Die geringe Dicke von Membranwerkstoffen führt meist zu unbefriedigenden akustischen und thermischen Eigenschaften in geschlossenen Räumen. Obwohl Membranen zu den Leichtbauweisen gehören, erfordern sie oft erhebliche Sekundärstrukturen zur Verankerung des Systems. Genau diesen Aspekten soll durch die Verwendung von mehrschichtigen ‚deep-surface‘-Strukturen und darin integrierten biegeaktiven Elementen entgegengewirkt werden, was die Entwicklung komplexer Raumformationen ermöglicht.

Der Beweis, dass sich eine komplexe Konstruktion, im Gleichgewicht aus elastischer Biegung und Zugvorspannung, digital planen lässt, konnte erbracht werden. Dabei trugen alle Bauteile im zusammengesetzten Gefüge ihren planungsmäßigen Beitrag zur vorhergesagten Gesamtgeometrie bei.

Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD)
Prof. Achim Menges
Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE)
Prof. Jan Knippers

Wissenschaftliche Leitung

Computerbasiertes Entwerfen, Programmierung von Materialmorphologien, und Experimente in textilen Material Systemen
Sean Ahlquist

Strukturiertes Design, Programmierung der Formfindung und Strukturanalyse, und Materialprüfung
Julian Lienhard

Konzept

David Cappo, Angel Pontes, Andreas Schoenbrunner

Entworfsplanung, Ausführungsplanung, Realisierung

Markus Bernhard, David Cappo, Celeste Clayton, Oliver Kaertkemeyer, Hannah Kramer, Andreas Schoenbrunner

Förderer

DVA Stiftung
The Serge Ferrari Group
Esmery Caron Structures
“Studiengeld zurück”, University of Stuttgart

CG Tec GmbH Carbon- und Glasfasertechnik (Carbonscout)
Fibrolux GmbH
PENN Textile Solutions
Sika AG

Kunde

The Armbruster Family, La Tour de L’Architecte