Award / Auszeichnung (auch für Studenten) | 01/2017
competition campus 2017
©Denis Hitrec
Asymptotische Gitterschale
Gewinner Studentenarbeiten
Preisgeld: 600 EUR
Technische Universität München | TUM | TU München
Universitäten / Hochschulen
Student*in Architektur
Erläuterungstext
Das Projekt in einem Satz:
Der Entwurf untersucht eine neue Konstruktionsmethode für Gitterschalen. Gerade Streifen entlang den geometrischen Schmieglinien ermöglichen der Konstruktion eine zweifach gekrümmte Struktur.
Projektbeschreibung:
Im Sommersemester 2016 fand an der Technischen Universität München das jährliche Forschungsprojekt "Experimental Structures" statt. Unter dem Thema "Gridshells" wurden neue Konstruktionsmethoden für zweifach gekrümmte Flächentragwerke entwickelt. Ziel war es, einen Forschungspavillon für die Structural Membranes Conference 2017 in München zu entwerfen.
Asymptotische Linien stellten sich als besonders vorteilhaft für die Herstellung heraus. Diese spezielle Art von Raumkurven existiert nur auf gegensinnig gekrümmten Flächen, wie z.B. Sattelflächen oder Minimalflächen. Sie haben die besondere Eigenschaft, keine normale Krümmung aufzuweisen. Modellieren wir einen aufrecht stehenden Streifen entlang einer Schmieglinie, so ist dieser nicht nur in die Ebene abwickelbar. In ausgerolltem Zustand hat er keinerlei Krümmung, sondern verläuft gerade.
In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Statik, Prof. Bletzinger, wurde die dort entstandene Software "TeDa" genutzt, um Minimalflächen als digitale NURBS-Surface zu modellieren. Zusätzlich wurde ein rekursiver Algorithmus entwickelt, welcher es ermöglicht die Schmieglinien auf einer Entwurfsfläche mit hoher Genauigkeit zu zeichnen.
Mithilfe dieses digitalen Entwurfsprozesses wurde der "Asymptotic Pavilion" entwickelt. Ein Prototyp wurde als 2,4 x 1,4 x 1,0 m großes Modell (Maßstab 1:5) aus Buchen-Funier gebaut. Dabei erwiesen sich die geometrischen Vorteile als unersetzbar. Der gerade Zuschnitt ermöglicht einen hoch effizienten, materialsparenden Zuschnitt. Die Kontenpunkte konnten mit minimalem Aufwand geschlitzt werden.
Während der Projektplanung geht die Forschungsarbeit weiter. Der Gestaltung sind hierbei keine Grenzen gesetzt: vom Möbeldesign bis hin zum Stadion ist der konstruktive Vorteil asymptotischer Linien nutzbar.
Der Entwurf ist Teil des Forschungsprojektes "Repetitive Surface Structures", das am Lehrstuhl für Tragwerksplanung vorangeht:
Lehrstuhl für Tragwerkspanung
Prof. Dr.-Ing. Rainer Barthel
Forschungsprojekt: Repetitive Surface Structures
Dipl.-Ing. Eike Schling
Der Entwurf untersucht eine neue Konstruktionsmethode für Gitterschalen. Gerade Streifen entlang den geometrischen Schmieglinien ermöglichen der Konstruktion eine zweifach gekrümmte Struktur.
Projektbeschreibung:
Im Sommersemester 2016 fand an der Technischen Universität München das jährliche Forschungsprojekt "Experimental Structures" statt. Unter dem Thema "Gridshells" wurden neue Konstruktionsmethoden für zweifach gekrümmte Flächentragwerke entwickelt. Ziel war es, einen Forschungspavillon für die Structural Membranes Conference 2017 in München zu entwerfen.
Asymptotische Linien stellten sich als besonders vorteilhaft für die Herstellung heraus. Diese spezielle Art von Raumkurven existiert nur auf gegensinnig gekrümmten Flächen, wie z.B. Sattelflächen oder Minimalflächen. Sie haben die besondere Eigenschaft, keine normale Krümmung aufzuweisen. Modellieren wir einen aufrecht stehenden Streifen entlang einer Schmieglinie, so ist dieser nicht nur in die Ebene abwickelbar. In ausgerolltem Zustand hat er keinerlei Krümmung, sondern verläuft gerade.
In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Statik, Prof. Bletzinger, wurde die dort entstandene Software "TeDa" genutzt, um Minimalflächen als digitale NURBS-Surface zu modellieren. Zusätzlich wurde ein rekursiver Algorithmus entwickelt, welcher es ermöglicht die Schmieglinien auf einer Entwurfsfläche mit hoher Genauigkeit zu zeichnen.
Mithilfe dieses digitalen Entwurfsprozesses wurde der "Asymptotic Pavilion" entwickelt. Ein Prototyp wurde als 2,4 x 1,4 x 1,0 m großes Modell (Maßstab 1:5) aus Buchen-Funier gebaut. Dabei erwiesen sich die geometrischen Vorteile als unersetzbar. Der gerade Zuschnitt ermöglicht einen hoch effizienten, materialsparenden Zuschnitt. Die Kontenpunkte konnten mit minimalem Aufwand geschlitzt werden.
Während der Projektplanung geht die Forschungsarbeit weiter. Der Gestaltung sind hierbei keine Grenzen gesetzt: vom Möbeldesign bis hin zum Stadion ist der konstruktive Vorteil asymptotischer Linien nutzbar.
Der Entwurf ist Teil des Forschungsprojektes "Repetitive Surface Structures", das am Lehrstuhl für Tragwerksplanung vorangeht:
Lehrstuhl für Tragwerkspanung
Prof. Dr.-Ing. Rainer Barthel
Forschungsprojekt: Repetitive Surface Structures
Dipl.-Ing. Eike Schling
Beurteilung durch das Preisgericht
Dieser Forschungspavillon entwickelt die von Frei Otto entworfenen gebogenen Gitterschalen weiter. Die Umsetzung des Prinzips einer zweifach gekrümmten Struktur entlang asymptotischer Schmieglinien beeindruckte die Jury so sehr, dass die Arbeit des Studenten Denis Hitrec von der TU München den 1. Preis in der Kategorie Studentenarbeiten erhält. „Es ist nicht nur eine gewöhnliche Steckarbeit mit geraden Flächen, was anspruchsvoll genug wäre, sondern die Flächen sind auch noch gebogen. Das ist alles andere als trivial“, erklärt Jurymitglied Martin Ostermann von magma architecture 1-13013. Der Pavillon ist nach Auffassung der gesamten Jury „parametrisch gut und clever“ ausgearbeitet. Überdies stellt er eine „spannende Schnittstelle zwischen Architektur und Ingenieurskunst“ dar, betont Jurymitglied Klaus Bollinger 7-82918. Interessant sei auch die Weiterführung der Forschungsarbeit durch die Übertragung der Struktur auf weitere Systeme von Möbeln bis Stadien – hier sind, laut Verfasser, keine gestalterischen Grenzen gesetzt.
©Denis Hitrec
©Denis Hitrec
©Denis Hitrec