Charles von Büren Gestaltungsvielfalt im Ingenieur-Holzbau Springer Basel AG Umschlagabbildung: Innenraum der Marktkirche von Rouen, Frankreich. Tragwerk der Dachkonstruktion. Photo Candelier-Brumaire, Ezy-sur-Eure CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Büren, Charles von: Funktion & [und] Form: Gestaltungsvielfalt im Ingenieur-Holzbau I Charles von Büren. Basel ; Boston ; Stuftgart: Birkhäuser, 1985. ISBN 978-3-0348-6252-3 Die vorliegende Publikation ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form-durch Photokopie, Mikrofilm oder andere Verfahren-reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere Datenverarbeitungsanlagen, verwendbare Sprache übertragen werden. © Springer Basel AG 1985 Ursprünglich erschienen bei Birkhäuser Verlag Basel 1985 Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1985 ISBN 978-3-0348-6252-3 ISBN 978-3-0348-6251-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-0348-6251-6 8 Bauen mit Holz im Wandel der Zeit 99 Ausstellungen, Veranstaltungen 12 Mühlen und mechanische Werke 100 Multi halle, Mannheim, BRD 12 Schiffe und Dächer 104 Galleria-Messe, Frankfurt, BRD 14 Tempel und Kirchen 106 Tropicarium, Monheim, BRD 20 Brückenbauten 108 Ausstellungshalle Euroflor, Dortmund, BRD 26 Wettstreit der Baustoffe 110 Ta coma-Dome, Washington, USA 27 Wissenschaft, Industrie und Holzbau 114 Ausstellungs-Kuppel Phänomene, Zürich, 28 Statische Berechnung als Grundlage Schweiz 30 Bautechnische Erfahrung ... 116 Seeparksaal Arbon, Schweiz 34 und Entwicklung aus der Forschung 120 Messehallen Klagenfurt, Österreich 36 Zusammenspiel von Materialien und Kräften 123 Unterricht 39 Holzverbindungen: Struktur und Funktion 124 Gymnasium, Oberhoching bei München, BRD 40 Form und Gestalt 126 Hunt Junior HighSchool, Tacoma Inhalt 42 Raumgestalt und Konstruktion (Wash.), USA 46 Architekt und Ingenieur: Ingenieur-Architektur 128 Membrandach Pädagogische Hochschule, 48 Ingenieur-Holzbau: Konstruktion und Form Ludwigsburg, BRD 51 Zu neuen Horizonten 130 Rudolf Steiner Seminar, Järna, Schweden 56 Bildnachweis 132 Pavillon Pratt-lnstitut, Brooklin, USA 134 Hörsaalgebäude der Universität Reims, Frankreich 57 Gestaltungsvielfalt im Ingenieur-Holzbau 139 Sport 58 Tragwerke und Dachformen 140 Eis-Sporthalle, Davos, Schweiz 144 Squash-Halle, München-Pasing, BRD 61 Industrie, Gewerbe, Verkehr 146 Hallen- und Freibad, Kochel am See, BRD 62 Abfall-Recycling-Anlage, Wien, Österreich 148 Reithalle, München-Riem, BRD 66 Lager- und Produktionshalle, Galgenen, 150 Sportanlage, Verbier, Schweiz Schweiz 154 Kunsteisbahn, Bern, Schweiz 68 Plattform für elektronische Tests, Kirtland Air 156 Schwimmhalle, Brown University, Force Base, New Mexico, USA Providence, USA 69 Bürohaus für den Hagedone-Verlag, Creur 158 Pavillon einer Pharmafabrik, Pasadena, USA d'A lene, ldaho, USA 160 Erholungszentrum, Neusiedl am See, 70 Forschungsbau ökologisches Bauen mit Österreich natürlichen Formen, Hahnwald, BRD 162 Tennishalle, Teufenthal, Schweiz 72 Bahnstation, Humppila, Finnland 164 Sportpalast, Limoges, Frankreich 74 Themse-Sperre vor London, England 166 Kunsteisbahn, Zuchwil, Schweiz 76 Brückenbauten und Holz 168 Hallenbad Greve, Dänemark 78 Lehrgerüst, Rotbachbrücke, Schweiz 170 Olympia-Radstation, München, BRD 80 Panoramabrücke, Wörthersee, Velden, Schweiz 173 Material und Werkstoff Holz 82 Dörflibrücke, Eggiwil, Schweiz 173 Wachstum 85 Kirchen 175 Bautechnische Eigenschaften 86 Kirche Rautivaara, Finnland 175 Ein Leichtgewicht mit großen Kräften 88 Griechisch-Orthodoxe Kirche, 176 Holzfeind Wasser lndianapolis, USA 177 Holzfeinde Pilz und Käfer 90 Congregational Church, California, USA 177 Holzfeind Feuer 92 Gottsunde Kirche, Uppsala, Schweden 178 Holzbau verlangt Überlegung 96 Markthalle und Marktkirche, Rouen, 179 Benutzte Literatur Frankreich 180 Holzinformation Das Wort, die Technik sei dazu da, die von der Natur 6 offen gelassenen Lücken zu schließen, trifft auch für das Bauen zu. Beim Holzbau schließt sich sinngemäß der Kreis: Technik mit einem Baustoff aus der Natur. Das Thema der vorliegenden Publikation ist der Holzbau, speziell der lngenieurholzbau, die weitgespannten Trag werke aus Holz. Architektur, und damit eine Baukultur, kann durchaus auch bei Bauaufgaben mit völlig profaner Bestimmung entstehen. Nun läßt sich aber über Ge schmack und Gestaltung endlos streiten - zu dieser Dis kussion will <Funktion & Form> indes nur am Rande beitra gen. Immerhin: im Ingenieurholzbau wurden stets wieder bauliche Leistungen erbracht, um die es nicht selten und nach meiner Meinung zu Unrecht allzu still geblieben ist. FUNKTION & FORM Doch stellen auch rein bautechnische Leistungen, wenn sie in Form und Funktion herausragend sind, immer ein Stück Architektur dar. Dies gilt selbst dann, wenn ihre Entwerfer nur wenig oder gar nichts mit bahnbrechender Formgebung im Sinn hatten-und vielmehr Erfinderisches und klares Konstruieren ihr Ziel war. Bauten entstehen in einem recht komplexen Prozeß. Ihre Zweckbestimmung, die bestehende Bauordnung, Zwang zur Sparsamkeit oder der Hang zur Repräsentation, die Materialwahl bei der Primärkonstruktion, der Bauhaut und dem Ausbau, Klima und Baugrund oder bestehende Bauten in der Nachbarschaft- alle diese Umstände und zeitweilig noch einige dazu, bestimmen die Gestalt eines Baus-ganz abgesehen vom Können des Architekten und vom Wollen des Bauherrn. Holzkonstruktionen machen hier keine Ausnahme. Aller dings zwingt der Werkstoff Holz besonders dann, wenn er als Tragwerk sichtbar bleibt, zu außerordentlicher konstruktiver und gestalterischer Disziplin. Selbstver ständlich kann auch eine einfache, ja simple Bauform die richtige Lösung sein. Unter einem Hallendach aus in Serie aneinander gereihten, brettschicht-verleimten Bögen kann allerlei geschehen: ob hier Tennis gespielt, Salz gelagert oder Lastwagen repariert werden, ändert an Zimmerleute Konstruktion und Form nicht viel und ist auch von außen und ihr Werkzeug kaum abzulesen- außer auf dem Hinweisschild am Ein (um 1650) gang. Doch bleibt bei einem derartigen Bau, selbst wenn er korrekt geplant und ausgeführt wurde, ein ungutes Gefühl: Hier wurde ja eben nicht die Kunst des Weglos sens geübt. Hier war gar nie etwas zum Weglassen vor handen, weil von Haus nicht eben viel Inspiration dem Entwurf Pate gestanden hat. Da trifft wohl Ernst Blochs Wort vom abstrakten lngenieurstil, der auf keinen Fall qualitativ sei, zu. 7 Jedoch kann gerade auch bei Ingenieurbauten ein gutes tionsmaterial am Entstehen von <Funktion & Form> großen Stück Baukultur entstehen - wenn konstruktives Können Anteil: sich mit Formwillen verbindet und die vorgegebene Funk Soles Affentranger (Geschäftsführer des Schweizerischen tion zur bewußt erarbeiteten Form wird. Sicher: auch bei Zimmermeisterverbandes SZV, Zürich), Lisbeth Balslew wie selbstverständlich wirkenden Tragwerken sind immer Jörgensen (Samligen of Arkitekturtegninger, Kopenha in irgendeiner Weise Kompromisse zwischen den unter gen), Werner Blaser (Architekt und Publizist, Basel), Paul schiedlichen Randbedingungen geschlossen worden. Da Greiner (Zürich), Jan Hagstedt (T räinformation, Stock spielt vieles mit: Der Formwillen des Architekten, die holm), Dr. Peter Hahn (Bauhaus-Archiv, Berlin), Jürgen Gegebenheiten des Materials, organisatorische Anforde Hennicke (Institut für leichte Flächentragwerke [Frei rungen an den Raum, statisch-konstruktive Gegebenhei Otto], Stuttgart), Bruce E. Lyons (American Plywood ten- jede Bauaufgabe ist wieder neu und anders als die Association, Tacoma, USA), M. Leport (Compagnons du vorhergehende. Wie vielfältig, wie verschieden die Devoir, Paris), F. J. Lips-Ambs (Redaktor <Bauen mit Holz>, Lösungen beim lngenierholzbau aussehen können, das Karlsruhe), Paul T. Nicholas (American Institute of Timber will dieses Buch mit ausgewählten Beispielen zeigen und Construction, Colorado, USA), Marie-Jo Poisson-Nguyen außerdem die Entwicklung dieser Bautechnik allgemein (Pressestelle des CCI im (entre Georges Pompidou, verständlich skizzieren. Paris), Professor Dr. Helmuth Resch (Oregon State Uni versity, USA), Dr. Wendeli E. Rossman, (Architekt, Phoe Kein Sachbuch entsteht im Alleingang des Autors - das nix, Arizona, USA), Michael Ruppert (Deutsche Arbeits gilt auch für <Funktion & Form>. Mein Dank für tatkräftige gemeinschaft Holz, Düsseldorf), Dr. Gerhard Stindl (Bun Mitarbeit gilt in erster Linie dem Birkhäuser-Verlag und desholzwirtschaftsrat, Wien), Wolf Strauss (Verbände des seinen Mitarbeitern. Hans-Joachim Bender hat die Idee Bayerischen Zimmerer- und Holzbaugewerbes, Mün bereits im frühen Stadium mitgestaltet, unterstützt, geför chen), Marshall R. Turner (Western Wood Structures, dert und bis zur Drucklegung verständnisvoll begleitet. Oregon, USA), Tarmo Vilppula (Puuinformaatio, Hel Lala Felix besorgte geduldig das Lektorat und half tat sinki), Christion Waefler (Journalist, Zürich), Dkfm. Wolf kräftig bei der Beschaffung des Materials aus aller Welt. (Österreichischer Leimbauverband, Wien). Albert Gomm vereinigte mit großem Einfühlungsvermö Darüberhinaus habe ich von vielen Architekten, Ingenieu gen Text und Bild zu einer Einheit-er hat dem Band seine ren und Unternehmen kollegiale Mithilfe in Form von Gestalt gegeben. Carl Einseie und Hans-Peter Thür Plänen, Baubeschrieben und Illustrationen erhalten. Auch scheuten nicht das Risiko, diesen recht hölzigen Stoff zu ihnen gehört mein herzliches Dankeschön. verlegen. Ihnen allen gehört mein herzliches Dankeschön für ihr Die Publikation <Funktion & Form> ist allen jenen gewid Engagement, ohne das diese Publikation nie möglich met, die mit Sachverstand Erfahrung und unter mutigem, geworden wäre. Ebenfalls zu Dank verpflichtet bin ich persönlichem Einsatz diese großen Holzbauten erst mög dem Direktor der Schweizerischen Arbeitsgemeinschaft lich machen und errichten - den Zimmerleuten. für das Holz Lignum, Peter Hofer. Er hat mich für diese Arbeit das Lignum-Archiv benützen lassen und nur so war Im Frühjahr 1985 es mir möglich, zwischen Winter 1983/84 und Frühjahr Charles von Büren 1985 diese Publikation neben meiner sonstigen Pressear beit für die Lignum fertigzustellen. Ein weiteres Riesen merci auch an Ruth Schott- sie hat mir an langen Aben den die notwendige Ruhe zur Arbeit verschafft, Ideen beredet und beim administrativen Aufwand geholfen. Ohne die zahlreichen Informanten wären zudem die Bau ten nicht oder nur sehr unvollständig zu dokumentieren gewesen. Mein herzlicher Dank gehört auch ihnen, sie alle haben mit Ideen, Hinweisen und auch Dokumente- Ein Bau muß Nutzen, Dauer Holz dient seit Jahrtausenden als Rohstoff und Konstruk- 8 und Schönheit zugleich enthalten tionsmaterial für fast jeden Zweck: Für Gerätschaften Vitruv genauso wie für Bauten, vom kleinen Haus bis zur Groß konstruktion. So baute Noah nach biblischer Überliefe rung seine Arche aus Holz; im Buch Mose ist der Bauplan anschaulich beschrieben: «Mache Dir eine Arche von Gopherholz; mit Kammern sollst Du die Arche machen und sie von innen und von außen mit Harz verpichen. Dreihundert Ellen sei die Länge der Arche, fünfzig Ellen ihre Breite und dreißig Ellen ihre Höhe.» Wenn dieses Ellenmaß dem ursprünglichen Maß des Unterarms von rund 30 cm Länge entspricht, war also Noahs Arche stolze 10 0 m lang. Bauen mit Holz im Wandel der Zeit Tatsächlich gehört Holz zu den ältesten Baustoffen über haupt. Die Gründe dafür sind auch heute noch leicht nachzuvollziehen und einleuchtend: Holz läßt sich in vie lerlei Qualitäten und Arten verhältnismäßig leicht beschaffen, es wächst sozusagen vor dem Werkplatz. Der Baustoff aus dem Walde ist mit einfachen Mitteln leicht zu bearbeiten und gemessen an seinem Gewicht hoch belastbar. Kein Wunder also, wenn aus Holz seit jeher eine Unmenge von Dingen des täglichen Bedarfs herge stellt worden sind, wenn es nebst dem Stein das Baumate rial par Excellence gewesen ist - für kleine wie auch für große Konstruktionen. Selbstverständlich sind insbeson dere bei großen Holzbauten immer auch andere Materia lien mit im Spiel gewesen: Steine und Mauerwerk für Fundamente, Sockel und Wände; Ziegel als Abdeckung und Wetterschutz; auch Eisenteile für Beschläge oder als VerbindungsmitteL Wohl jeder greifbare oder neu ent deckte Stoff wurde irgendwann beim Bauen erprobt und eingesetzt. Doch darf der Beruf des Holzspezialisten, des Zimmermanns, als der des eigentlichen und ursprüngli chen Baumeisters und Generalunternehmers gelten. Der Zimmerer weiß einen Holzbau in seiner ganzen Struktur zu planen, er versteht die Grundlagen der darstellenden Geometrie und verfügt damit über räumliches Vorstel lungsvermögen. Seine praktische Erfahrung läßt ihn das Spiel der Kräfte in der Konstruktion abschätzen und auch die Eigenschaften des Werkstoffs Holz sind dem Zimmer mann bekannt. Diese el~mentaren Fähigkeiten zum Planen, Konstruieren und Bauen machten die Zimmerleute zu eigentlichen Bau meistern, ließen sie teilweise sogar überhaupt zu Gene ralunternehmern werden. Aber auch Spezialisten kristalli sierten sich aus der Zunft der Zimmerer heraus: neben dem ursprünglichen Häuserzimmermann entwickelten 9 sich verwandte und auch auf besonderen Gebieten tätige Berufszweige: so etwa der Schiffsbauer, der Maschinen zimmermann oder Mühlenbauer. Im Bergbau waren Zim merleute zur Absicherung der Stollen und Schächte tätig. Die Spezialisierung der Zimmerleute auf vielfältige Gebiete, wiederspiegelt die universellen Möglichkeiten der Holzverwendung und nicht zuletzt auch die ehemals leichte Verfügbarkeit des Baustoffs aus der Natur. Wer beim Wort Holzkonstruktion nur gerade an Häuser oder 2 Brücken denkt, engt diesen Begriff allzusehr ein. Auch auf Darstellung eines römischen Theaters auf der T rajansäule. Die Vorläufer der römischen Theater anderen Gebieten entwickelte sich nach und nach eine bauten aus Stein waren Holzkonstruktionen, welche raffiniert ausgeklügelte Holz-Konstruktions-Technik. mit leichten Dächern und auskragenden Sonnen segeln versehen waren-frühe weitgespannte Die bei Großkonstruktionen aus Holz gemachten Erfah Konstruktionen mit Holz: rungen - beim Mühlen- und Schiffsbau etwa - dürften 1 Segeldach an Seilen auch die Technik des Baus von Häusern, Brücken und 2 Vela an waagrechten Holzstangen 3 Sonnensegel mit Raffmechanismus über einem großen Hallen mehr oder weniger stark mitbestimmt , kleinen Holztheater haben. Aber auch Hilfskonstruktionen aus Holz, wie Lehr 4 Mögliche Halterungen für die Masten 5 Mögliche Konstruktion für ein Sonnensegel gerüste für Brückenbauten, stellen eigenständige und größerer Dimension über den Sitzstufen eines beachtliche Leistungen mit dem besonderen ästhetischen römischen Steintheaters Reiz einer kühnen und folgerichtig erstellten Konstruktion Verbürgt sind als leichte und demontierbare Dach konstruktionen Segelstangen und Zeltdächer. Un dar. Die aus der Handwerkstradition überlieferte, breit sicher ist indes, auf welche Weise die riesigen gefächerte Bauerfahrung der Zimmerleute befähigte seit Arenen in Rom, Nimes oder Orange überspannt jeher die Besten der Zunft zur Bewältigung großer Bau worden sind. Als wahrscheinlich gelten heute Schattendächer aus Holzmasten mit segelartigen aufgaben. Brücken, Türme, Hallen, weitgespannte Dach Verspannungen. stühle und auch Befestigungsbauten forderten nicht nur das vorhandene Können, sondern führten fortwährend auch zu neuen Entwicklungen im gestalterischen und kon struktiven Bereich. Die Grundlagen der Baustatik - der Bemessung und Berechnung von Tragwerken mit genügender Sicherheit diese Methoden sind heute als Theorie und Hilfsmittel für die Planung großer Tragwerke unentbehrlich. Bis vor rund 150 Jahren waren Bauen und Konstruieren im Blick auf die berechenbaren Sicherheiten der Statik mehr oder 4 weniger ganz auf Überlieferung und Erfahrung angewie sen. 1794 wurde in Paris die Ecole Polytechnique gegrün det und rund dreißig Jahre später erschien die erste zusammenfassende Darstellung der Baustatik und Festig keitslehre. Um so erstaunlicher und bewunderungswürdig wirken vor diesem Hintergrund die großen Holzkonstruk tionen alter Zeit. ln den nachfolgenden Ausführungen sind die eher abseits des eigentlichen Baugeschehens gelegenen Themen, wie etwa der Schiffs-, Mühlen- oder Bergbau nur kurz gestreift. Mehr zum Thema passen Kirchen, Hallen oder Tempelbauten und insbesondere im Brückenbau dürften die Wurzeln des heutigen Ingenieur-Holzbausam ehesten zu finden sein. 10 3 6 Arche Noah in der Darstellung von Malheus Merian Zimmerleute beherrschen die Grundlagen der Geo in »lcones Biblicae/Biblische Figuren«, Kupferslieh metrie und planen ihre Bauten und Konstruktionstei von 1625 le bis ins Detail auf dem Reißboden. 4 7 Der Werkstoff Holz war dort, wo er leicht verfügbar Holz gehört zu den ältesten Baustoffen überhaupt. war, für Geräte und Bauten allgegenwärtig. Bei Das mit einem Querbeil bearbeitete Ulmenholz mit diesen alten Heustadeln im Lötschental (Schweiz) einem Zapfenloch wurde in Thayngen-Weier gefun wurde von der Grundkonstruktion bis zum Türbe den. Es stammt aus der Jungsteinzeit, ca. 3000 schlag sozusagen alles aus Holz hergestellt. v.Chr. 5 8 Bei großen Holzkonstruktionen sind immer auch Empirische Bemessungsregeln bildeten noch bis ins andere Materialien im Spiel gewesen: Steinstützen, 18. Jahrhundert die Grundlagen zur Planung und Mauerwerk, Ziegel. Die Zeichnung zeigt die Rekon Konstruktion von Holztragwerken. Im Brückenbau struktion einer griechischen Dachkonstruktion aus buch von Jakob Leupold wurden Wirkungsweise Holz beim Poseidon-Tempel in Paeslum. und Tragfähigkeil einfacher und zusammengesetz ter Balken anhand von Zeichnungen dargestellt.