BACKSTEIN

Struktur
Lernjournal
und Material
BACKSTEIN
Noelle Bottoni
Dozent: Michael Künzle
HSLU FS 2014
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Material
Ich beschäftigte mich mit den Eigenschaften von Backstein. Dadurch erhielt
ich einen umfassenden Eindruck von dem spezifischen Umgang mit Backsteinen.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Lernjournal 1 – Besuch
in einer
Ziegelei
Als Einstieg in das Thema Backstein, besuchte ich eine Ziegelei. Dabei hat
uns ein Arbeiter die einzelnen Schritte des Herstellungsprozesses eines
Backsteins erläutert. Für das Modul und auch den Entwurf ist es wichtig,
dass man die Eigenschaften des verwendeten Materials sehr gut kennt und die
Vorzüge auszunutzen weiss. Der Rohstoff eines Backsteins ist Lehm oder Ton.
Lehm ist ein Gemisch aus Ton, Sand und Schluff. Beide sind eine Bodenart.
Eine weiche Tonmasse wird von einer
Maschine in die richtige Grösse und
Form gebracht. Dabei ist der Ton noch
völlig verformbar.
Über mehrere Tage werden die Backsteine getrocknet bis sie nur noch 1%
Feuchtigkeit enthalten. Der Ton ist
jetzt ausgehärtet.
Schlussendlich wird der Backstein für
zwei Tage in einem Ofen gebrannt. Die
Temperatur beträgt ca. 950°C. Gleichmässig wird von den Seiten und von
oben geheizt. Danach muss der Stein
nur noch abkühlen und fertig ist der
Backstein.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Imitation
eines
Backsteins
Um die Eigenschaften des Backsteins besser zu verstehen, setzte ich mich
mit seiner Oberfläche und seiner Struktur ausseinander. Danach fertigte ich
aus einem völlig anderen Material (Schokolade) eine Imitation davon an und
versuchte die Oberflächenstrukturen nachzustellen.
Grundsätzlich ist zu sagen, dass Backsteine für den Standartgebrauch eine
raue gerillte Oberfläche haben. Dies kommt durch die Herstellung (Pressen,
Schneiden). Die Rillen sollen auch einen besseren Putzhalt zu gewährleisten.
Der Klinker zum Beispiel hat eine glatte Oberfläche. Da er für Sichtmauerwerke verwendet wird hat er auch eine andere Funktion. Er muss Feuchtigkeit
und Schlagregen standhalten. Bei dem Herstellungsprozess, den man Sinterung nennt, verschliesst der Klinker seine Poren und erhält so seine glatte
Oberfläche.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Lernjournal 2 – „schichten“
In dieser Woche hatten wir die Aufgabe ein Backsteinmodul zu kreieren und
durch „schichten“ einen Raum zu schaffen. Dabei sollten durch das Stapelungsprinzip des Backsteins automatisch Perforationen entstehen. Bei einigen Verbänden könnten auch einfach Steine weggelassen werden, und so Perforationen erzeugt werden. Wir versuchten die Anordnung und Verbände der
Backsteine logisch anzuordnen, sodass sich eine Regel bildete. Die Schwierigkeit dabei lag vor allem in den Ecken.
Als erstes mussten wir uns aber für eine Backsteinform entscheiden. Wir
liessen uns von den Backsteinen inspirieren, die Peter Zumthor für sein
Kolumba Museum in Köln verwendete. Das sind sehr dünne Backsteine, die der
Fassade aber einen weichen Charakter geben. Durch die Schmalheit müssen
viel mehr Steine übereinander geschichtet werden und dadurch entstehen auch
mehr Fugen. In echt ist der Backstein ca. 4cm hoch und ganze 50cm lang.
Im Materialverleih haben wir diesen Steine genauer betrachtet und versucht
verschiedene Verbände aufzuzeigen.
Läuferverband 1/3 versetzt
Läuferverband 1/2 versetzt
Bei den Verbindungen mussten wir darauf achten, dass niemals Fugen übereinander zu liegen kommen. Dadurch könnten Risse entstehen. Eine vertikal
liegende Fuge nennt man Stossfuge, die horizontalen Fugen sind Lagerfugen.
Es gibt viele Ausführungen von Fugen wie Hohlfugen, vertiefte Fuge, etc.
Sie haben wohl eine bautechnische Aufgabe, sind aber auch für die Gestaltung einer Wand sehr wichtig, denn 10-15% einer Wand sind Fugen. Da sich der
Backstein und die Fugen anders auf Spannung und Dehnung verhalten, ist es
die Aufgabe der Lagerfuge die Zug- und Schubkräfte aufzunehmen. Damit kein
Wasser in die Steine gelangt, werden die Fugen mit einem Silikon verschlossen. So sind sie vor Witterungseinflüssen geschützt. Trotzdem sind die Fugen
die Schwachstelle einer Wand. Sie altern viel schneller als der Backstein.
Zwischen die Backsteine wird Mörtel gesetzt. Dieser dient dazu die Ungenauigkeiten in den Steinen auszugleichen und natürlich um die Steine aneinander zu befestigen. Er ist aber nicht dafür da um die statischen Lasten der
Wand abzutragen oder die Wand bei einem Erdbeben zusammenzuhalten. Mörtel
besteht aus Wasser + Sand + Zement/Kalk.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Um die passende Verbandsart für unser Modell zu finden, betrachteten wir
unterschiedliche Varianten. Wir versuchten möglichst grosse Perforationen
zu erzeugen. Perforationen können erzeugt werden durch Weglassen von Steinen im Mauerwerk, durch Auseinanderziehen des Verbandes, oder durch einen
geplanten Verband mit Aussparungen.
Weglassen
Auseinanderziehen
Variante 1
Variante 4
Variante 2
geplanter Verband
Variante 3
Variante 5
Wir entschieden uns dann zuerst für die letzte Variante mit zwei verschieden
grossen Backsteinen. Sie erzeugte ganz schmale, aber grosse, lange Öffnungen. Die Strategie war, mit den kleinen Steinen von unten, die Anschlüsse
von den oberen zwei langen Steinen zu halten. Wir bauten ein Modell aus
einzelnen MDF Backsteinimitaten.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Da wir aber nach erneutem Auseinandersetzen mit der Aufgabenstellung verstanden, man dürfe nur ein Backsteinformat benutzen, bauten wir unser Modell
noch einmal um und verwendeten nur den langen Backstein.
Auf den beiden langen Seiten unseres Modells waren die Backsteine immer um
1/5 versetzt. Die Eckanschlüsse gingen genau auf, indem man einen Stein von
der langen Wand und einen Stein von der hinteren Wand jeweils aufeinander
stapelte. Dies erzeugte automatisch an der hinteren Wand ein anderes Muster.
Dort wurden die Steine in der Mitte um 1/2 versetzt aufgebaut.
Um „richtige“ Öffnungen in einem Backsteinmauerwerk zu schaffen gibt es
eigentlich zwei Methoden: Stürze oder Bögen. Auf der Baustelle werden die
Stürze immer mit Beton ausgefüllt, um die Spannweite zu überbrücken. Bei den
Bögen gibt es verschiedene Varianten. Bei Rundbogen beträgt der Radius immer
die Hälfte der Öffnungsbreite. Bei einem Spitzbogen ist es die ganze Öffnungsbreite. Es gibt aber auch noch weitere Bogenvarianten. Dabei wird immer
eine ungerade Anzahl Backsteine für den Bogen verwendet. Um die Schubkräfte
des Bogens aufzufangen gibt es in einer Wand 3 verschiedene Möglichkeiten
um dies zu erreichen:
-
durch viel Gewicht von oben werden die Kräfte nach unten in die Erde
umgeleitet (Bsp. gotische Kathedrale)
-
durch eine Öffnung neben einer Öffnung; die Schubkräfte heben sich
gegenseitig auf
-
durch einen sogenannten Zugring werden die Kräfte aufgenommen (kommt
oft bei Gewölben vor)
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Recherchen Material Backstein
Damit man sich mit den verschiedenen Backsteinen auseinandersetzten kann,
braucht es ein grundsätzliches Wissen über die Steine.
Allgemein
- Backstein: Sammelbegriff für alle Bausteine aus gebranntem Ton
- SwissModul Stein: Backstein mit modularen Abmessungen für Mauerwerk zum
verputzten
- Grossblockstein: Gebrannter Mauertstein mit geringer Rohdichte (für
wärmedämmendes Einsteinmauerwerk)
- Sichtstein: speziell hergestellte Steine für sichtbelassendes Mauerwerk
- Klinker: Sichtstein, bis zur Sintergrenze gebrannt. Im Gegensatz zum
normalen Sichtstein nahezu wasserdampfundurchlässig (Hinterlüftung erforderlich)
Mauerwerksarten
- Das Mauerwerk wird aufgrund der Art und Beschaffenheit der verwendeten
Steine bezeichnet. Neben normalen Backsteinen gibt es noch Zementsteine,
Kalksandsteine, Porenbetonsteine, und Hüttensteine.
Standartformate
Angepasst an das Mass 1/8m = 12.5 cm dienen dabei als Grundmodule für die
Steinabmessung des Dünnformat DF mit 24 x 11.5 x 5.2cm und das Normalformat
NF mit 24 x 11.5 x 7.1cm. Alle grösseren Steinabmessungen werden aus diesen
Grundmodulen unter Berücksichtigung der Fugendicke zusammengesetzt.
Verbände
Die Aufgabe des Mauerwerks ist es, die auf das Mauerwerk wirkende Lasten
gleichmässig im Mauerkörper zu verteilen.
- Läuferschicht: Längsseite in der Wandebene angeordnet
- Binderschicht: Schmalseite
- Rollschicht: Lagerfugenflächen der Steine
- Grenadierschicht: 90° in die Vertikale gedrehte Rollschicht
Es gibt viele verschiedene und unterschiedliche Verbandsarten. Die gewöhnlichen sind: Blockverband und Kreuzverband. Natürlich gibt es auch Mauerwerke wo nur Läufer oder Binder verwendet werden.
Blockverband
Kreuzverband
Fugen
- Lagerfuge: waagrechte Fuge im Mauerwerk
- Stossfugen: senkrecht liegenden Fugen zwischen den Stossflächen
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Thesenpapier 1 – Material
Erkenntnisse während der Woche im Projektmodul
In der letzten Woche ging es darum, das „Schichten“ zu perfektionieren. Aufgabe war noch einmal, ein Modell im Massstab 1:5 zu bauen. Die
längliche Backsteinform von letzter Woche wollten wir beibehalten (50cm x 12.5cm x 5cm). Um
uns aber gestalterisch mehr Spielraum zu ermöglichen, nahmen wir einen zweiten Stein hinzu,
der in seiner Länge genau ¼ des Ausgangssteins
entspricht. In seiner Grundfläche ist dieser
zweite Stein also ein Quadrat.
Wir merkten, dass durch die Kombination dieser zwei Backsteine unterschiedlichste Öffnungen entstehen konnten. Nur durch einen langen Backstein ist es
aber möglich, lange, schmale Perforationen zu erzeugen. Mit Modellsteinen
kreierten wir verschiedenste Anordnungen und Verbände. Die Schwierigkeit
lag darin, die Steine so anzuordnen, dass es mit der festgelegten Raumgrösse aufgeht. Es fiel auf, dass durch logisches Anordnen entweder lange oder
ganz kleine Öffnungen entstehen.
Durch abwechselndes Aufeinanderstapeln eines Seitenwandsteins und eines Hinterwandsteins, ergab sich eine
Ecke. Dies schränkte uns in
der
definitiven
Anordnung
der Steine ein. Wir mussten
eine logische Anordnung von
Ecke zu Ecke finden. So ergab
sich, dass die hintere Wand
kleine Perforationen erhielt
und die beiden Seitenwände
mit langen Öffnungen versehen ist
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Da unser Modell von letzter Woche, mit einer einzigen Steinschicht zwischen
den langen Öffnungen, statisch ein wenig fragwürdig erschien, überlegten
wir uns, wie man dem konstruktiv entgegenwirken kann. Wir experimentierten
mit zwei Lagen zwischen Öffnungen und sogar drei Lagen und fanden schlussendlich eine stabil scheinende Lösung. Je nachdem, wie viele Lagen man
verwendet, verschieben sich auch die Perforationen und erzeugen somit einen
anderen Ausdruck. Es ist aber zu sagen, dass wir bis jetzt nicht bestätigen
können, ob die Konstruktion im Realen statisch verwirklichbar ist.
Unser Abgabemodell hatte bei den beiden Seitenwänden 3 Lagen zwischen den
Öffnungen. Die mittlere dieser drei Lagen ist jeweils um 2mm zurück versetzt. Dies erzeugt eine spannendere Fassade. Die kleinen steine sind um
2mm vor versetzt, was noch mehr Dynamik erzeugt.
Da Backsteine auf Druck funktionieren, wählten wir die obersten Schichten
komplett geschlossen. Sie bringen ein Gewicht auf die darunter liegenden
Backsteine. Die selben geschlossenen Schichten wählten wir am unteren Ende
der Wand, um ein einheitliches Bild zu erzeugen.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Recherchen und Thesenformulierung
Schlussendlich ist zu sagen, dass das spannende an unserem Entwurf die
sehr langen und dünnen Backsteine sind. Sie lassen uns im Modellmassstab
eine Vielzahl von grossen, langgezogenen Perforationen errichten, aber auch
kleinere, schmale Öffnungen können generiert werden. Die Frage die jetzt
bleibt ist: können im echten Bau wirklich so grosse Perforationen gebaut
werden, dass es statisch realisierbar ist und was sind die maximalen Öffnungsgrössen? In unserem Modell entsprechen die langen Öffnungen ¾ der Länge
des Steines.
Ein Beispiel für in Realität ausgeführte Perforationen ist das Kolumba Museum in Köln von Peter Zumthor. Mit langen Backsteinen wurden kleine Öffnungen
erzeugt. Um diese Öffnungen zu vergrössern, bzw. erhöhen, wählte er sehr
dicke Fugen. Diese waren fast so dick wie ein Stein selbst und erzeugen so
den Eindruck einer doppelt so grossen Perforation.
Nach einem Gespräch mit dem Tragwerkscoach Klaus Kreher, lässt sich über
die Statik der perforierten Wand des Kolumba Museums folgendes sagen. Jeder
Stein der oberhalb einer Perforation liegt ist einer Bruchgefahr ausgesetzt, da von oben Lasten auf ihn wirken. Liegen viele Perforationen untereinander, steigt die Bruchgefahr ständig, wobei sie zuunterst am grössten
ist. Daher ist das Versetzten der Perforationen enorm wichtig. Die Lastabtragung zwischen den Öffnungen muss gewährleistet sein. Ausserdem sind beim
Kolumbamuseum nur Teile der Wand perforiert.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Perforationen übereinaner führen zu
Bruchstellen und Instabilität der
Wand
versetzte Perforationen, sodass die
Druckkräfte abgetragen werden können
sind grundsätzlich Möglich
Unser Entwurf hätte also wahrscheinlich in Wirklichkeit auch mit dreifacher
Lage zwischen den Perforationen nicht umgesetzt werden können. Grund dafür
ist, dass immer nur die kleinen Steine die Druckkräfte weitergeleitet hätten.
Festigkeit
Je nach Steinart, die verwendet wird, kann der einzelne Stein mehr oder
weniger Lasten aufnehmen bevor er bricht. Diese Eigenschaft nennt man Festigkeit.
Genau gesagt beschreibt die Festigkeit das Widerstandsverhalten eines Werkstoffes gegen elastische oder plastische Verformung. Die Festigkeit ist
jene Spannung, die errechnet wird aus der maximal erreichten Kraft bei einer definierten Dehnung oder bei einem definierten Fließverhalten, jeweils
bezogen auf die ursprüngliche Querschnittfläche des Werkstoffes.
In meinem Beispiel spielt die Druckfestigkeit eine Rolle, da der Backstein
Lasten von oben aufnehmen muss. Die Definition von Druckfestigkeit ist:
Als Druckfestigkeit wird die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs bei der
Einwirkung von Druckkräften bezeichnet. Ist die Druckspannung größer als
die Druckfestigkeit eines Körpers, so wird er zerstört.
Steindruckfestigkeitbk = Maximallast/Querschnittfläche = Fmax/A
Die Festigkeit eines Materials ist eine wichtige Eigenschaft und jedes Material hat eine Unterschiedliche. Auch die durchschnittlichen Festigkeiten
von Backsteinen unterscheiden sich. Hochlochziegel z.B haben eine Festigkeit von etwa 45N/mm2 während ein Klinker mehr Druck aufnehmen kann (75N/
mm2).
Diese Festikeit ist aussschlaggebend für das maximale Öffnungsmass, daher
kann man nicht eine Grundregel für eine maximale Länge einer Perforation
festlegen.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Was für die Perforationen in einer Wand aber unbedingt eingehalten werden
muss, und immer im Verhältnis steht, ist das sogenannte Überbindemass. Dies
muss auch bei einem normalen, geschlossenem Mauerwerk eingehalten werden.
Die Überbindung bezeichnet im Mauerverband das Mass des Übergreifens der
Steine einer Schicht über die der darunter liegenden Schicht.
Überbindemass ü ≥ 0.4 x Steinhöhe
Aus den Erkenntnissen im Projektentwurf und aus den Recherchen formuliere
ich folgende Material–These:
Um die Lastabtragung einer Wand mit Perforationen zu gewährleisten,
dürfen die Aussparungen nicht direkt untereinander liegen und die
Backsteine müssen sich in einer genügend grossen Fläche überschneiden. Für die maximale Öffnungsgrössen gibt es kein genaues Mass,
sondern die Festigkeit des gewählten Steins spielt eine Rolle.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Struktur
Über die Recherche wird die konstruktive Grammatik entwickelt, die man im
Entwurf architektonisch umsetzt. Es wird untersucht, was für Tragwerke und
Bausysteme mit Backstein möglich sind und was das jeweilige raumbildende
Potenzial dahinter ist.
Die Einträge beziehen sich auf den jeweiligen Stand des Entwurfprojektes.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Lernjournal 4 – Konzeptphase
Ich widmete mich die vergangenen zwei Wochen der eigentlichen Entwurfsaufgabe dieses Semesters, ein Atelier in einer Umgebung von 200 Metern der
HSLU. Die Vorgaben dabei waren mindestens drei Räume auf einer Fläche von
maximal 35m2. Ich ging dabei folgender Massen vor:
Um ein geeignetes Atelier zu entwerfen, sollte man dessen Nutzen festlegen.
Ich wollte ein Atelier für Architekturstudenten entwerfen. Dieses besteht
aus den Räumen Arbeitsplatz, Modellbauraum und Besprechungszimmer. Der
Übergang von Zimmer zu Zimmer soll ganz offen geschehen. Da 35m2 relativ wenig Platz ist, soll der Raum als grosser, offener Raum wahrgenommen werden.
Durch eine Bogenkonstruktion wird zwar angedeutet, wo die Raumtrennung ist,
man kann sich aber frei bewegen. Dadurch fühlt man sich nicht eingeengt und
hat genügend Platz kreativ tätig zu sein. Die Bogentrennung dient zugleich
als Lastenträger des Daches.
Nach vielen Möglichkeiten der Grundrissgestaltung entschied ich mich für
eine Varianten, die ich näher betrachten wollte. Dabei ist der Grundriss
eher länglich gezogen und es entsteht eine Art Abfolge der Räume. Um den
engen Platz möglichst effizient zu nutzen, schien es mir eine gute Idee in
die Höhe zu bauen. Der Besprechungsraum, der nicht sehr viel Platz benötigt,
soll auf einer Art Galerie platziert werden, Dadurch ist er auch ein wenig
abgehoben und privatere Gespräche können geführt werden. Der Platz darunter
kann weiterhin als Modellbauplatz genutzt werden. Die Raumunterteilung erfolgt stets durch eine Bogenkonstruktion.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Recherche Museo Nacional de Arte Romano
Um Eindrücke von verschiedenen Gebäuden zu erhalten recherchierte ich ein
wenig über das Museum von Rafael Moneo.
Die Hauptstrassen der neuen und der alten Stadt stehen in unterschiedlichen Winkel zueinander. Diesen Faktor benutzte Moneo und integrierte ihn in
seine Konstruktion. Er errichtete das Untergeschoss über den ausgegrabenen
Gebäuderesten. Das Museum wurde mit römischen Ziegeln verkleidet. Die Bögen
spannen sich behutsam über die Wände. Durch die sehr hohen Dachfenster ist
der untere Wandbereich in ein Gedämpftes Licht getaucht.
Museo Nacional de Arte Romano
Haus im Geistviertel Münster
Die Art ein flaches Dach durch Fenster zu generieren, gefiel mir sehr. Ich
überlegte mir eine ähnliche Konstruktion, wobei die Fenster immer auf den
Bögen zu liegen kommen. Dieses Dachfenster bietet eine genügende Belichtung.
An den Seitenwänden wollte ich die früher entworfenen Perforationen beibehalten. Sie schaffen im Innenraum ein eher dezentes, aber schön gestreutes
Licht. Für diese Idee inspirierten mich auch Hehnpol Architekten mit dem
EFH Münster.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Erste Entwurfsgedanken in Skizzenform und Modell...
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Lernjournal 5 – Weiterentwicklung Konzept
Fazit aus der Tischkritik:
Die Idee ist im Ansatz sehr interessant. Es sollte an der Unterteilung und
am Ablauf der Räume gearbeitet werden. Wo ist der Eingang und wo das Ende?
Wie führt man die Nutzer des Ateliers durch das Gebäude? Um die Struktur
der Bogenwiederholungen zu verdeutlichen, wird die Form noch mehr ins Lange
gezogen. Die Frage bleibt ob mit der geplanten Beleuchtung genügend Licht
gewonnen werden kann.
Recherche zu <La Congiunta> von Peter Märkli in Giornico
(TI)
Um eine bessere Abfolge von Räumen zu entwerfen untersuchte ich das Museum
von Peter Märkli.
Durch verschieden hohe Räume wird einem der Raumwechsel verdeutlicht. Der
Architekt arbeitet auch mit seitlichen Versetzungen der Räume, welche eine
Veränderung des Grundrisses mit sich tragen. Die Trennung der drei Räume
des Museums entsteht aber auch durch eine Wand. Es gibt aber keine Tür,
nur eine Öffnung in einer Betonwand. Sie zeigt dem Besucher klar auf wo die
Raumtrennung ist. Auch die Belichtung ist in jedem Raum anders. Sie ist an
das Geschehen im Innenraum angepasst.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
In einem nächsten Schritt setzten wir uns mit dem Ort des Ateliers auseinander. Es musste ein Platz in der näheren Umgebung der HSLU gefunden werden,
um das Gebäude zu errichten. Dabei beschäftigten wir uns intensiv mit dem
Millieu, der Atmosphäre, dem Lichteinfall, der Oberfläche, der Bebauung und
der Vegetation. Ziel der Übung war es, ein Situationsplan mit der Technik
der Frottage darzustellen. Ich entschied mich für ein Ort nahe des HSLU-Ateliers Ebenau. Mein geplantes Gebäude liess sich aufgrund von vielen Punkten
in die Parzelle einpassen.
Der Ort für das zukünftige Architekturatelier befindet sich ganz in der
Nähe des Bahnhofs Horw. Das Grundstück ist ca. 20m auf 30m gross und ganz
flach. Es steht angrenzend an eine Strasse und an die Bahngleise und ist
desshalb gut erschlossen. Das Volumen wird parallel zur Strasse platziert
um das Prinzip des Industriegebietes weiterzuziehen. Für die Erschliessung
ist eine schmale Anfahrtsstrasse geplant.
Vereinzelt stehen Bäume am Rand des Grundstückes und der Boden ist mit Gras
übersäht. Auf der einen Seite befindet sich ein grosses Industriegebäude.
Dessen Fassade ist mit kleinen Steinen versehen. Durch dieses Gebäude und
die hohen Bäume wird das Licht ein wenig gebremst. Um genügend Licht für
das Architekturatelier sicherzustellen, wird dies in die Höhe gebaut und
mit Dachfenster ausgebildet.
Im hinteren Teil des Grundstücks steht ein Hühnerkäfig und Gestrüpp. An die
Strasse grenzt das Wohngebiet. Die ganze Atmosphäre ist sehr industriell,
aber doch durch viel Grün in der Umgebung annehmlich. Ein Backsteingebäude
passt sich ideal in das Milleu ein.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Lernjournal 6 – Der Bogen
als
Tragwerk
Die Aufgabe der vergangenen Woche war es, anhand unseres Konzepts, eine
tragende, räumliche Struktur zu entwickeln. Da das Atelier sehr klein ist,
setze ich es mir zwingend zur Aufgabe, dass die räumliche und die tragende
Struktur übereinstimmten. Ich setzte mich daher mit den Lastabtragungsarten
eines Bogens auseinander. Es sind noch viele weitere Tragwerke mit Backsteinen möglich. Z.B. Kuppel oder Krakbögen. Da ich aber in meinem Entwurf
ausschliesslich aus Bögen und Tonnengewölbe bilde, vernachlässige ich andere Gewölbeformen und Tragsysteme in diesem Lernjournal.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Ein Bogen wird für seine Eigenlast gebaut → er nimmt nur Druckkräfte auf.
Die Form der Drucklasten ohne zusätzliche Lasten entspricht einer Kettenlinie. Die variablen Lasten werden von den Versteifungsträgern aufgenommen.
Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- Strebepfeiler auf den Aussenseiten
- Zugband
- Verdickung der Aussenmauern
Bei asymetrischen Lasten wie Wind oder Schnee, verschiebt sich die Stützlinie des Bogens. Damit die Stützlinie im Querschnitt bleibt, wählt man
eine gewisse Dicke. Die Stützlinie eines Bogens entspricht der Form einer
Parabel.
Schubkraft und Wiederlager
Ausser der Bindekraft des Mörtels müssen Druck und Gegendruck, Schub und
Gegenschub zusammenwirken, um die Steine im Bogen in der Schwebe zu halten.
Dabei müssen die Kräfte stets im Gleichgewicht sein. Ein Gewölbe, dass durch
Wiederlager gegen Seitenschub gesichert ist, kann nicht einstürzen, sofern
die Stichhöhe des Bogens mindestens 1/7 seiner Spannweite beträgt. Ein Bogen
gilt als Rundbogen, wenn die Stichhöhe = der halben Spannweite ist.
Um dem Einsturz bei einseitiger Entlastung entgegenzuwirken, kann eine Hintermauerung helfen. Diese muss mindestens die Höhe von 2/3 haben.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Tonnengewölbe
Eine Aneinanderreihung von vielen Bögen nennt man Tonnengewölbe.
Def. Tonnengewölbe: ein Gewölbe mit zwei gleich langen parallelen Widerlagern. Bei rundbogigem Querschnitt spricht man von Rundtonne, bei spitzbogigem Querschnitt von Spitztonne.
Das Tonnengewölbe wird genau wie der Bogen auch mit einem Leergerüst erstellt und auch die Grundregel mit 2/3 Aufmauerung kann übernommen werden.
Die Aussenmauern müssen dem Gewicht standhalten und dem Gewölbeschub.
Die Schubkraft kann auch durch Gegenschub aufgenommen werden, z.B durch ein
weiteres Tonnengewölbe.
rot: Wange
blau: Kappe
rot: Wange
blau: Kappe
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Projektentwurf
Da ich für meinen Entwurf unbedingt ein Flachdach erzeugen wollte, blieb
mir nichts anderes übrig, also einen Bogen nach oben aufzufüllen. Bis zu
2/3 muss der Bogen aber sowiso schon hintermauert werden. Der Nachteil des
Gewichts spielt sich zusätzlich positiv auf den Bogen aus. Die Querschnittslinie kann nach unten gedrückt werden. Das Flachdach wollte ich aufgrund
der Umgebung. Alle Industriegebäude inkl. des Bahnhofes und des Perrondaches weisen ein Flachdach auf. Viele Bögen aneinander gestellt ergab dann
ein Tonnengewölbe. Die Seitenwände müssen eine bestimmte Dicke haben, um
die Schubkräfte des Bogens auffangen zu können. Diese Dicken erzeugen dann
gleich die Nischen im Arbeitsbereich.
Ortswechsel
Um meinem schmalen Gebäude einen sinnvollen und kreativen Ort zu geben,
suchte ich zwei eng einander stehende Gebäude, wo ich mein Atelier einzwängen konnte. Da ich aber in einem Umkreis von 200 Metern nichts Geeignetes
finden konnte, musste mich irgendwie anders einschränken. Ich stellte das
Gebäude auf das Bahnhofperron. Links und rechts konnte ich nicht breiter
fahren, da dort die Schienen des Zugs verliefen.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Lernjournal 7 – Schottenbauweise
Projektentwurf
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie ein Bogen und ein Tonnengewölbe
seine Schubkräfte abtragen kann. Durch Strebepfeiler drückt eine Kraft von
oben und leitet so die Kräfte des Bogens nach unten um. Durch mehrere Bögen
nebeneinander entsteht ein Gegenschub und die Kräfte wirken einander entgegen. Eine letzte Variante ist die Verdickung der Wandstärken, damit die
Stützlinie des Bogens im Querschnitt bleibt. Diese Stützlinie entspricht
der Form einer Parabel. Mit dieser Verdickung der Wände arbeite ich in meinem Entwurf.
Die Grundrissform bleibt aufgrund der Situation immer noch länglich. Im
Eingangsbereich schreitet man durch ein sehr tiefes Tonnengewölbe, dass nur
durch kleine Perforationen belichtet wird. Dieser Bereich ist auch nicht
gedämmt. Der Sinn ist, dass wenn man in den nächsten hohen Raum tritt, ihn
als noch höher und noch angenehmer Empfindet und merkt, was für eine gute
Atmosphäre zum arbeiten dort herrscht. Am Ende des Gebäudes befindet sich
der Besprechungsraum. Der Raumwechsel wird durch eine Höhenänderung wahrgenommen. Die tragende Struktur der Bögen ergibt regelmässige Raumteilungen.
Dadurch entstehen Nischen und Plätze zum arbeiten. Diese tragenden Bögen,
senkrecht zu den Aussenwänden sind extrem wichtig für die Aussteifung des
Gebäudes. Sie nehmen die horizontalen Lasten auf. Man nennt diese Bauweise
Schottenbauweise.
Nischen
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Schottenbau
Gebäudeaussteifung
Die Aufgaben der Gebäudeaussteifung sind die Aufnahme und Weiterleitung von
Horizontalkräften (Wind, Erddruck, Erdbeben, etc.) in den Baugrund sowie
die Begrenzung der horizontalen Verformungen. Horizontalkräfte werden zum
Beispiel durch Geschossdecken aufgenommen. Die Wandscheiben sollten möglichst gleichmässig verteilt und zentrisch angeordnet werden.
Schotten
Unter Schottenbauweise wird parallel addierte Anordnung mehrerer lastabtragenden Wände im Zusammenhang mit einer grossen Anzahl von Räumen unter
gleicher Bedingung verstanden. Die tragenden Wände werden hierbei in Querrichtung angeordnet. Es handelt sich um ein Flächentragwerk, die Lasten der
Geschossdecken (Platte) und des Daches werden von den Schotten (Scheibe)
abgetragen. Die Außenwände in Längsrichtung und innenliegende Trennwände
sind von ihrer statischen Funktion befreit.(In meinem Fall nicht)
Durch die Schottenbauweise entstehen deutlich längsrechteckige Räume. Sie
können nur noch über die Stirnseite, oder über das Dach Tageslicht empfangen. Wenn die tragenden schotten mit Tonnengewölben überdeckt werden, potenziert sich die die Wirkung der bereits stark gerichteten Struktur. Die
Ausrichtung der Innenräume verläuft parallel zu den Schotten. Durch einen
querlaufenden Durchbruch kann ein Erschliessungsgang erzeugt werden.
Eine ähnliche Grundrissgestaltung gibt es auch bei dem Pavillion der Finca
Guell von Gaudi.
Schotten
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Lernjournal 8 – Raumüberdeckung
Bis anhin hatte ich geplant, dass Dach in Glas auszuführen und so genügend Tageslicht einzufangen. Aus verschiedenen Gründen ist das aber keine
optimale Lösung. Z.B. wird es in den Räumen bei voller Sonneneinstrahlung
unglaublich heiss und zum anderen kann man die Vorzüge der Schotten besser
ausnützen.
Recherche Eladio Dieste – Uruguay
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Eladio Dieste als Überspannung Bögen, wodurch er auf einer Seite Fenster
anbringen kann. Die Grundidee wäre dabei auf meinen Entwurf übertragbar. Die
Fenster müssen dann aber auch Lasten tragen können. Zudem ist so eine S-Form
nur mit Backsteinen ohne Hilfe von Stahlkonstruktionen nicht ausführbar.
Sigurd Lewerentz, Markuskirche Stockholm
Auch er verwendete im Innenraum Bögen zur Überspannung. Diese sind von
aussen sichtbar und prägen die Ansicht. Unter den Bögen hier sind jedoch
Stahlträger angebracht, welche die Bogen halten. An meiner Stelle würden
die Schotten diese Funktion übernehmen.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Tonhourdisplatten
Da ich für meinen Entwurf unbedingt ein Flachdachgebäude erzeugen möchte,
fragte ich mich ob es eine Möglichkeit gibt, mit Backsteinen gerade Dächer
zu erzeugen. Dabei stiess ich auf diese Tounhourdisplatten. Diese Tonholplatten werden in regelmässigen Abständen auf eine Holz oder Stahlkonstruktion aufgelegt, und können so Horizontalen überbrücken.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Muslimisches Bad, Malaga
Bei der Suche von Oberlichtern in Bögen bin ich auch auf ein altes muslimisches Bad in Malaga gestossen. Sie konnten in einem Tonnengewölbe einzelne
Steine weglassen und so natürliches Licht von aussen in den Raum zu lassen.
Dies ist nur möglich bei einer ausreichenden Verzahnung des Gewölbes. Dabei
sollte auch die maximale Ausbreitung der Druckkräfte von 45 Grad beachtet
werden.
Damit im Atelier eine Lichtatmosphäre erzeugt wird, soll nur punktuell
Licht ins Gebäude gelangen. Eine andere Idee dafür wäre die Seiten der Überdachungsbögen mit Fenster auszubilden. Dabei werden auch die Überdachungsbögen wieder aufgemauert.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Projektentwurf
Für meinen Entwurf stehen zwei Varianten zur Auswahl.
-
Fenster an den Seiten des Tonnengewölbes
-
Aussparungen/Oblichter im Tonnengewölbe
Die Seitenfenster erzeugen laut Modellfotos eine schönere Lichtatmosphäre,
die Öffnungen im Tonnengewölbe sind aber wesentlich komplexer und daher
auch spannender. Man könnte ihre Anzahl je nach Raumnutzung varrieren. Damit
solche Öffnungen überhaupt möglich sind, ist eine ausreichende Verzahnung
des Gewölbes nötig.
Variante 1 – Seitenfenster
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Variante 2 – Oblichter im Tonnengewölbe
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Thesenpapier 2 – Struktur
Bis anhin beschäftigten wir uns mit der Struktur eines Gebäudes. Unter
Struktur kann man die räumliche Struktur, oder auch die tragende Struktur
verstehen. Die räumliche Struktur ist entweder filigran oder massiv.
Die Struktur in meinem Atelier ist massiv und stimmt mit der tragenden
Struktur überein. Die Schubabtragung des Bogens zwingt mich dazu, die Wandstärken anzupassen. Diese Wandstärken ergeben dann automatisch die räumliche Struktur, wodurch Nischen entstehen. Die Druckkräfte der raumüberdeckenden Tonnengewölbe können in die Schotten abgegeben werden. Zusätzlich
wirken die einzelnen Tonnengewölbe einander als Gegenschub und heben die
Kräfte auf.
Der Bogen in all seinen Variationen ist die Ausschlaggebende Form für ein
Tonnengewölbe. Die Eigenschaften bezüglich Kräfteabtragung sind die selben
wie beim Backstein, also sehr gut auf Druck belastbar und schlecht auf Zug
belastbar. Daher gilt die Regel: “Die Stichhöhe des Bogens, bestimmt die
Stärke des Widerlagers”
In meinem Entwurf wird diese Regel in zwei Hinsichten angewendet.
1. Die Bogenöffnungen in den Schotten erfordern eine Anpassung der Wandstärken, sodass die Stützlinie im Querschnitt bleibt.
2. Bei der Überdachung aus Tonnengewölben nehmen die aneinandergereihten
Gewölbe den Schub des Nachbargewölbes auf -> Prinzip des Gegenschubs. Die
Schotten am Ende eines Gebäudeteils werden so ausgebildet, dass auch dort
die Schubkräfte aufgenommen werden.
Weiter wird auch beim Tonnengewölbe beim Eingang die Wandstärke eingepasst.
In diese Dicken Wände können kleine Räume eingepflanzt werden.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Zusammenfassung Struktur Projektmodul
Mein Entwurf beruht auf dem Prinzip der Schottenbauweise. Diese Schotten
sind quer zum Verlauf des Gebäudes gestellt und haben primär die Funktion
der Gebäudeaussteifung. Durch Bögenaussparungen in den Schotten entsteht
ein Erschliessungsgang. Unterschiedlich hohe Räume und ein enges, tiefes
Tonnengewölbe als Eingang, machen die Raumabfolge leserlich.
Die Raumüberdeckung folgt logisch aus der Struktur der Schotten durch Tonnengewölbe von einer Schotte zur anderen. Aneinandergereihte Tonnengewölbe
heben die Schubkräfte durch Gegenschub auf und an den Enden einer Abfolge
wird die Wandstärke einer Schotte angepasst, damit die Schubkräfte aufgenommen werden können. Die Aufmauerung des Bogens unterstützt die Lastabtragung, denn durch zusätzliches Gewicht von oben, können die Kräfte in den
Boden gedrückt werden.
Auch in Längsrichtung des Gebäudes werden die Schotten so angepasst, dass
die Stützlinie des Bogens innerhalb des Querschnittes bleibt. Sämtliche
Schubkräfte in meinem Entwurf werden nur durch das Eigengewicht der Schotten, also der Wiederlagerwände aufgenommen. Dies ergibt die Öffnungsgrösse
eines Bogens und bestimmt zugleich die Breite einer Nische.
Die Frage des Lichteinfalls lässt sich aufgrund dieser Struktur auch logisch
beantworten. Jeweils an den Stirnseiten des Tonnengewölbes können Aussparungen in die Aussenwände gemacht werden.
Die Schotten übernehmen also in meinem Entwurf die tragende und aussteifende
Funktion aber zugleich bilden sie die räumliche Struktur durch die Entstehung von Nischen.
Daraus lässt sich folgende Strukturthese entwickeln:
Durch die Schottenbauweise und deren Anpassung an die Schubkräfte des Bogens, wird die tragende und räumliche Struktur gebildet.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Detail
Wichtig ist der architektonische Ausdruck der Konstruktion. Gestalterische
und konstruktive Konsequenzen sollen dem Material und dem daraus abgeleiteten Bausystem folgen.
Die Einträge beziehen sich auf den jeweiligen Stand des Entwurfprojektes.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Lernjournal 10 – Sockel
und
Dachrand
Der Dachrand hat sowohl einen ästhetische, wie auch eine konstruktiven
Sinn. Er soll dem Gebäude optisch ein Ende geben und konstruktiv hat er den
Sinn, dass das Wasser nicht der Fassade entlang läuft. Beim Sockel genau
das gleiche.
Recherche Dachrandabschlüsse und Sockel bei Backsteingebäuden
Die Sockel bei neueren Backsteingebäuden sind meistens nicht hervorgehoben,
d.h. die Backsteinfassade verläuft bis zum Terrain durchgehend.
Bei den Dachrändern gibt es jedoch oft auffällige Verzierungen oder Ornamente durch Verschiebungen des Backsteins.
Ich wollte meiner aussagekräftigen Fassade nicht einen optischen, riesigen
Abschluss geben. Sie soll eher verlängernd wirken. Trotzdem versuchte ich
einige Möglichkeiten um mit dem Dachrand zu spielen. Weil ich schlussendlich das Dachranddetail auch aus Backstein ausführen wollte, ergab sich die
Lösung mit der Rollschicht. Die Rollschicht kann auch für das Fenstersims
verwendet werden
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Erste Dachrand- und Sockeldetailskizzen:
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Lernjournal 11 – Öffnungen
Die Lage und Grösse meiner Fensteröffnungen waren klar durch das Tonnengewölbe definiert. An der Fassade wird daher sichtbar, wie die Räume im Innern
überdeckt sind.
Die Fenster sollen innen angeschlagen werden, da durch die sehr dicken
Mauern eine Tiefe als Sonnenschutz gewonnen werden kann. Zudem wirft diese
Tiefe Schatten, was das Fassadenbild prägt.
Ein Innenanschlag hat zur Folge, dass im Raum die ganze Rahmenbreite sichtbar wird, während die Aussenansicht auf den Flügelrahmen reduziert werden
kann. Beim Innenanschlag ist das Fenster relativ gut vor Witterungseinflüssen geschützt.
Erste Skizzen Fensterdetail:
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Lernjournal 12 – Wandaufbau
Schon vor einiger Zeit hab ich mich für den
werk entschieden. Dabei wird ein Dämmstein
und inneren Sichtbackstein verzahnt. Durch
zusätzliche Dämmung und der Backstein kann
sichtbar sein.
Wandaufbau für das Kombimauerverwendet und mit dem äusseren
den Dämmstein braucht es keine
sowohl innen, wie auch aussen
Im Innenraum sollen die Backsteine auch sichtbar sein. Daher habe ich schon
vor einiger Zeit einen eher speziellen Wandaufbau konstruiert. Ich habe
diesen 3D aufgebaut um seine Funktionalität zu überprüfen. Um die Wärmedämmung zu gewährleisten, wird ein spezieller Wärmedämmstein von Unipor verwendet. Dieser ist doppelt so gross wie der Sichtbackstein aussen und der
NF – Backstein innen. Dadurch lässt sich eine Verzahnung generieren. Bei
meiner Wanddicke von 62 cm wäre auch eine Wand ohne Wärmedämmung denkbar.
Der Braune Stein ist ein Normalformatstein. Der Graue der Wärmedämmstein
und der weises sind Steine die angepasst werden müssen um die Verzahnung zu
gewährleisten. Sie haben aber immer dieselben Masse wie ein NF-Backstein in
der Läuferschicht.
Der Backstein aussen soll eine klassische dunkle Farbe haben. Das Format ist
NF und der Verband ein Kreuzverband. Innen ziehen sich der Kreuzverband und
das Format weiter. Auch innen hat der Stein eine dunkle, rotbraune Farbe.
Der Stil soll ähnlich einem Loft sein. Der Stein soll rauchig Wirken und
die Massivität des Backsteines betonen.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Lernjournal 13– Kombimauerwerk
MFH, Burkhard Meyer
Es gibt einschalige- oder zweischalige Mauerwerksysteme. Bei einer einschaligen Konstruktion muss die Wand den Ansprüchen an die Statik, Schlagregen,
Wärme- und Schallschutz gerecht werden, während bei einem zweischaligen
Ziegelverblendmauerwerk jeweils die verschiedenen Steine eine Aufgabe übernehmen. Ein drittes Mauerwerkssystem ist das Kombimauerwerk. Dies habe ich
anhand von einem MFH von Burkard Meyer Architekten analysiert.
Bei dem Mauerwerk handelt es sich um
ein Kombimauerwerk eines Dämmsteins
„Optitherm“ und eines Sichtbackstein
„Kelesto“. Dabei ist der Dämmstein 40cm
hoch und der Sichtbackstein 12cm. Die
beiden Mauerwerke werden gleichzeitig
hochgeführt und gehen in jeder 4.Lage
mittels Binderreihe einen Verbund ein.
Dadurch wird keine weitere Dämmung benötigt. Die zwischen den Steinen entstehenden Hohlräume bleiben unisoliert.
Durch diese Verzahnung der Schichten
sind keine Dilatationsfugen nötig.
Bei der Wahl des Sichtsteines müssen bauphysikalische Kriterien beachtet werden. Die Dampfdiffusion muss gewährleistet sein und der Stein muss
Schlagregen standhalten. Ein normaler Klinker zum Beispiel wäre zu dicht.
Schulhaus Gebenstorf
Ein weiteres Objekt, dass ein Kombimauerwerk verwendete ist das Schulhaus in
Gebenstorf. Es ist ebenfalls von Burkard und Meyer Architekten. Der Verbund
ist der gleiche, jede vierte Sichtsteinschicht greift in die tragende Wand.
Für dieses Gebäude haben sie für die Aussenseite einen Harttonstein verwendet. Mit diesem Aufbau wird ein U-Wert von 0.34 W/m2K erreicht. Die
Vorzüge dieses Systems werden folgerichtig herausgearbeitet. Durch den
Fensteranschlag innen, wird kein Sonnenschutz benötigt.
Fazit: Die Materialwahl des Aussensteins spielt eine grosse Rolle, sonst
funktioniert der Aufbau nicht und die
Wand kommt zu Schaden. Bei einem so
speziellen Aufbau ist es auch wichtig, dass man die Vorteile des Systems
nutzt.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Für meinen Entwurf wollte ich auch ein Kombimauerwerk verwenden. Da ich
aber auch im Innern den Backstein sehen wollte, kreierte ich ein eigenes
Mauerwerk, das auf den Prinzipien des Kombimauerwerks basiert. Als Dämmstein wählte ich einen Porotherm Normalbackstein. Dieser hat die Masse
15cm x 11.5cm x 24cm. Für den Aussenbereich wähle ich einen mitteldichten
Sichtbackstein. Im Innern ist es ein normaler Backstein im Normal Format.
Er hat dieselben Masse wie der Sichtbackstein, damit das Kombimauerwerk
aufgeht. Der Aufbau ist folgender: Der tragende und dämmende Stein versetzt
sich übereinandergeschichtet jeweils um die Hälfte. Dadurch kann jede 4.
Binderschicht verzahnt werden. Innen funktioniert es genau gleich. Um eine
Hinterlüftung der Aussenschicht zu gewährleisten, wird die Schicht 3cm nach
vorne gezogen. Bei jeder zweiten Binderschicht muss ein Anpassungsstein
eingelegt werden.
Auch ich stellte mir zur Aufgabe die Vorzüge dieses Systems zu nutzen. Für
den Fensteranschluss eignet sich das Kombimauerwerksystem optimal. Ein
Stein der Innenschicht kann weggelassen werden, wodurch automatisch das
Fenstersims entsteht. Ich benutze den Dämmstein auch für die Dämmung von
Dach und Boden, auch wenn mir bewusst ist, dass man das in Realität nicht
so durchführen würde.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Thesenpapier 3– Detail
Anforderungen an den Wandaufbau / Dämmkonzept
Komplementärsysteme sind nach dem Schichtenprinzip hierarchisch in die Funktionen Tragen, Dämmen und Schützen eingeteilt. Im Gegenzug dazu übernehmen
bei Kompaktsystemen einzelne Elemente mehrere Funktionen. Zum Beispiel beim
Einsteinmauerwerk. Bei der Planung eines Wandaufbaus gibt es einige konstruktive Grundlegen zu beachten. Zur Verhinderung von Kondensation muss eine
Dampfsperre/Dampfbremse eingeführt werden. Zwei Regeln sind zu beachten:
- Die Dampfsperre/Dampfbremse muss warmseitig vor der Wärmedämmung angebracht werden.
- Die Dampfdichte der Werkstoffe muss von innen nach aussen Abnehmen.
Tragschicht innen dicht, Schutzschicht aussen dampfdurchlässig
Tragschicht innen aus dampfdichtem Baumaterial.
Da bei meinem Kombimauerwerk der Dämmstein aber nicht gleich empfindlich auf
Kondensationswasser ist wie eine normale Wärmedämmung, muss keine Dampfbremse angebracht werden.
Eigenschaften gewählter Dämmstein – Porotherm Normalstein
Porotherm ist ein monolithisches, mit Perlit gefülltes
und somit hochwärmedämmmendes Einsteinmauerwerk. Es
wird im Läuferverband vermauert. Porotherm erfüllt die
hohen U-Wert-Anforderungen und gewährt gleichzeitig
einen hohen Schallschutz. Porotherm ist ein Leichtbackstein mit optimierten Lochbild durch breite Stegen
für die Statik und grosse Kammern für die Wärmedämmung.
Perlit ist ein vulkanisches Gestein, das aussergewöhnlich gute Dämmeigenschaften hat und nicht brennbar
ist.
Ein weiterer Vorteil des Porotherm-Mauerwerk ist die
Wärmespeicherfähigkeit. Es kann Sonnenenergie aufnehmen und phasenweise wieder abgeben. Im Sommer verhilft
diese Verzögerung zu ausgeglichenen Temperaturen.
Durch das Versetzten der Backsteine übereinander wechseln sich Tragen und Dämmen über den ganzen Wandquerschnitt ab. Die Wand kann atmen.
Es wird ein Porotherm Normalstein mit den Massen gewählt
Wahl Sichtbackstein
Die Dampfdiffusionswanderung muss gewährleistet werden und die Schlagregendichtigkeit erfüllt. Da es keine Hinterlüftung gibt müssen die Fugen absolut dicht
sein oder mit Elektroröhrchen versehen, denn der Optithermstein würde sich sonst mit Wasser vollsaugen.
Es wird ein Kelesto Sichtbackstein bordeauxrot gewählt.
Wahl innerer Stein
Der Innere Stein, der auch die tragenden Schotten gebildet werden ist ein
gewöhnlicher Klinker im Normalformat. Dieser ist wegen seiner geschlossenen
Poren ein dichter Backstein, was für die Dampfdiffusion nur von Vorteil ist.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Burkard, Meyer Architekten – MFH
Martinsbergstrasse
In allen beiden analysierten Gebäuden wurde die Verzahnung des Sichtmauerwerks und des tragenden Mauerwerks in jeder vierten Binderschicht ausgeführt. Der Wandaufbau ist bei beiden Projekten genau gleich und führt
somit zu der gleichen Ansicht. Es sind jeweils drei Läuferschichten (gelb)
und dann eine Binderschicht (rot). Um diesen Mauerwerksverband auszuführen,
braucht es jedoch einige Anpassungssteine (blau). Dieser spezielle Mauerwerksverband prägt den Ausdruck der Fassade.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Möchte man aber an der Fassade einen Blockverband (abwechslungsweise Binder,
Läufer) sehen, erfordert dies Anpassungen bei jeder zweiten Binderschicht.
Die blau eingefärbten Steine zeigen, welche Bindersteine zugeschnitten werden müssen. Sie zeigen in der Ansicht eine Binderschicht. in Wirklichkeit
sind diese Steine aber Quadrate, die zugeschnitten worden sind.
Burkard, Meyer Architekten – Schulhaus Wettingen
Durch all diese Recherchen lässt sich sagen, dass ein normaler, bekannter
Verband, mit abwechselnder Binder und Läuferschicht, ist ohne Anpassungssteine mit dem Kombimauerwerk nicht realisierbar. Für die Verzahnung der
beiden Mauerwerke muss ein neuer, eigener Verband kreiert werden. Dieser
neue Verband ergibt sich je nach Steinhöhe des Dämmsteins, aber auch durch
dessen Verhältniss zum Sichtstein.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Um dem Verwenden dieser Sonderformate entgegenzuwirken, kreierte ich einen
eigenen Verband. Dabei werden jeweils zwei Läuferschichten und zwei Binderschichten übereinander gelegt. Die Höhe des Dämmsteins entspricht der Höhe
von zwei Sichtbacksteinen.
Dieser Verband hat auch architektonisch einen sehr speziellen Ausdruck. Die
einzigen Schwierigkeiten bei diesem Verband sind die Eckausbildungen. Dort
braucht es auch Sonderformate, bzw. zugeschnittene Backsteine, aber sonst
können die Backsteine immer ganz belassen werden.
Axonometrie Wandaufbau 1:20
GSEducationalVersion
Ausschnitt Mauerwerksansicht 1:20
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
Anpassungssteine bei den Ecken
Definition Kombimauerwerk:
Man spricht von einem Kombimauerwerk,wenn zwei Mauerwerke ineinander verstrickt sind.
Aufgrund der Recherchen und meinem selbst kreierten Verband lässt sich folgende Materialthese herleiten.
Ein Kombimauerwerk ist nur mit einem angepassten Mauerwerksverband möglich,
welcher sich durch das Verhältniss von Dämm- und Sichtbackstein ergibt.
Anhang: Verzahnung Kolumbamauerwerk
Auch hier kann kein herkömmlicher Verband entstehen. Drei
der Sichtsteine ergeben die
Höhe eines Dämmbacksteins.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
Detaillösungen lassen sich durch ein Kombimauerwerk perfekt lösen. So kann
zum Beispiel durch das Weglassen eines Steins im Innenraum ein Fenster einfach angeschlagen werden.
Als Kontrast zu den Backsteinmauern wird ein Hartbetonboden fugenlos gegossen.
DACHAUFBAU
10mm
var.
15mm
15mm
1
7
1
15
7
1
Kies Bitumenabdichtungsbahn
Magerbeton mit Gefälle 1.5%
Porotherm Normalstein Dampfsperre
aufgemauerte Backsteindecke
115
1
24
1
24
BODENAUFBAU
Hartbeton Trennlage Kunststofffolie Porotherm Perlit Normalstein
Feuchtigkeitssperre
tragende Schicht Backsteine Sauberkeitsschicht Magerbeton
Dozent:GSEducationalVersion
Michael Künzle | HSLU FS 2014
80 mm
1 mm
150 mm
31 mm
10 mm
Hier noch die Innenraumfotos meines Abschlussmodells.
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
THESE MATERIAL
BACKSTEIN
STRukTuR & MATERIAL
NoELLE BoTToNI
DozENT: MIcHAEL küNzLE
HSLu FS 2014
Um die Lastabtragung einer Wand mit Perforationen zu gewährleisten,
dürfen die Aussparungen nicht direkt untereinander liegen und die
Backsteine müssen sich in einer genügend grossen Fläche überschneiden. Für die maximale Öffnungsgrössen gibt es kein genaues Mass, sondern die Druckfestigkeit des gewählten Steins spielt eine Rolle.
Überbindemass
Perforationen übereinander führen zu Bruchstellen und Instabilität der Wand
Versetzte Perforationen, sodass die Druckkräfte abgetragen werden
können sind grundsätzlich möglich
PERFORATION
Perforationen bezeichnet eine Durchlochung. Sie entstehen durch Weglassen von Steinen im Mauerwerk, durch Auseinanderziehen des Verbands oder durch einen geplanten Verband mit Aussparungen.
DRUCKFESTIGKEIT
Als Druckfestigkeit wird die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs bei der Einwirkung von Druckkräften bezeichnet. Ist die Druckspannung größer als die Druckfestigkeit eines Körpers, so wird er zerstört. Die Druckfestigkeit gibt also an, wie viel Spannung der Backstein aufnehmen kann, bevor er bricht.
ÜBERBINDEMASS
Die Überbindung bezeichnet im Mauerverband das Mass des Übergreifens der Steine
einer Schicht über die darunter liegenden Schicht. Die Überbindung ü muss mindestens 0.4xSteinhöhe oder mindestens 4.5cm betragen.
REFERENZOBJEKT: KOLUMBA KÖLN – PETER ZUMTHOR
Mit langen Backsteinen wurden kleine Öffnungen erzeugt. Um diese Öffnungen zu vergrössern, bzw. erhöhen, wählte Peter Zumthor sehr dicke Fugen. Diese waren fast so dick wie ein Stein selbst und erzeugen so den Eindruck
einer doppelt so grossen Perforation. Die Öffnungen sind immer versetzt. Für die Statik ist zu erwähnen, dass
nicht ganze Wände perforiert sind, sondern nur Ausschnitte. Zudem sind zwischen zwei Mauerwerken Stützen platziert, die den grössten Teil der Lasten tragen. Die perforierten Wände müssen also nur ihr Eigengewicht tragen.
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
THESE STRUKTUR
BACKSTEIN
STRUKTUR & MaTERial
NoEllE BoTToNi
DozENT: MicHaEl KüNzlE
HSlU FS 2014
Durch die Schottenbauweise und deren Anpassung an die Schubkräfte eines
Bogens, wird sowohl die tragende, wie auch die räumliche Struktur gebildet.
SCHOTTENBAUWEISE
Unter Schottenbauweise wird die parallel addierte Anordnung mehrerer lastabtragenden Wände im Zusammenhang mit
einer grossen Anzahl von Räumen unter gleicher Bedingung verstanden. Die tragenden Wände werden hierbei in
Querrichtung angeordnet.
Nischen
GEBÄUDEAUSSTEIFUNG
Die Aufgaben der Gebäudeaussteifung sind die
Aufnahme und Weiterleitung von Horizontalkräften (Wind, Erddruck, Erdbeben, etc.) in
den Baugrund, sowie die Begrenzung der horizontalen Verformungen.
Grundriss 1:50 mit eingezeichneten Schotten. Sie steifen das Gebäude aus,
indem sie die Horizontallasten aufnehmen.
LASTABTRAGUNG EINES BOGENS & TONNENGEWÖLBES
Ein Bogen funktioniert auf Druck. Dabei hat
seine Stützlinie die Form einer Parabel. Wenn
die Schubkräfte des Bogens nur durch die
Wiederlager aufgenommen werden, müssen die
Wandstärken angepasst werden. Dabei gilt die
Regel: „Die Stichhöhe des Bogens bestimmt
die Stärke der Widerlager.“
Um den Einsturz bei einseitiger Belastung zu
verhindern, sollte der Bogen bis mindestens
2/3 aufgemauert werden.
2/3
1/3
GSEducationalVersion
Wiederlager
Resultierende
Bogenschub
Belastung
STRUMAT
GEGENSCHUB
Anstelle von Wiederlagern können sich
zwei gleichmässige Bogenschubkräfte
aufheben und ein Kräftegleichgewicht
herstellen.
GSEducationalVersion
GSEducationalVersion
Gegenschub
Wiederlager
Resultierende
Bogenschub
Belastung
Noelle Bottoni | Struktur und Material – Backstein
THESE DETAIL
BACKSTEIN
STrukTur & MATErIAL
NoELLE BoTToNI
DozENT: MIcHAEL küNzLE
HSLu FS 2014
Ein Kombimauerwerk ohne zugeschnittene Steine nimmt Einfluss auf den
Mauerwerksverband und damit auf die Gestaltung der Fassade.
DEFINITION KOMBIMAUERWERK
Zwei ineinander verstrickte Mauerwerke
METHODE 1 – ANPASSUNG DES VERBANDES OHNE ZUSCHNEIDEN
In dem analysierten Gebäuden wurde die Verzahnung des
Sichtmauerwerks und des tragenden Mauerwerks in jeder
vierten Binderschicht ausgeführt. Dies führt zu einem
Verband aus drei Läuferschichten (gelb) und einer Binderschicht (rot). Durch diesen angepassten Verband können
die Sichtbacksteine in ihrer ursprünglichen Form belassen werden, was aber Auswirkungen auf das Fassadenbild
hat. Trotzdem braucht es Ausgleichssteine (blau).
D
K
B
M
P
D
a
Analyse Burkard, Meyer Architekten – MFH Martinsbergstrasse
METHODE 2 – ZUSCHNEIDEN DER BINDERSCHICHTEN
Ich habe versucht, durch die Verzahnung einen Blockverband zu erzeugen. Damit in der Fassade ein „gewöhnlicher“ Verband sichtbar wird, muss jede zweite Binderschicht geschnitten werden (blau).
Im Allgemeinen lässt sich sagen, dass die Verzahnung bei
einem Kombimauerwerk mit einem herkömmlichen Verband
(eine Binderschicht, eine Läuferschicht) nicht ohne Anpassungssteine realisierbar ist.
7
1
115
1
24
Dozent: Michael Künzle | HSLU FS 2014
24
H
T
P
F
t
S
GSEducationalVersion
Aufbau und Verzahnung des Kombimauerwerks
GSEducationalVersion
1
B
Die einzigen Sondersteine, die der Verband braucht, sind
dreiviertel Steine an den Ecken. Diese werden aber auch
bei herkömmlichen Verbandsarten verwendet. Speziell ist,
sie müssen auch in der Tiefe angepasst werden.
Sondersteine an den Ecken
1
15
7
1
NEU KREIERTER VERBAND
Durch die logische Verzahnung von Dämmstein und Sichtbackstein folgt ein neuer Mauerwerksverband mit zwei
Binder- (rot), und dann zwei Läuferschichten (gelb).
Durch die Anpassung des Mauerwerksverband kann dem „Zuschneiden“ entgegengewirkt werden und es werden keine
Anpassungssteine benötigt. Diese spezielle Art von Verband prägt den Ausdruck der Fassade.