pdf-Datei - Entwerfen mit Bambus

Entwerfen mit Bambus Seite 1 von 23Projekte aus IL 31EinleitungDiese Internetseiten befassen sich mit der 1985erschienenen Publikation IL 31 "Bambus" des Institutsfür leichte Flächentragwerke (IL) der UniversitätStuttgart.Die Publikation hat das Bauen mit pflanzlichen Stäbenmit besonderem Augenmerk auf Bambus zum Thema.In verschiedenen Kapiteln wird der Baustoff Bambus inverschiedenen Formen, gerade oder gekrümmt,gespalten oder als Vollprofil untersucht.Stangenförmige Baustoffe besitzen verschiedenste,positiv zu bewertende Eigenschaften. Zum einen istdies sicherlich die hohe Wirtschaftlichkeit aufgrundeines geringen Preises, zum anderen durch ihrenressourcenschonenden Schnellwuchs.Insbesondere Bambus besitzt statische Eigenschaften,die den klassischen Holzbau um einiges überlegensind.Dennoch ist das Ansehen von Bambus nicht sehr hochangesiedelt. Er gilt als Baustoff der Armen. DiePublikation IL 31 möchte neben den Darstellungen derkonstruktiven Möglichkeiten besonders die Akzeptanzder Menschen gegenüber diesem Baustoff erhöhen.Gerade StäbeEinführungUnter der Überschrift "gerade Stäbe" wird in derDokumentation IL 31 auf Konstruktionssysteme mit diesenund das Tragverhalten des einzelnen Stabes eingegangen.Mit Skizzen und Modellfotos werden Konstruktionengezeigt, die besonders geeignet für das Bauen mit geradenStäben sind und es wird die Dimensionierung mit dem BIC-Diagramm gezeigt. Neben der traditionellen BauweiseSüdostasiens wird an Hand des Beispieles einer Siedlungaus Bambus in Manizales vor allem die südamerikanischeBautechnik beschrieben, die von der nordamerikanischenPlattform -Bauweise beeinflusst ist. Der Bambusturm derPhänomena in Zürich ist der Versuch die traditionellefile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 2 von 23chinesisch Bauweise mit der europäischen zu verbinden.Der Übergang vom geraden zum gekrümmten Stab wird amBeispiel der Weiterentwicklung des traditionellenBambusschirms zum Gestellzelt gezeigt.Vorweggenommen werden kann, dass insgesamt versuchtwird, durch kurze Stablängen und die Verwendung desunteren steiferen Abschnittes des Bambus die Verformungunter Last geringzuhalten. Zudem werden kurzeSpannweiten und geringe Gerauchslasten angenommen.Nur in speziellen Anwendungen werden die vollenStablängen verwendet, wobei dann auf eine besondereDetailausbildung geachtet werden muss, da bei starkenVerformungen in den Verbindungen insbesondere grosseZugkräfte aufgenommenKonstruktionssystemeKonstruktive Systeme mit konischen RundstäbenDer gerade Stab findet verschieden gelagertunterschiedliche Verwendungen (Eulerfälle). UnterEinspannung mit horizontalen Lasteinwirkung ergibtsich die für die konischen Rundstäbe typischeBiegelinie. Der gelenkig gelagerte Stab muss durchAbspannungen gesichert werden. "Dreibeine" sindstandfeste Tragsysteme , die umgedreht und addiertsozusagen in eine Tischplatte eingespannt werdenkönnen.Wegen der hohen Schlankheit von pflanzlichen Stangenist es günstig diese zu bündeln. Dies ist besser als diebloße Addition, da ein geringe Vorspannung erzielt wird.Noch günstiger sind natürlich röhrenförmigeQuerschnitte und das beste Verhältnis von Tragfähigkeitzu Gewicht wird bei seilverspannten Druckstäbenerzielt. Eine Reduzierung der Masse und die demKraftfluss ensprechenden Anordnung ist anzustreben.Die besondere Biegelinie konischer Elemente ist inkonstruktiven Systemen zu berücksichtigen. Beiweiterentwickelten Systemen müssen an denEinspannstellen Biegemomente aufgenommen werden.Durch wechselseitiges Anordnung des dünnen unddicken Endes können unterschiedliche Tragfähigkeitenausgeglichen werden.Verschiedene KonstruktionssystemeSpreng- und Hängewerke die in einer grossen Vielfaltkombiniert und umgewandelt werden können sindmöglich. Fachwerke lassen sich als weiterentwickelteHängewerke beschreiben. Parallelgurtige Trägerkommen vor allem beim Brücken und Deckenbau zumEinsatz.file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 3 von 23Fachwerke etc.Die Fachwerkträger könne zu Raumtragwerken addiertwerden. Bei der Unterspannung des Trägers muss dasWegknickens der Strebe vermieden werden.Raumtragwerke / UnterspannungenGeneigte Dächer sind auch typischeStangenkonstruktionen. Pultdächer werden oft alsangehängte Konstruktionen vor massive Bautengestellt, wobei die vordere Unterstützung alsPendelstütze ausgebildet werden kann.An der Spitze zusammengebundene Stangen.Aus diesen Prinzipien entwickelt sich auch dasSparrendach, das bei grossen Spannweiten zumKehlbalkendach ergänzt wird. Die Aufnahme derHorizontallasten muss über die Wandkonstruktion, einZugband oder auch den Ringbalken aufgenommenwerden.file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 4 von 23Verschiedene DachformenTürme werden gewöhnlich als Fachwerkkonstruktionenausgebildet wobei oft hohen Horizontallasten vor allemaus Wind Rechnung zu tragen ist.Aus geraden Stäben lassen sich gekrümmte Flächen( Regelflächen) erzeugen wie das hyperbolischesParaboloit und Rotationsparaboloid. Die rundenQuerschnitte haben den Vorteil dicht an dichtaneinandergelegt werden zu können. Auch geodätischeKuppeln sind möglich, wobei die Knoten, der nicht ineiner Ebene liegenden Stäbe besonders beachtetwerden müssen.Gekrümmte Flächen mit geraden Stangenfile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 5 von 23BiegelinieBei den Kegelförmigen Stäben ergeben sichKonstruktionen, die sich grundsätzlich von denen mitgleichmässiger Dicke unterscheiden.Stäbe gleicher Konizität weisen aber nicht unbedingtdieselbe Biegelinie auf, selbst wenn ihreMaterialeigenschaften gleich sind: die Stababschnitte a,b und c haben alle die gleiche Konizität, weisen jedochunterschiedliche Biegelinien auf. Die Ursache dafür istdie unterschiedlich Schlankheit der Stäbe.KonizitätZu den Biegelinien wurden im IL Versuche inSchaumstoff durchgeführt. Er bietet den Vorteil derHomogenität und des leichteren und deutlicherenVerbiegens.Zur Vereinfachung wurden allerdings rechteckigeQuerschnitte gewählt und die Biegung in nur einerRichtung untersucht. Der Krümmungsradius ist amEinspannpunkt am kleinsten und wird zum dünnenStabende hin grösser.Balken mit einem AuflagerDer Schwerpunkt des gekrümmten Stabes entsprichtnicht dem des geraden Stabes, da sich durch dieBiegung die Länge der Hebelarme verringert. Derhöchste Punkt der Biegelinie liegt höher als derAuflagerpunkt.Schaumstoffversuche, ein Auflagerfile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 6 von 23Balken mit zwei AuflagernVerschiedene Positionen sind möglich:1. Hier treten nur vertikale Auflagerkräfte auf ( feste undverschiebliche Auflager möglich)2. Bei verschieblichen Auflagern lässt sich derDurchhang des Balkens innerhalb eines Spielraumsverschieben.3. Bei verringertem AuflagerabstandVerschiedene Positionen mit drei Auflagern und nurvertikalen AuflagerkräftenGeneigte BalkenDie Kettenlinie liegt im oberen Bereich über derBiegelinie, im unteren Bereich darunter. Diese Form istvon asiatischen Tempeldächern her bekannt.Schaumstoffversuche, zwei AuflagerDas IL hat ein Verfahren entwickelt, das möglichsteinfach eine genügend genauen Abschätzung derTragfähigkeit von Bauteilen ermöglichen soll. Dassogenannte BIC-Diagramm.Konstruktive DetailsAn der Universität in Bogota, Kolumbien gibt es dasBambusforschungszentrum CIBAM, dessen Ziel diekonsequente Anwendung des südamerikanischen guaduaangustifolia für das Bauen ist. Diese Bambusart besitzt einehohe Querzugfestigkeit, was die Gefahr des Spaltensgeringer macht.Das Forschungszentrum führte diverse Projekte durch, vondenen einige in der IL 31 kurz vorgestellt werden.Das CIBAM selbst hat ein Handbuch derBambuskonstruktion herausgegeben. Einige Seiten davonkann man hier herunterladen.Das CIBAM hat einige prinzipielle, auf den guaduaabgestimmte Detailanschlüsse für die Verbindung vonStützen, Balken und Streben entwickelt. Sie zeigenÄhnlichkeiten mit Holzbauverbindungen aus Europa und ausNordamerika.Nachfolgend einige weitere Aufzeichnungen desForschungszentrums:file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 7 von 23Eine Rahmenkonstruktion mit Kopfbändern und dieAnordnung von eventuell notwendigen Verstärkungen beigrößerer Spannweite und größeren Lasten.Zweckmäßige Anschlüsse von Diagonalen und Pfosten ineinem Fachwerkträger.Schirmähnliche Kegeldachkonstruktion mit Hängesäule.Herstellung von Wasserleitungen aus Bambus mitdurchbohrten Diaphragmen.Komplizierte Brückenkonstruktion nach dem Prinzip einerSchere.Dreigurt-Fachwerk-BinderDas CIBAM hat einen leichten einfach herzustellendenTräger aus Bambus entwickelt, der eine Breite von 2mund eine Länge von 8m hat. Diese Struktur ist aufGrund der Stabilität und Flexibilität des Bambus sehrwiderstandsfähig gegen Erdbeben. Dieser auch vonLaien herzstellende Träger kann mit denunterschiedlichsten Materialien eingedeckt werden.Dreigurt FachwerkträgerWohnungsbauEine Siedlung aus Bambus in ManizalesBambussiedlung in ManizalesManizales ist eine Kleinstadt westlich von Bogota,Kolumbien. Sie liegt auf 2500m Höhe in einemKaffeeanbaugebiet.In der Region herrscht ein Mangel an Wohnungen, demdas Instituto de Credito Territorial entgegen wirken will.Das Institut ist eine staatliche Organisation zurEntwicklung von Wohnbauprogrammen für dieBehausung der sozial am meisten Benachteiligten. DieWohnungen entstehen oft auf enteignetem Land oderSteilhängen.file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 8 von 23Projekt MalabarDas Projekt Malabar ist eines der Wohnbauprogrammedes Instituto de Credito Territorial.Die Berücksichtigung der sozialen und kulturellenWerte, sowie der natürlichen Resourcen spielte einegroße Rolle. Der dominierende Baustoff ist Bambus.Bambus ist ein örtlicher Baustoff, er gehört zu demStadtbild von Manizales. Die Verarbeitung ist derBevölkerung wohl bekannt. Außerdem ist er durch seineVerformbarkeit gut für die Erdbebenregion geeignet.Die Wohneinheiten haben eine Grundfläche von 6x7m.Es gibt Wohn- und Schlafzimmer, Küche und WC. DieBelüftung und Belichtung erfolgt neben den Fensternauch durch einen Innenhof.Die Stützen stehen in einem Hauptraster von 50cm aufBetonfundamenten. Ausgesteift werden sie durchDiagonalstäbe. Die Wandverschalung erfolgt durch"Bambusbretter", die verputzt werden.Die Errichtung der gesamten Anlage erfolgt imSelbstbau, unter der Leitung des I.C.T.. NachAbschluss der Bauarbeiten werden die einzelnenWohneinheiten unter den Arbeitern verlost.Projekt Malabarfile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 9 von 23IngenieurbauBambusturm auf der PhänomenaBambusturm1984 fand in Zürich die "Phänomena" eine Ausstellungüber Phänomene und Rätsel der Umwelt statt.Der Bambusturm ist ein Entwurf von dem ZüricherKünstler Johannes Peter Staub. Er wurde mit 250tBambus aus China realisiert. Die Stäbe von 20-jährigenBambuspflanzen hatten einen Durchmesser von 6-11cm. Sie wurden in China im Herbst geschlagen, dortgetrocknet und nach Zürich verfrachtet.Alle Arbeiten übernahmen 40 bambuserfahreneHandwerker aus China.Die Konstruktion hat drei Geschosse und ist auf einer21x21m großen Grundfläche errichtet. Herausstechendsind zwei 20m hohe Treppentürme.Dem Entwurf liegt ein Sechseckraster mit 2,40mKantenlänge zugrunde. Vor Ort wurden die sechseckigeElemente hergestellt und auf dem Raster errichtet.Weitere Elemente wurden jeweils aufgesteckt undverstrebt. Die maximale Spannweite der Elementebeträgt 4,80m.Die senkrechten Elemente wurden durchSchraubbolzen über ein eingelassenes Stahlprofil in denBetonfundamenten verankert. Auch an anderen Stellenmusste man auf Baustahl zurückgreifen, um dieVerbindungen herzustellen. Die Diagonalstützen zurVerstärkung der Stockwerksbögen wurden verschraubt.Ein verborgenes Stahlband unter den geflochtenenKnotenpunkten dient zur Sicherung der Statik.Der Grund liegt in den hohen Belastungen desAusstellungsgebäudes und in der geringen Erfahrungder Arbeiter mit derart hohen Konstruktionen.DetailausbildungVor der Errichtung in Zürich wurde ein Versuchsbau inChina errichtet und auf sein Tragverhalten überprüft.Auch in China hatte man keine Erfahrungen mit über8m hohen Konstruktionen, obwohl es dort durchausBaunormen mit technischen Anweisungen gibt.Besonderes Augenmerk wurde bei dem Versuchsbauauf das Schwingungsverhalten gelegt, da der Turmdurch seine vielen Knoten und Verbindungen in diesemBereich besonders anfällig war.Der Innenausbau des Turm wurde sehr einfachgehalten. Da der Turm nur in Sommermonaten standgab es kaum Verkleidungen der offenen Wandelemente,wenn doch dann durch einfache Tücher. Die oberePlattform wurde durch eine einfache Folie vor Regengeschützt. Der Turm war Ausstellungsobjekt und -raumin einem. Er beherbergte Kaleidoskopbetrachtungen,einen Spiegelsaal, Windräder, Savoniusrotoren undeinen 1,50m Gong. Es gab außerdem 4 Rutschbahnen,ein Restaurant und die dazugehörige Küche.Das Restaurant wurde möbliert mit Tischen und Stühlenaus den Reststücken des Bambus.file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 10 von 23GesamtansichtSchirmeAsiatische SchirmeDer Schirm besteht aus einem ganzen Mittelrohr undden aus fein gespaltenem Bambusrohr hergestelltenRippen und Stangen, die in der oberen Nabe gelenkigam Stab befestigt sind und mit der unteren Nabe freiverschieblich sind. Normalerweise gibt es 38 Fächeroder auch feinere Schirme mit 60 Rippen.Die flache Kegelform der asiatischen Schirme geht aufdie geringe Reissfestigkeit der Papierbespannungzurück.Asiatische SchirmeEuropäische SchirmeDie europäischen Schirme hingegen nutzten die hoheZugfestigkeit ihrer textilen Bespannungen aus. Beidiesem Beispiel von Frei Otto und Jürgen Bradatsch(1985) werden beim Aufspannen die Rippen von derZelthaut gebogen und in ihrer Form gehalten, so dasssie die Beine des Zeltes bildenfile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 11 von 23Europäische SchirmeGekrümmte DruckstäbeEinführungNeben den geraden Stäben behandelt das IL31 Beispielevon Konstruktionen, deren Form durch den Einbau vongekrümmten und somit vorgespannten Stäben bestimmtwird. Die Besonderheit von gekrümmten Stäben bestehtdarin, dass sie unter Belastung eine zum dünnen Ende hinzunehmende Biegung aufweisen. Aus dieser Eigenschaftergeben sich umfangreiche Gestaltungs- undKonstruktionsmöglichkeiten.KonstruktionssystemeBögenDie Form eines einfachen Bogens wird von derBiegelinie bestimmt. Da die Querschnitte sichverändern, entspricht die Biegelinie nicht einerParabelform.Sie ist außerdem abhängig von der Art der Auflager.Insbesondere eine von der Biegelinie abweichendeRichtung der Einspannung führt durch Einbringungeines zusätzlichen Moments zu einer neuen Form desTrägers. Während bei Stabtragwerken eineUnterspannung die Tragfähigkeit verstärkt, führt sie beiBögen aus konisch zusammenlaufenden zuFormveränderungen.Durch Addition von Bögen können durchunterschiedliche Anordnungen die verschiedenstenGebäudeformen erschaffen werden, wobei die Bögendurch Ein- oder Abspannung (z.B. im Verband mitanderen Bögen) gegen Umkippen stabilisiert werdenfile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 12 von 23können.Form wird durch asymmetrische Biegelinie bestimmtZusammengesetzte BögenDurch Zusammensetzung mehrerer Stäbe lassen sichsymmetrische (bei annähernd gleichen Querschnitten)Konstruktion erstellen. Wie bei den einfachen Bögen istdie Form sehr stark abhängig von der Art der Lagerung.Längere Bögen können räumlich stabilisiert werden,wodurch die zwischenliegende Knicklänge reduziertwird.Durch Addition von zweifach zusammengesetztenBögen entstehen räumliche Konstellationen, wobeidurch Veränderung der Länge über elliptischenGrundrissen Kuppelformen erzeugt werden können.Eine weitere Möglichkeit in der Formgebung besteht inder gekreuzten (Gitterschalen) sowie in derzentralsymmetrischen Addition.Symmetrie durch Addition von Stäbenfile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 13 von 23Unterschiedliche VerbindungenSpeziell formgebend ist auch die Art der Verbindung.Neben oben behandelten, besteht die Möglichkeit dergelenkigen Verbindung, die Spitzbögen hervorruft.Wenn die Stabenden parallel miteinander verbundenwerden, können durch Einspannung der anderen Endenzwiebelförmige Geometrien erzwungen werden.Gitterschalen / Gelenkige VerbindungenParallele, steife VerbindungenUebersichtNebenstehendes Bild zeigt eine Übersicht derverschiedenen Bogenformen im Vergleich mitgekrümmten Stäben konstanten Querschnitts. Siewurden anhand von Modellversuchen mit gespanntemFederstahl sowie konisch zusammenlaufendenSchaumstoffstreifen untersucht.file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 14 von 23Konstante / konisch zulaufende QuerschnittenBauen mit gebogenem BambusBei Stabtragwerken mit geraden Stangen wird in derRegel nur das untere Drittel eines Bambusrohresverwendet. Bei Verwendung der vollen Länge ist eineAusnutzung der natürlichen Krümmung unumgänglich.Aufgrund dessen ist bei dem Entwurf von Bauten mitlangem Spannweiten die Verwendung von gebogenenFormen ratsam. Bei derartiger Verwendung entstehendie für die Bambusbauweise typischen Formen.Wird die tragende Konstruktion aus gespaltenemBambus errichtet, ist die gekrümmte Formunvermeidbar.Bambusbrücke in JapanGitterschalenModerne Konstruktionen aus gespaltenem BambusWird die tragende Konstruktion eines Bauwerks ausgespaltenem Bambus errichtet, ist die gekrümmte Formunvermeidbar. Auf diese Art und Weise können relativgroße Hütten aus Bambus errichtet werden.Traditionelles Beispiel sind die Hütten des DorseVolkes auf der Gamu Hochebene in Südäthiopien, die ineiner komplizierten Technik aus ineinanderfile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 15 von 23Bambushütte in Südäthiopienverflochtenen Bambusbrettern gefertigt sind.Bambusbretter entstehen durch Aufspaltung vonBambusrohren.Die Möglichkeiten der Konstruktion mit gespaltenen,druckbeanspruchten, gekrümmten Bambusstangenwurden in Zusammenarbeit des Instituts für leichteFlächentragwerke, Stuttgart (IL) mit der School ofArchitecture (SA), Ahmebad, Indien in verschiedenenUntersuchungen durchgeführt.Man bemühte sich, neue Konstruktionsweisen durchdie Verbindung von handwerklicher Bambustradition mitmoderner Leichtbauweise zu untersuchen. DerartigeVersuche konnten aufgrund der handwerklichenFähigkeiten der Arbeiter nur in Indien stattfinden.Hauptgesichtspunkt war die Untersuchung von ingespaltenem Bambus ausgeführten Gitterschalen.GitterschalenGitterschalen sind eine am IL entwickelte Konstruktion,bei der dünne Stäbe ein räumliches Tragwerk bilden.Das zu Grunde liegende Prinzip ist die Umkehrung derKettenlinie zur Stützenlinie eines Bogens. Am Bodenliegende gespaltene Bambusstangen werden in einemquadratischen Raster miteinander verbunden. Dasentstandene Gitter wird in die der Hängeformentsprechenden Form gebracht und anschließend inden Kreuzungspunkten fixiert.Gitterschalen sind eine bereits mehrfach erprobte Formvon leichten Flächentragwerken. In den durchgeführtenVersuchen sollten ihre Machbarkeit in Bambus erfasstwerden. Insbesondere folgende Fragen wurdenuntersucht:1. Feststellen der Auswirkungen von materialbedingtenUnregelmäßigkeiten auf die Form und das Tragverhaltender Gitterschalen.2. Entwicklung und Erprobung materialgerechter Details(Knoten, Längsstoß, Randausbildung, Befestigung desGitters am Rand, Formfixierung, etc.)3. Optimierung der Montage und der Formeinstellung(besonders wichtig bei größeren Spannweiten)4. Feststellen der Tragfähigkeit der Gitterschalen undErforschung sinnvoller Spannweiten5. Entwicklung von Dacheindeckung und InnenausbauGitterschale als Umkehrung der Kettenliniefile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 16 von 23In verschiedenen Versuchen wurden verschiedeneKonstruktionsformen betrachtet:Versuch 1:Fertige GitterschaleAus gespaltenem Bambus (1/8 eines Bambusrohres)wurde eine Doppelkuppel mit insgesamt 7,5 m Längeentwickelt. Die Kosten des Materials beliefen sich aufetwa 80 DM. Als Verbindungsmöglichkeiten wurdenLängsstoß sowie einen einfache gebundeneKnotenverbindung verwendet. Die Stabilisierung erfolgtedurch Kokosfaserseile.Die Untersuchung ergab bei einer aufgebrachtenFlächenlast von ca. 122N/m² geringe Verformungen derGitterschalen.DetailausbildungenVersuch 2:In einem weiterführenden Versuch wurde der größereTeil der Kuppel demontiert und der kleinere Teil miteinem sekundären Gitter, was diagonal zum primärenGitter verlief, verstärkt. Durch diese Verstärkung erhöhtesich die Tragfähigkeit um ein Vierfaches. Auchaufgebrachte Punktlasten verursachten keinenennenswerten Verformungen.Stabilisierung / Aufbringung von PunktlastenVersuch 3:Der dritte Versuch im Februar 1984 bestand aus einemform- und materialgerechten Modell einer Gitterschalewie in Versuch 2 mit 9m Spannweite im Maßstab 1:5.Der Versuch brachte Ergebnisse zu möglichenSpannweiten und zu dem Verhalten bei Montage undzur Formeinstellung. Die Ergebnisse derBelastungsversuche ergaben eine aufnehmbareFlächenlast von 250-330 N/m² und einen aufnehmbarenWindlastdruck von 500 N/m².file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 17 von 23SchlussfolgerungMasstabsgetreues Modell1. Gespaltener Bambus ist gut geeignet fürGitterschalen.2. Es gibt keine wesentliche Probleme durchmaterialbedingte Unregelmäßigkeiten.3. Die Formtoleranzen können durch die entsprechendeAuswahl und die entsprechende Anordnung der Stäbeim Gitter kompensiert werden.4. Die aus dem traditionellen Bambushandwerkentwickelten konstruktiven Verbindungen haben sichbewährt.5. Die harmonische Krümmung wird im Gegensatz zuBohrungen durch Knoten nicht gestört. Das entgültigeBindematerial ist noch nicht geklärt.6. Bei größeren Gittern ist die Vorbereitung des Gittersfür die Montage sehr wichtig.7. Die maximalen Spannweiten bei Verwendung vongespaltenem Bambus und einem diagonalenSekundärgitters liegen bei ca. 10m. Abhängig ist dasnatürlich von der Bambusart; größere Spannweiten sindbei Vollprofilen zu erwarten.GitterschalendetailsDetail-Untersuchungen an einerBambusgitterschaleDie hier vorgestellte Arbeit entstand in Zusammenarbeitmit Studenten der Fachhochschule Aachen und hattedas Ziel, für Entwicklungsländererdbebenwiderstandsfähige, billige Konstruktionen ausörtlichen Materialien zu entwickeln, die in Selbsthilfeerrichtet werden können. Die zu verwendendenWerkzeuge sollten möglichst einfach und dieVerbindungsmittel jederzeit verfügbar sein.Die für diesen Zweck entwickelte Bambusgitterschalewar im Grundriß quadratisch und 6x6m groß. Der Randbestand aus einem Stabbündel mit der Funktion einesRingbalkens. Aufgelagert auf eine darunter liegendeWandkonstruktion, sorgt er für die gleichmäßigeVerteilung der Lasten und hält die Schale zusammen.GitterschaleDer erste entwickelte Detailpunkt war ein"Gummiknoten", bei dem die Bambusstäbe mit einerZwischenlage aus Gummi straff aufeinander gebundenwaren. Der Knoten leistete einen Widerstand von 0,6 kNgegen Verschieben. Bei weiterer Belastung verschiebtsich der Querstab bis zum nächsten Nodium. Bei einerBelastung von 2,5 kN versagte ein Stab infolge vonüberschrittenen Querdruckspannungen.Bei dem zweiten Knoten, dem "Splintknoten" erfolgtedie Verbindung der Stäbe durch einen Bambussplint.Bei dem ersten Versuch ging dieser Splint nur durcheine, beim zweiten Versuch durch beide Stabwände.file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 18 von 23Beim Versuch 1 betrug der Verschiebungswiderstand0,5 kN. Dann wurde die Lochlaibungsspannungüberschritten und der Splint kippte in die Bohrung. Beimzweiten Versuch betrug der Verschiebungswiderstand2,5 kN. Das Versagen trat bei der Überschreitung derQuerdruckspannungen an der Lasteinleitungsstelle imStab ein.Dieser zweite Splintknoten wurde schließlich bei demVersuchsbau verwendet.Damit die Gitterschale in der Form gehalten wird, mußeine Veränderung der Winkel verhindert werden. An derFachhochschule Aachen entschied man sich für dieFixierung der Eckmaschen mit der größtenrhombischen Verformung durch ZugdiagonalenFazit:Die Gitterschale ist eine billige und relativerdbebensichere Alternative zu traditionellenDachkonstruktionen in Entwicklungsländern und imSelbstbau gut herstellbar.Verschiedene KnotenpunkteKorbschalenKorbschale aus gespaltenem BambusKorbschale mit BelastungDas Institut für leichte Flächentragwerke untersuchteauch das Tragverhalten von Kuppeln, hergestellt intraditioneller Korbflechttechnik. Dazu wurde eine kleineKuppel nach Angaben des Instituts von einem indischenHandwerker in der üblichen radialen Flechttechnikhergestellt.Die Form entsprach im Wesentlichen einer Hängeformund hatte einen Durchmesser von 56cm, eine Höhe von25cm und ein Gewicht von 865p. Bei einemBelastungstest mit einer Gleichlast von 1000 N/m²Grundfläche bzw. 630 N/m² Oberfläche gab es keinemessbaren Verformungen in der Fläche. Der freie Randdes Korbes senkte sich nach mehreren TagenBelastung um 2cm. Bei einer Vergrößerung um denFaktor 7 entsprächen die Bambusstreifen demDurchmesser eines Bambusrohres mit einemDurchmesser von 4cm. Das Eigengewicht betrüge296kp (25,5kp / m² Grundfläche). Die Kuppel wärepraktisch gleich belastbar mit 1000 N/m² Grundfläche.file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 19 von 23Bögen und TonnenBogenkonstruktionen und Tonnen aus BambusIm Forschungslabor für experimentelles Bauen,Universität Kassel werden ebenfalls Versuche zumBauen mit Bambus durchgeführt. BesondererAugenmerk gilt der Entwicklung von bogenförmigenTragwerken, die zunächst hängend konstruiert undschließlich andersherum aufgestellt werden. Mitderartigen Konstruktionsmöglichkeiten ließen sich sehrtragfähige Konstruktionen entwickeln. Belastungstestszeigten, dass die horizontalen Rohre auch imasymmetrischen Lastfall für eine gute Verteilung deraufgebrachten Kräfte sorgetn. Im Anschluß wurde dieKonstruktion mit Grassoden eingedeckt.Hängende / Stehende BogenkonstruktionVerschiedenesVerschiedene Projekte1. Doppelt gekrümmte Gitterschale, entwickelt an derUniversität Francisco Marroquin, Guatemalafile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 20 von 23Doppelt gekrümmte GitterschaleEngmaschige Gitterschale aus gespaltetem Bambus,gedeckt mit einem PVC beschichtetemBaumwollgewebe, als Schutzdach für einenVerkaufstandVerkaufsstandGitterschalenkonstruktion, die lediglich 2kN wiegt, über6m spannt und die Lasten von insgesamt 200 kN (100fache des Eigengewichts) aufnehmen kann.Sehr robustes TragwerkGekrümmte Zugstäbefile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 21 von 23EinführungIn Ergänzung zu den gekrümmten Druckstäben behandeltdas das folgende Kapitel Konstruktionen die ausgekrümmten, zugbelasteten Stäben bestehen.Derartige Konstruktionen gehören zur Familie derHängedächer, deren Krümmung mit der frei hängendenKette verwandt, aber aufgrund der geringen Biegesteifigkeitder Stangen nicht identisch istKonstruktionssystemeHängelinienPflanzliche Stangen, die sich aufgrund ihrer geringenBiegesteifigkeit aber hohen Zugfestigkeit fürzugbeanspruchte Konstruktionen eignen ergeben einecharakteristische asymmetrische Biegelinie, wenn siezwischen zwei Auflager gehängt werden.Die Hängelinie zeichnet sich umso deutlicher ab, jegrößer die Last ist.Um größere oder symmetrische Spannweite zuerreichen, werden auch mehrere Stangenzusammengesetzt.Leichte Dächer müssen in der Regel durchUnterspannungen stabilisiert werden.Je nach Belstungssituation sind unterschiedlicheBogenformen erforderlich. Einzellasten beispielsweisewerden am sinnvollsten durch hängende Spitzbögenabgetragen. Durch Addition mehrerer Hängelinienlassen sich charakteristische Bauformen, insbesonderezeltartige Hängedächer, konstruieren.Hängelinienfile://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 22 von 23Zeltartige KonstruktionenDas schirmähnliche Zeltdach mit Graten undhorizontalen Druckstreben ist wohl als traditionelleKonstruktion im asiatischen Raum zur klassischenForm entwickelt worden.Neben der Möglichkeit, Randträger als Seileauszubilden, lassen sie sich natürlich auch durchbiegeweiche Stangen ersetzen.Um größere Flächen zu überdachen, können mehrereFirste ausgebildet werden, die wiederum durchHängewerke miteinander verbunden sind.Häufig werden entstehen Bauwerk aus einerKombination von druck- und zugbeanspruchtenElementen.Zeltartige KonstruktionenZugbeanspruchteSeilkonstruktionenBeispiel: Die An-Lan HängebrückeDas bekannteste, traditionelle in der Hauptsachezugbeanspruchte Bauwerk ist die An-Lan Hängebrückevon Kuanhsien über den Fluß Min. Sie wurde vermutlichim dritten Jahrhundert nach Christus gebaut undseitdem stetig verändert und repariert. Angeblich wurdebeim Bau und bei der jährlichen, 2 Monate andauerndenReparatur niemals ein Stück Metall verwendet.In ihrem hier präsentierten Zustand (Fotos von 1958)bestand sie aus acht Hängewerken, das längste davonwar 61 m lang, und hatte eine Gesamtlänge von 320 m.Sie war aufgehängt auf sieben Brückenpfeilern, sechsaus Hartholz und einer aus Granit.file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002

Entwerfen mit Bambus Seite 23 von 23Haupttragelement sind aus Bambus gefertigte Seile.Sehr zugfeste Fasern aus der Außenseite einesBambusrohrs werden um einen weicheren Kerne ausder Bambusaußenseite miteinander verflochten. DieZugfestigkeit eines Seiles soll sich im nassen Zustandgegenüber herkömmlichen Seilen um 20 % verstärken.Die Verankerung der tragenden Seile (jeweils 5 an jederSeite, Durchmesser ca.16,5 cm) erfolgte durch großeSeilwinden, wodurch die Brücke jederzeit nachgespanntwerden kann.An-Lan HängebrükceLiteraturAlle Projekte und Bilder sind entnommen aus:IL 31 Bambus - Bamboo 1985Karl Krämer Verlag StuttgartISBN 3-7828-2031-2file://D:\www.bambus\new\de\referate2\il31\pdf.html 26.10.2002