Stahlgitter im Innenhof am Stammgelände

Forschungspavillon INSIDE/OUT

Das offene Stahlgitter schmiegt sich an die umliegende Begrünung des Hofs an und umschließt in seiner Mitte einen Baum. Der Pavillon dient als Zeichen für Innovation und Technik in diesem Jahr des 150-jährigen Jubiläums der TUM als Veranstaltungsort.

Projekt von Architekten, Ingenieuren und Mathematikern

Im Fokus der Arbeit steht die einfache Konstruktion gekrümmter Strukturen. Diese können in der herkömmlichen Bautechnik oft nur mit hohem Aufwand und mit modernsten Fertigungsmethoden realisiert werden. Der Lehrstuhl für Tragwerksplanung der TUM erforscht räumlich gekrümmte Netze, die sich dank ihrer Form und Struktur mit einfachen und gleichförmigen Bauteilen herstellen lassen. In dem Projekt arbeiten Architekten, Ingenieure und Mathematiker zusammen.

Bauteil aus geraden Streifen

Eine neue Entwurfsmethode ermöglicht es, zweifach gekrümmte Gitter aus geraden Blechstreifen mit ausschließlich rechtwinkligen Verbindungen zu konstruieren. Sie beruht auf Erkenntnissen der Differentialgeometrie: Ein speziell entwickelter Algorithmus findet auf gegensinnig gekrümmten Flächen den speziellen Pfad, der sich nie um die lokale y-Achse krümmt. Solche „Schmieglinien“ oder „asymptotische Kurven“ haben große Vorteile für die Konstruktion: Das entsprechende Bauteil lässt sich aus geraden Streifen herstellen, die beim Aufbau nur um ihre schwache Achse verformt werden.

Die starke Achse steht aufrecht und kann so Lasten gut über Biegung abtragen. Nicht nur das: Auf Minimalflächen – den kleinsten Flächen innerhalb einer Umrisslinie - stehen diese Schmieglinien im rechten Winkel zueinander. Das bedeutet, die Konstruktion kann mit immer gleichen Knotenpunkten gefertigt werden. Das vereinfacht Herstellung und Logistik und senkt die Kosten.

Diagonal laufende Stahlseile

Der Aufbau beruht auf einfachen Arbeitsschritten: Die geraden Blechstreifen werden mit der Hand ineinander gesteckt und zu ebenen Segmenten verschraubt. Danach werden sie in ihre dreidimensionale Form gebogen. Alle Knoten werden im rechten Winkel fixiert und die Segmente durch zusätzliche Randbleche verstärkt.

Der Pavillon INSIDE/OUT besteht aus neun solcher stabilen Segmente, die auf der Baustelle wie ein großes 3D-Puzzle zusammengesetzt wurden. Diagonal laufende Stahlseile sorgen für die ausreichende Steifigkeit der Gitterschale. Der Experimentalbau mit einer Spannweite von rund 12 x 9 Metern beweist, dass auch frei geschwungene Formen einfach und günstig herstellbar sind. Dem Einsatzgebiet der neuen Konstruktion sind keine Grenzen gesetzt.

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Forschungspavillon am Stammgelände der TUM