Grafische Statik

März 2021 | Wirtschaftswoche | Green Economy

Grafische Statik

Digitale Methoden können nachhaltiges Bauen enorm voranbringen – wenn man es richtig angeht.

Illustrationen: Luisa Jung by Marsha Heyer
Lars Klaaßen / Redaktion

Wenn von Digitalisierung am Bau gesprochen wird, stehen vor allem drei Buchstaben im Fokus: BIM – Building Information Modeling, im Deutschen auch als Bauwerksdatenmodellierung bezeichnet. Mit diesem Verfahren können alle Beteiligten Gebäude planen, bauen und betreiben. Durch Software werden dabei alle relevanten Bauwerksdaten modelliert, kombiniert und erfasst, sodass Architekten, Ingenieure, Haustechniker und Facilitymanager darauf zugreifen können. Das verspricht neben Kostensenkungen auch mehr Nachhaltigkeit – perspektivisch zumindest.

 

„Studien zur Digitalisierung zeigen, dass die Baubranche noch am Anfang steht“, so Jürgen Utz, der die Akademie der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) leitet. Die Herausforderungen der Standardisierung, Datengröße und -verfügbarkeit seien mittelfristig lösbar. Nicht absehbar sei, wie schnell mögliche Vorteile digitaler Planungsmethoden greifen. „Der Klima- und Ressourcenschutz kann aber nicht warten, konsequente Nachhaltigkeit ist jetzt notwendig – schließlich erzeugen neue Gebäude Pfadabhängigkeiten bei Ressourcen und Energie.“ Nachhaltiges Bauen und Betreiben ist mit dem Zertifizierungssystem der DGNB schon heute möglich. „Weiter verbesserte und neue digitale Werkzeuge werden in Zukunft zusätzliche Unterstützung bei Entscheidungen zu Nachhaltigkeitsaspekten bieten“, prognostiziert Utz, „sind aber keine Prämisse für mehr Nachhaltigkeit.“

 

Nachhaltige Häuser bestehen konsequenter Weise aus nachhaltigen Baustoffen, also aus biologischen oder recycelten Materialien. Diese sind zwar oft nicht so belastbar wie etwa Beton. Doch die statischen Grenzen lassen sich erheblich erweitern. Bei der Planung können die geometrische Form und der innere Kräftefluss eines Entwurfs wie im Ingenieurwesen üblich berechnet werden. Methoden grafischer Statik ermöglichen darüber hinaus einen visuellen und sehr intuitiven Zugang. Was traditionell als zeichnerische Lösung bekannt ist und lediglich in zwei Dimensionen angewendet werden konnte, wurde bei Prototypen bereits in einer buchstäblich neuen Dimensionen realisiert. Mit computergestützten Methoden lässt die zweidimensionale grafische Statik sich auf die dritte Dimension erweitern. So können Architekten häufiger nachwachsende statt herkömmliche Baustoffe einsetzen.

 

Unter dem Titel „Beyond Mining – Urban Growth“ präsentierte Philippe Block, Professor für Technologie in der Architektur an der ETH Zürich, mit seinem Team sowie Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie schon 2017 bei der Seoul Biennale of Architecture and Urbanism ihren „MycoTree“: eine Struktur aus Pilzmyzelium und Bambus. „Deren Geometrie haben wir mit Methoden grafischer Statik entworfen, um lediglich Druckkräfte in das Material einzuleiten“, erläutert Block. Die Festigkeit des myzelium-gebundenen Baustoffs sei sehr gering. „Durch gezielte Gestaltung der geometrischen Form und des Kräfteflusses konnten wir diesen Nachteil beim MycoTree jedoch ausgleichen.“ Langfristig seien myzelium-gebundene Baustoffe in Verbindung mit digitalen Produktionsmethoden als Alternative zu gängigen Baumaterialien einsetzbar.