PROFESSUR FÜR TRAGWERKSENTWURF
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Das Experiment in der Architektur
T. Kotnik
2010


Zur Rolle des inneren Kräfteflusses im Entwurfsprozess

Im Zentrum des Interesses der Professur für Tragwerksentwurf steht die als programmatisch zu bezeichnende Idee einer intensiven Zusammenarbeit von Ingenieur und Architekt durch die Annäherung von Tragwerks- und Entwurfskonzept.

Bildhaftes Denken: Ein zentrales Element in diesem Prozess der Annäherung, sowohl in Lehre wie auch in Forschung, stellt die grafische Statik dar, eine auf den ETH-Professor Carl Culmann (1821-1881) zurück gehende geometrische Darstellung des Kräfteflusses in Tragwerken. Die Vermittlung von Wissen durch eine dem Architekten verständliche und die Intuition fördernde visuelle Sprache stellt dabei keine unzulässige Vereinfachung der Zusammenhänge dar, sondern ist eine mathematisch präzise Beschreibung der anerkannten mechanischen Wirkmechanismen und erfüllt damit auch die ingenieurwissenschaftlichen Anforderungen. Der visuelle Ansatz der Tragwerksbetrachtung fördert jedoch ein ganzheitliches Verständnis vom Zusammenspiel von Form und Tragverhalten und damit ein Verständnis für die formgebende Wirkung der im Tragwerk wirkenden inneren Kräfte.

Dieses den Ingenieurwissenschaften inhärente Bewusstsein für das Zusammenspiel von Kraft und Form und das damit verknüpfte andersartige Verständnis von Geometrie ist im Diskurs der Architektur jedoch bis heute weitestgehend unberücksichtigt geblieben. Auch im zeitgenössischen Entwurfsprozess wird die Rolle der Geometrie zumeist als rationale Fundierung des architektonischen Denkens verstanden. Diese stabilisierende Funktion der Geometrie wird erreicht durch den Einsatz des Geometrischen als ordnungsgebende Kraft, d.h. als Werkzeug zur präzisen Setzung und hierarchisierenden Gliederung, zum proportionalen Organisieren und rhythmischen Wiederholen von Elementen. Erst die Verfügbarkeit von Computern und Software und die damit verbundene Möglichkeit zur Exploration anderer ordnungsgebender Schemata hat im Verlauf der letzten zwei Jahrzehnte in Teilen der Architektur ein Hinterfragen der Rolle der Geometrie im Entwurfsprozess ausgelöst und damit auch einen architekturtheoretischen Diskurs über die Form angestossen, der sich zunehmend den systemisch-dynamische Modellen der Naturwissenschaften annähert.

Der Erfolg der systemischen Betrachtung von natürlichen Prozessen innerhalb der Wissenschaften basiert dabei wesentlich auf der durch den Computer ermöglichten Visualisierung von grossen Mengen von Daten und Relationen, denn ein grundlegendes Verständnis von wissenschaftlichen Phänomenen ist immer ein bildhaftes. Auf Grund dieser Bildhaftigkeit des Denkens ist es nicht überraschend, dass die einfache Verfügbarkeit von Computern und Software bei Architekten ein Interesse erzeugt hat, systemisch-dynamische Organisationsformen aus der Wissenschaft im Rahmen des Entwurfs zur Generierung von architektonischen Formen zu erproben. Im Verlauf des letzten Jahrzehnts sind daher vermehrt Begrifflichkeiten und Konzepte der Naturwissenschaften in den architekturtheoretischen Diskurs eingewandert und in die unterschiedlichsten Entwürfe eingebunden worden. Dieses Beispiel der Diffusion naturwissenschaftlichen Denkens in die Architektur macht deutlich, dass der an der Professur geförderte visuelle Ansatz in der Tragwerksbetrachtung von zentraler Bedeutung für die Vermittlung von ingenieurwissenschaftlichem Wissen im Rahmen der Architekturausbildung ist.

Basierend auf dem deduktiven respektive induktiven Verständnis von Wissen haben sich innerhalb der Ingenieurwissenschaften über die Jahrhunderte jedoch zwei teilweise konkurrierende Methoden der Visualisierung der inneren Kräfte etabliert, die mathematische Theorie und die experimentelle Praxis. Es ist gerade die gegen Ende des 19. Jahrhunderts an den Universitäten einsetzende Institutionalisierung der experimentellen Praxis in den dazu gegründeten Ingenieurlaboratorien, die durch eine Verschiebung vom Geometrischen zum Numerischen den Niedergang des grafischen Denkens innerhalb der Baustatik eingeläutet hat. Denn die mit dem Experiment einhergehende numerische Erfassung von Messgrössen und anschliessende Ableitung einer analytischen Formalisierung des gesamten Experiments brachte den Ingenieurfächern die Anerkennung als Wissenschaft [9] und hat damit zugleich das Fundament gelegt für die bis heute andauernde Dominanz der analytischen Beschreibung in der Beurteilung des Verhaltens von Tragwerken.

Fragestellung: Bei der Untersuchung des inneren Kräfteflusses in frei geformten Flächen oder natürlichen Systemen führt die analytische Betrachtung in vielen Fällen jedoch zu einer nicht zu beherrschenden Komplexität in der mathematischen Beschreibung. Ingenieure wie Heinz Isler oder Architekten wie Frei Otto haben das physikalische Experiment deshalb wieder in den Vordergrund der Untersuchung gestellt und zugleich die analytische Methodik durch eine morphologische Betrachtungsweise ersetzt und dadurch den bilderzeugenden Charakter eines physikalischen Experiments frei gelegt. Es sind insbesondere die gut dokumentierten Arbeiten von Frei Otto, welche zeitgenössische Architekten immer wieder als Inspirationsquelle und Ausgangspunkt für die Einbindung von physikalischen Experimenten in den Entwurfsprozess dienen. Die Existenz der experimentell erzeugten Formen wird hierbei häufig als Möglichkeit der Verifikation der Validität der statischen Gesetzmässigkeiten betrachtet, also als eine Methode des impliziten Einschreibens des inneren Kräfteflusses in die architektonische Form. Die Rolle des physikalischen Experiments im Entwurfsprozess kann in diesen Fällen verstanden werden als eine architektonische Adaption der écriture automatique, eine ursprünglich psychotherapeutische Methode des automatischen Schreibens welche nach André Breton ein „Denkdiktat ohne jede Kontrolle der Vernunft“ darstellt und auf der unreflektierten Wiedergabe beruht.

Diese ersten Ansätze einer Untersuchung der Rolle des physikalischen Experiments im Entwurfsprozess als Bindeglied zwischen architektonischer und ingenieurwissenschaftlicher Betrachtungsweise sollen im vorliegenden Forschungsprojekt systematisiert werden. Als Grundlage für eine solche Betrachtung soll in einem ersten Schritt hierzu eine umfassende Sammlung von Beipielen von den inneren Kräftefluss aktivierenden physikalischen Experimenten im Entwurfsprozess angelegt und daraus eine Taxonomie des tragwerksorientierten Experiments entwickelt werden. Auf Basis dieser Sammlung sollen dann architekturtheoretische Fragestellungen wie die Präzisierung des Experiment-Begriffs als kreativer Prozess in Abgrenzung zum Experiment in den Wissenschaften einerseits und dem Modellbau respektive der Entwicklung von Prototypen in der Architektur andererseits sowie die Frage der entwerferischen Freiheit im Spektrum zwischen individueller Autorenschaft und Universalität der Naturgesetze im Mittelpunkt des Interesses stehen. Die historische Aufarbeitung und theoretische Reflexion soll letztlich zu einer kritischen Geschichte der Rolle des physikalischen Experiments in der Architektur des 20. Jahrhunderts führen.

Das vorliegende Forschungsprojekt stellt einen ersten Schritt in der Thematisierung und Definition der Idee von Tragwerksentwurf als eine Annäherung von architektonischem Entwurfskonzept und auf innerem Kräftefluss basierendem ingenieurwissenschaftlichem Tragwerkskonzept dar.

Last modified 30.10.2015