Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Raffinierter als der Eiffelturm: Architekten erforschen russische Gittertürme

14.09.2011
Vladimir G. Schuchov gehört zu den genialsten Ingenieuren des 19. und frühen 20. Jahrhunderts. Der Russe entwickelte völlig neue Bautechniken, darunter das erste Hängedach.

Aus verdrehten, sich überkreuzenden Stabreihen baute er bis zu 150 Meter hohe Gittertürme – eine enorm sparsame, äußerst stabile und überdies elegante Konstruktionsweise. Doch sein Werk wird international kaum beachtet. Ein internationales Forscherteam untersucht nun Entstehung, Tragverhalten und Zustand der Bauwerke. Als erster Wissenschaftler hatte Andrij Kutnyi von der Technischen Universität München (TUM) Zugang zu den 100 Jahre alten Schuchov-Leuchttürmen am Schwarzen Meer.


Leuchtturm in der Djnepr-Mündung, erbaut von Vladimir G. Schuchov 1911. Schuchov erfand die Gitterkonstruktion aus verdrehten, sich überkreuzenden Stabreihen. Andrij Kutnyi / TU München


Leuchtturm in der Djnepr-Mündung, erbaut von Vladimir G. Schuchov 1911. Schuchov erfand die Gitterkonstruktion aus verdrehten, sich überkreuzenden Stabreihen. Andrij Kutnyi / TU München

Zweieinhalb Wochen lang hauste Andrij Kutnyi mit zwei Leuchtturmwärtern auf einer winzigen künstlichen Insel, kämpfte gegen Giftschlangen und sah bei enormer Hitze seine Trinkwasservorräte schwinden. Doch der Bauforscher nahm diese Strapazen gern auf sich. Schließlich hatte er als erster Wissenschaftler die Möglichkeit, ein architektonisches Meisterwerk der frühen Moderne aus der Nähe zu betrachten – exakt 100 Jahre nach dessen Errichtung: den 70 Meter hohen Leuchtturm, der mit seinem 25 Meter hohen Pendant bis heute Schiffen den Weg aus dem Schwarzen Meer in den Djnepr, hinauf in die Ukraine, weist. Bis vor fünf Jahren gehörte das Areal noch zu einem militärischen Sperrgebiet, pünktlich zum Jubiläum bekam der gebürtige Ukrainer Kutnyi die Genehmigung.

Mit elegantem Schwung streben die Stahl-Gitter der Türme gen Himmel, trotz ihrer Feingliedrigkeit tragen sie mühelos die Kapseln für die Leuchtfeuer. Die Gitterkonstruktion ist eine Erfindung des russischen Ingenieurs Vladimir G. Schuchov (1853-1939), die ohne jedes Vorbild war: Auf eine Kreislinie stellte er zwei Gruppen parallel angeordneter Stäbe, die er gegeneinander verdrehte. So bekommt der Turm eine sogenannte hyperbolische Form mit einer Taille, wie man sie heute von Kühltürmen kennt.

Diese vermeintlich simple Anordnung bringt bedeutende Vorteile. Zum einen braucht sie nur sehr wenig Material. Während für den 300 Meter hohen Eiffelturm rund 10.000 Tonnen Stahl verbaut wurden, plante Schuchov für einen (nicht realisierten) 350 Meter hohen Funkturm in Moskau mit gerade einmal 2.000 Tonnen Stahl. Zum anderen erreichte er trotz des Leichtbaus eine überraschend hohe Stabilität. Die gegeneinander gerichteten Krümmungen des Gitters bewirken, dass es große Lasten tragen kann.

Sieben Jahre nach der Einweihung des Eiffelturms auf der Pariser Weltausstellung präsentierte Schuchov den ersten dieser Türme auf der Allrussischen Ausstellung in Nizhnij Novgorod. Ein wahrer Bauboom von Wassertürmen, Öl- und Gastanks oder Stromleitungsmasten folgte. Russen und Amerikaner nutzten die Technik wegen ihrer Widerstandskraft für die Funktürme ihrer Kriegsschiffe. Bis heute kommt sie zum Einsatz: Das Tragwerk des jüngst fertiggestellten Canton-Towers im chinesischen Guangzhou, des mit 600 Metern dritthöchsten Gebäudes der Welt, beruht auf der Struktur. „Schuchov hat eines der klügsten und zugleich anspruchsvollsten Konstruktionsprinzipien in der Geschichte des Bauens mit Eisen erfunden“, sagt TUM-Architekt Kutnyi. Es war nicht die einzige revolutionäre Idee des vielseitigen Chefingenieurs einer großen Baugesellschaft. Er entwickelte Hängedächer, Bogentragwerke und Gitterschalen, die oft erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wieder aufgegriffen wurden, etwa bei den Dächern der Münchner Olympiabauten. „Schuchov ist einer der wichtigsten Pioniere des Leichtbaus“, betont Matthias Beckh vom TUM-Lehrstuhl für Tragwerksplanung. Dennoch sind seine eigenen Bauten im Westen in Vergessenheit geraten, die Leuchttürme am Schwarzen Meer höchstens Kapitänen ein Begriff.

Das erste Ziel des interdisziplinären Forschungsprojekts mit Wissenschaftlern der Universität Innsbruck und der ETH Zürich ist deshalb, sämtliche Bauwerke Schuchovs zu identifizieren, mehrere bis jetzt unbekannte haben die Wissenschaftler bereits entdeckt. Viele Türme sind von Verfall und Zerstörung bedroht, wiewohl die Schäden wiederum ihre hohe Standfestigkeit beweisen: Ein Hochspannungsmast hielt sich aufrecht, obwohl schon 16 von 40 Füßen fehlten; den Wissenschaftlern gelang es, seine Sanierung zu initiieren. Andere Bauten sind bereits vernichtet. Erst kürzlich wurde ein Turm, den die Forscher als Schuchov-Werk gerade erst entdeckt hatten, demontiert. Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Forschung die Bauwerke bekannter macht und damit auch die Chance auf deren Erhalt erhöht.

Im zweiten Schritt vermessen und dokumentieren die Bauforscher der TU München die Konstruktionen und rekonstruieren ihre Entstehung. Bei seinem ersten Besuch des Dnjepr-Leuchtturms fand Andrij Kutnyi heraus, dass die Arbeiter sich offenbar an einer Methode mittelalterlicher Handwerker orientierten: Ähnlich den damaligen Zimmerer-Zeichen nummerierten sie die Einzelteile mit Einkerbungen im Stahl, bevor die Teile in die Höhe transportiert und dort zusammengenietet wurden. „Diese Nummerierungen sind für uns heute sehr wertvoll, weil wir nun untersuchen können, in welcher Reihenfolge der Turm gebaut wurde“, freut sich Kutnyi. Sicher sind sich die Wissenschaftler schon, dass der Turm ein besonderes Exemplar ist. Mit seinen 70 Metern ist er der höchste Turm mit nur einer Taille, während Schuchov andere Türme in mehrere „Etagen“ gliederte, die jeweils eine hyperbolische Form haben.

Was die Türme im Einzelnen so stabil macht, untersuchen die Tragwerksplaner der TUM: Welche Parameter bestimmen die Form der Hyperboloide? Welche Wechselwirkungen haben Geometrie und Tragverhalten? Modelle der Türme wollen die Forscher im Windkanal der TUM testen. „Niemand weiß bislang, wie groß die Windeinwirkungen auf diese komplexen Strukturen wirklich sind“, sagt Matthias Beckh. „Deshalb ist es schwierig, gängige Baunormen auf sie anzuwenden.“ Das Forschungsprojekt könnte damit Grundlagen schaffen, Schuchovs zeitlos elegante Formen wieder vermehrt einzusetzen – beispielsweise für neue Strommasten, die wegen der Energiewende gebaut werden müssen.

Neben den TUM-Lehrstühlen für Baugeschichte, Historische Bauforschung und Denkmalpflege (Prof. Manfred Schuller) sowie für Tragwerksplanung (Prof. Rainer Barthel) sind das Forschungsinstitut Archiv für Baukunst der Universität Innsbruck (Prof. Rainer Graefe) sowie das Institut für Denkmalpflege und Bauforschung der ETH Zürich (Prof. Uta Hassler) am Projekt „Konstruktionswissen der frühen Moderne – Schuchovs Strategien des sparsamen Eisenbaus“ beteiligt. Sie kooperieren mit der Russischen Akademie der Wissenschaften, dem Schuchov-Turm-Fonds in Moskau und mehreren russischen Universitäten. Das Projekt wird vom D-A-CH-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft, des österreichischen Fonds zur Förderung wissenschaftlicher Forschung und des Schweizerischen Nationalfonds gefördert.

Ansprechpartner:
Dr. Andrij Kutnyi
Technische Universität München
Lehrstuhl für Baugeschichte, Historische Bauforschung und Denkmalpflege (Prof. Manfred Schuller)
Tel.: +49 89 289 28590
E-Mail: andrij.kutnyi@lrz.tum.de
Dipl.-Ing. Matthias Beckh
Technische Universität München
Lehrstuhl für Tragwerksplanung (Prof. Rainer Barthel)
Tel.: +49 89 289 23157
E-Mail: m.beckh@lrz.tu-muenchen.de

Dr. Ulrich Marsch | TU München
Weitere Informationen:
http://www.baufo.ar.tum.de
http://www.lt.arch.tu-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht BAUFRITZ-Musterhaus - Tradition im hier und jetzt: Heimat 4.0
07.05.2018 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Gute Raumakustik in Arbeitsumgebungen: Konzentrierter arbeiten im Büro
02.05.2018 | Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Was einen guten Katalysator ausmacht

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Superkondensatoren aus Holzbestandteilen

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Schaltschrank-Plattform für die Energiewelt

24.05.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics