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Holzkonstruktion für gespanntes Dach von japanischem Architektenduo

Büro von Kentaro Kurihara und Miho Iwatsuki/Studio Velocity in Okazaki/Japan
Holzkonstruktion Upside Down

Wenn Architekten für sich selbst bauen, werden Experimente möglich, die mit „normalen“ Klienten nicht ohne weiteres umzusetzen sind. Ein japanisches Architektenduo realisierte eine außergewöhnliche Holzkonstruktion für das eigene Büro.

Autorin Christiane Sauer

Ausgangspunkt der Überlegungen von Kentaro Kurihara und Miho Iwatsuki von Studio Velocity war, dass eine möglichst große, freie Fläche mit kleinem Budget geschaffen werden sollte – ein zusammenhängender offener Raum nur mit den allernötigsten Stützkonstruktionen und Wänden.

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Die Dachfläche berücksichtigt die Kubaturen der umliegenden Häuser und schafft zugleich eine private Atmosphäre. Foto: ©Velocity

Keine gewöhnliche Holzkonstruktion

Flächen frei zu überspannen erfordert gemeinhin großformatige Konstruktionen aus Stahl, Beton oder Holz, die meist kostenintensiv in der Umsetzung sind. Um preisgünstig zu arbeiten, fiel die Wahl auf eine sehr besondere, eigens entwickelte gewölbte Geometrie, die die Bürofläche überspannt.

Herkömmliche hochformatige Leimbinder besitzen eine hohe Stabilität, sie sind aus vertikal gestapelten, laminierten Hölzern zusammengesetzt. Als Bogen verbessert sich die Tragwirkung noch.

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Holzkonstruktion mit eingebrachten „Zugstützen“ im Bau. Foto: ©Velocity

Umgedrehte Wölbung

Im Radius gefräste oder geformte Bauteile sind jedoch aufwendig und teuer in der Herstellung. Deshalb ging das Team einen ungewöhnlichen Weg: Die eingesetzten Träger bilden keine stehenden Bögen, sondern werden als liegende Querschnitte verwendet und hängen aufgrund des Eigengewichtes zunächst durch.

Sie werden nun weiter in Bogenform gespannt, indem sie an statisch relevanten Punkten durch hölzerne „Zugstützen“ nach unten gezogen und befestigt werden.

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Sortierung der Hölzer nach Tragfestigkeit in der Fabrik vor der Laminierung. Foto: ©Velocity

Vorspannnung stabilisiert das Dach

Diese „Holzstützen“ können auf erstaunliche 5 x 5-cm-Profile minimiert werden, da sie keinerlei Druckbelastung aufnehmen müssen.

Die Vorspannung stabilisiert das Dach, das nun mit „umgedrehter“ Wölbung den Raum überdeckt. Die Konstruktion ist stabil, aber zugleich elastisch, sodass sie Einwirkungen wie Erdbeben oder Taifune gut überstehen kann.

Die äußere konkave Dachfläche steht den Mitarbeitern als Freiraum zur Verfügung. Durch die Belastung bei Benutzung verringert sich im Zusammenspiel der Kräfte die Zugspannung in den Stützen bis sie bei Maximalbelastung des Daches (150 Personen) gegen Null geht. Die Holzstützen müssen also nie im klassischen Sinne „tragen“, sondern halten nur die Vor- spannung der Fläche.

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Funktionsprinzip. Plan: ©Velocity

Präzisionsholz im Experiment

Ein solch eigenständiges Konzept lässt sich natürlich nicht nur am Computer entwickeln. Es wurden zahlreiche Experimente am und mit dem Material ausgeführt. Damit die horizontalen Holzträger elastisch genug für die Zugkonstruktion sind und nicht brechen, konzipierten die Architekten in Zusammenarbeit mit der ausführenden Holzfirma die von ihnen „Präzisionsholz“ getauften Träger in Handarbeit.

Sie testeten 1 100 Schnitthölzer auf ihre individuelle Festigkeit und bestimmten das jeweilige Elastizitätsmodul. Da Holz ein lebendiges, gewachsenes Material ist, fällt nicht jedes Brett in seiner Struktur und somit Tragfähigkeit gleich aus.

Die Laminatträger wurden so konzipiert, dass die stärksten Hölzer mit dem höchsten E-Modul im mittleren Bereich mit der größten Biegebelastung angeordnet sind, die Schwächeren im Randbereich.

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Anders beim Innenraum im EG mit seinem umgedrehtem Kuppeldach, horizontal eingebrachten Dachträgern und hölzernen „Zugstützen“. Die Möblierung unterstreicht den filigranen Charakter der Konstruktion. Der Raum öffnet sich zur Straße und zum Atrium. Foto: ©Velocity

Konstruktionselemente nutzen den Werkstoff Holz

So entstanden Konstruktionselemente, deren Materialstruktur individuell auf die Belastung maßgeschneidert ist und die die Eigenschaften von Holz als natürlich gewachsenem Werkstoff nutzen. Durch die materialminimierende Zugbelastung und letztlich einfache Konstruktionsweise konnten die Kosten gering gehalten werden.

Die eigentliche Dachfläche und auch die Wandflächen sind aus Sperrholz hergestellt, das mit einer wasserfesten Beschichtung als Anstrich versehen ist.

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Für den Besprechungsraum auf dem Dach genügt eine einfache Holzkonstruktion. Foto: ©Velocity

Fein in den Raum gezeichnet

Der auf diese Weise entstandene weitläufige und großzügige Arbeitsraum des Erdgeschosses wird durch äußerst filigrane Elemente charakterisiert, die fast wie in den Raum hineingezeichnet wirken: die feinen Holzstützen, die linearen Leuchten und die Bugholzmöbel, die mit ihren grafisch geschwungenen Formen eine ideale Ergänzung zum Gesamtkonzept sind.

Die verglaste Fassade öffnet sich nicht nur komplett zur Straße, sondern schließt auch drei Patios ein, die Natur, Licht und Luft in das Büro bringen. Diese Außenbereiche bilden zudem eine Sichtverbindung zur Dachterrasse.

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Wie auf einer Wasserfläche scheinen Objekte und Personen zu treiben. Die weiße, wasserfest beschichtete Dachfläche schafft einen eigenen Horizont in der dichten Bebauung. Foto: ©Velocity

Experimentelles Projekt: effizient, kostengünstig

Die Krümmung der Dachfläche wurde mittels 3D-Aufmaß des Bauplatzes so konzipiert, dass sie die Kubaturen der benachbarten Häuser berücksichtigt und zugleich einen private Atmosphäre schafft. Die Architekten vergleichen den entstandenen räumlichen Eindruck auf dem Dach mit einer Scholle, die sich unter dem Himmel erstreckt. Die Möblierung wirkt wie kleine Inseln oder Objekte, die auf dieser Fläche treiben.

Dieses experimentelle Projekt zeigt auf eindrucksvolle Weise, wie mit einfachen Mitteln nicht nur Konstruktion effizient, kostengünstig und neu gedacht werden kann, sondern auch, wie dadurch außergewöhnliche Räume entstehen, die gedankliche und bauliche Horizonte verschieben können.

Die perfekte Umgebung für ein Architekturbüro. Hier können die Mitarbeiter von Velocity weiterhin intelligente und ungewöhnliche Ideen und Projekte kreieren.


Factsheet

Projekt: Sanno Office

Ort: Sanno-22–1, Okazaki, Aichi Präfektur/JP

Größe: 210 m²

Architekten: Studio Velocity, www.studiovelocity.jp

Material: Zugstützen: Hinoki Zypressenholz 5 x 5 cm; Dachträger: Leimbinder, horizontal eingesetzt; Dach: Konstruktionsholz 6 x 6 cm mit 9 und 12 mm Sperrholz beplankt, wasserfeste Beschichtung; Boden: Zementboden, Kunstharz vergütet; Trennwände innen: Sperrholz; Außenfassade: Beschichtung mit Galvalume®, einem Schutzanstrich aus Aluminium-Zink-Siliziumlegierung

Weitere Projekte finden Sie hier


Autorin Christiane Sauer

Die Architektin und Materialspezialistin lehrt als Professorin für Materialentwurf an der Weissensee Kunsthochschule Berlin.
www.formade.comwww.dxm-berlin.de

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