Kasseler Forscher entwerfen geometrische Formen, die originelles Bauen ermöglichen

Stabil mit Stab und Seil

Stabile Kugel aus Stäben und Seilen: Professor Detlef Kuhl präsentiert das Labormodell, das er mit seinen Mitarbeitern gebaut hat. Für einen Messestand hat er eine Kuppel gebaut, die genug Platz für die Besucher bot. Foto:  Dilling

Kassel. Massive Bauten aus Beton und Stahl sind nicht immer die erste Wahl: Gerade lässt der Fußball-Zweitligist Fortuna Düsseldorf ein mobiles Stadion aus Fertigteilen errichten, weil seine Kick-Arena bald für den Eurovision Song Contest gebraucht wird.

In Kassel bauen Forscher des Fachgebiets für Baumechanik und Baudynamik der Universität Kassel filigrane Konstruktionen, die ebenfalls sehr tragfähig sind und dennoch leicht auf- und wieder abgebaut werden können. Diese sogenannten Tensegrity-Formen entstehen aus der geometrischen Verknüpfung von Stahlstäben und –seilen.

Diese Konstruktionen tragen sich durch das Zusammenspiel von Zug und Druck selbst. Stäbe oder Röhren aus Stahl, Aluminium oder Faserwerkstoffen bilden dabei die Druckelemente. Die Zugkraft der sie verbindenden Stahlseile sorgt für Stabilität, ähnlich wie beim Stab eines Zeltes, das mit Seilen gespannt wird. In der Form des Drachens, den Kinder gern in die Luft steigen lassen, ist dieses Prinzip auf die einfachste Weise umgesetzt. Solche Konstruktionen kommen mit relativ wenig Material aus. Dennoch hat sich nach den Worten von Professor Dr. Detlef Kuhl, geschäftsführender Direktor des Instituts für Baustatik, dieses Konstruktionsprinzip noch nicht durchgesetzt.

Probleme bereiteten bisher die Verbindungspunkte zwischen den Stäben und den Stahlseilen und die Suche nach den optimalen geometrischen Formen für die geplante Nutzung des Bauwerks.

Kuhl, sein Doktorand Sönke Carstens und die übrigen Mitarbeiter des Forscherteams sind dabei einen wichtigen Schritt vorangekommen. Sie haben eine Anschluss- und Vorspanntechnik für die Stahlseile entwickelt. Die Wissenschaftler haben das zylinderförmige Verbindungselement, in dem die Seile vorgespannt werden, in die Stäbe integriert. Mit der Kasseler Erfindung lassen sich die Stahlseile einzeln in jeder gewünschten Stärke spannen. Für die Tensegrity-Konstruktion und die Analyse ihrer Statik, Dynamik und optimalen Form haben die Forscher Simulationen und numerische Verfahren entwickelt.

„Die Herstellung geeigneter Stab-Seil-Kombinationen ist noch ein kreatives Abenteuer“, sagt Kuhl. Den Praxistest haben die Kasseler, die noch weitere Industriepartner suchen, schon bestanden: Für ihren Sponsor, die Firma ERS EuRope, haben sie ein vier Meter hohes Iglu für deren Messestand gebaut. Demnächst sollen die Forscher für ERS eine Brücke zwischen zwei Firmengebäuden bauen.

Kuhls Vision geht darüber hinaus: „Mein Traum ist, einmal eine Brücke über die Fulda zu bauen“, sagt der Wissenschaftler. Da könnte der Professor noch zum Zuge kommen. Denn in Kassel ist seit Langem der Bau einer weiteren Fußgängerbrücke über die Fulda im Bereich der Unterneustadt im Gespräch.

Von Peter Dilling

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