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Tragkonstruktion

Konzept und Ziele der Lehre

Die zentrale Bedeutung der Konstruktion in der Bauwerksplanung fordert dazu auf, die Lehre über Tragkonstruktionen im Sinne einer gemeinsamen Kernaufgabe für Architektur- und Ingenieurstudierende aufzufassen und auszugestalten. Mit der Vermittlung der Wissensgrundlagen über Tragkonstruktionen und mit der Sensibilisierung des Blicks auf eine ganzheitliche Betrachtung der Planungsaufgaben können hier Grundlagen für die interdisziplinäre Verständigung und für die erfolgreiche Kooperation in der Entwurfsarbeit gebildet werden.

Die Zielorientierung in der Lehre ist die ganzheitliche Tragwerksplanung. Es gilt, unter Berücksichtigung der Nutzungs- und Gestaltungsansprüche sowie der Anforderungen aus Bauphysik und Technischer Gebäudeausrüstung eine insgesamt tragfähige Lösung für die Tragkonstruktion auszuarbeiten, die den technischen und gestalterischen Zielgrößen gleichermaßen gerecht wird. Den vielfachen Anforderungen an Tragwerke steht ein großes Potenzial an Lösungsmöglichkeiten der Tragwerksform, Tragwerkskomposition und Material gegenüber. Fortschritte in der Werkstofftechnologie und die Entwicklung in der Fertigungs- und Fügetechnik erweitern dieses Potenzial ständig.

Ziel der Lehre ist, bei den Studierenden ein breites Basiswissen über Tragkonstruktionen zu etablieren, das Bewusstsein für die Vielfalt der Lösungsmöglichkeiten für die konkrete Aufgabe zu schärfen und sie intellektuell und methodisch dazu zu befähigen, dieses Wissen in eigenen Entwurfsaufgaben mit guten Tragwerksentwürfen einzubringen.

Mit dem Tragwerksentwurf erweitern die Architekturstudierenden nicht nur ihre allgemeine Entwurfskompetenz, sondern sie können auch die Konstruktion in ihrer Gesamtbedeutung genauer erfassen und vertiefen. Die Ingenieurstudierenden entwickeln einen Blick dafür, die Konstruktion als Synthese aller Teilaufgaben zu sehen, die sie in vielen Fachbereichen kennen lernen. Sie lernen, dass ein guter Tragwerksentwurf und eine richtig vordimensionierte Konstruktion auch in der nachfolgenden Analyse und Nachweisführung der Trageigenschaften als richtig bestätigt werden. Die Zusammenarbeit beider Disziplinen an der Konstruktion bringt die Kreativität sowie die fachspezifischen Kenntnisse und Fertigkeiten für das nicht teilbare gemeinsame Bauwerk zusammen. Den akademischen Rahmen für diesen Prozess bilden die Projekte P1, P2 und P3 mit der interdisziplinären Teamarbeit an praxisbezogenen Planungsaufgaben.

Stahlbetonbalken - Lehrstuhl Tragkonstruktionen © TK ​/​ TU Dortmund

Lehrinhalte, Lehrmethodik, Projekte

Das Entwickeln von Tragwerkskonzepten für objektplanerische Vorgaben zu Raum, Form und Nutzung bildet den Ausgangspunkt in der Tragwerksplanung. Bereits im ersten Semester startet dieser Prozess mit der Entwicklung von elementaren Tragwerkskonzepten am Beispiel von Stabtragwerken für einfache Planungsaufgaben. Das sinnvolle Zusammenbauen von Stäben zu einem Tragwerk findet in Zusammenarbeit mit den Studierenden statt. Die Ideen werden an Konstruktionsmodellen realisiert, geprüft und mit Alternativen verglichen. Die elementaren Prinzipien fürs Konstruieren von Tragwerken und die Gestaltungsmöglichkeiten für Form und Krafteinwirkung werden anhand dieser Anschauungsbeispiele basisbildend vermittelt und mit der analytischen Verifikation der Kräfte mittels Gleichgewichtsbetrachtungen begleitet. Somit schließt sich der Kreis von der Tragwerksidee bis zu den Beanspruchungen und ihrer sicheren Aufnahme durch eine entsprechend auszubildende Konstruktion. Hier wird das Tragwerkskonzept zur Materie, zur Tragkonstruktion.

Mit der werkstoffübergreifenden Lehre von Tragkonstruktionen werden die in den folgenden Bachelor-Semestern entwickelten Tragwerkskonzepte für Dächer, Wohngebäude, Stockwerkbauten, Hallen in Konstruktionen aus Holz, Stahl, Beton oder Mauerwerk umgesetzt. Dabei werden die werkstoffspezifischen Bauarten auf der Grundlage ihrer Trageigenschaften und Fügeprinzipien differenziert betrachtet und ihre Eignung sowie ihre charakteristische Ausprägung für die Konstruktion thematisiert.

Im zweiten Semester bilden Konstruktionen für Wohnhäuser mit Dachkonstruktionen aus Holz den Schwerpunkt in der Lehre zur Vorbereitung der Studierenden auf das erste gemeinsame Projekt P1 im dritten Semester. Neben der tragkonstruktiven Vertiefung von Varianten für Dach- und Gebäudekonstruktionen wird auch der Blick für das Zusammenführen der Einzelteile zu einer in sich gut abgestimmten Gesamtkonstruktion geschärft. Die Vorgehensweise für den konzeptionellen Tragwerksentwurf, die normgerechte statisch konstruktive Bearbeitung der Bauteile und die zeichnerische Darstellung der Tragkonstruktion incl. wichtiger Details werden eingeübt.

Das Projekt P1, in dem einzelne ARC – ING Teams ihren Entwurf für ein Haus entwickeln, bietet für beide Disziplinen die Chance, bereits in einem frühen Stadium ihrer Ausbildung zu kooperieren und das gemeinsame Thema konstruktiv ganzheitlich wie auch vertiefend zu bearbeiten. Die Vielfalt der entwickelten Entwürfe mit ihren individuellen Lösungen für die Tragkonstruktion bestätigt immer wieder die kreative Auseinandersetzung der Studierenden mit dieser Aufgabe. Besonders erfreulich ist es festzustellen, dass die Ingenieurstudierenden dabei auch das Konstruieren lernen und sich mit dem Tragwerksentwurf wie auch der weiterführenden Entwicklung der Tragkonstruktion in den Planungsprozess mitgestaltend einbringen.

Das Projekt P1 ist durch die gemeinsame Betreuung mit dem Lehrstuhl Grundlagen und Theorie der Baukonstruktion eine besondere Lehr- und Lernveranstaltung. In den gemeinsamen Korrekturen und Kolloquien haben die Studierenden die Gelegenheit, ihre Aufgabe in einem Gesamtzusammenhang zu sehen, das Wertesystem und die Zielvorstellungen beider Disziplinen im Dialog zu erleben und früh zu lernen, gute Synthesen zu entwickeln.

Bild: Tragwerksmodelle M1:50, Projekt P1 © TK ​/​ TU Dortmund
Tragwerksmodelle M1:50, Projekt P1

Im vierten Bachelorsemester bilden Konstruktionen für Hallen und Stockwerkbauten den Schwerpunkt in der Tragkonstruktionslehre. In beiden Bereichen werden unter Berücksichtigung der maßgeblichen Planungsparameter (Raum, Nutzung, Ausbau, Technische Ausstattung) geeignete Tragwerkskonzepte entwickelt und ihre materialspezifische Umsetzung in Konstruktionen vorgestellt. Die Entwicklung von Ausführungsvarianten innerhalb der einzelnen Bauarten – zur Steigerung der Effizienz der Konstruktion – wird in Abhängigkeit von Herstellungsmethoden und Fügeprinzipien erläutert. Optimierungsmöglichkeiten in der Dimensionierung werden gezeigt. Die Konstruktionskonzepte werden auch mit Hilfe von ausgeführten Beispielen visualisiert und analysiert. In den begleitenden Übungen werden Tragwerksentwürfe ausgearbeitet, Variantenvergleiche durchgeführt und Berechnungen zum Nachweis der Trag- und Gebrauchsfähigkeit vorgeführt. Die größere Übung zu dem Themenkreis Hallen und Geschossbauten findet im Projekt P2 statt. Die in den Teams entwickelten Entwürfe für eine Halle oder einen Geschossbau werden von den Ingenieurstudierenden tragwerksplanerisch vertiefend bearbeitet. Hier können auch die zwischenzeitlich erworbenen Bemessungs- und Detaillierungskenntnisse in Holz-, Stahl- und Betonbau eingebracht werden.

Bild: Konstruktionszeichnung, Projekt P2 © TK ​/​ TU Dortmund
Konstruktionszeichnung, Projekt P2

Im Seminar Konstruieren von Tragwerken wird der Entwurf einer Tragkonstruktion bis zur Ausführungsreife weiterentwickelt. Durch die intensive Auseinandersetzung mit den Bauteilen und ihrer materialspezifischen Fügung lernen die Studierenden, wie das Konstruieren wirklich funktioniert. Dieser Lernprozess wird weiter verstärkt, indem die Planung durch die gemeinsame Ausführung der Konstruktion in der Werkstatt ergänzt wird.

Bild: Tragwerksmodell M1:50, WPF Konstruieren von Tragwerken © TK ​/​ TU Dortmund
Tragwerksmodell M1:50, WPF Konstruieren von Tragwerken

Im Masterstudium wird das Repertoire an Tragkonstruktionen deutlich erweitert. Die Symbiose aus Form und Konstruktion wird an Beispielen von räumlich konzipierten, flächenhaft ausgebildeten Konstruktionen – Faltwerke, Gewölben, Schalen – mit ihrem Potenzial, Form und Tragwerkseffizienz zu vereinbaren, präsentiert. Diese Konstruktionen so auszubilden, dass sie die günstige Membrantragwirkung weitestgehend entfalten können, wird als tragkonstruktives Prinzip einstudiert. Die Evolution dieser Konstruktionen von den antiken Gewölben und Kuppeln über die Betonschalen des zwanzigsten Jahrhunderts bis zu den Stabwerkschalen von heute wird anhand ausgewählter Beispiele vorgeführt.

Als besonders effiziente Tragkonstruktionen erweitern zugbeanspruchte Konstruktionen – Hängedächer, Seilverspannte Dächer, Seilnetze und Membrandächer – die Betrachtungen zu Form und Tragwerk. Die Bedeutung der Form und der formerhaltenden Maßnahmen sowie die spezifischen Aufbau- und Fügeeigenschaften dieser Konstruktionen werden an Beispielen erläutert.

Die Lehrveranstaltungen im letzten Semester orientieren sich am Tragwerksentwurf für Bauwerke, für die die Tragkonstruktion in besonderem Maße entwurfsbestimmend ist. Mit Blick auf das Projekt P3 werden hier weitgespannte Dächer, Brücken und Hochhäuser behandelt. Für Bauwerke mit weitgespannten Dachkonstruktionen werden die bisherigen Wissensgrundlagen über effiziente Dachtragwerke auf Tragwerkskonzepte für Messehallen, Hangars, Stadien angewandt und gezielt erweitert. Der Entwurf für eine Brücke wird mit einem ganzheitlichen Blick betrachtet und die Synthese von Tragwerk, Gestalt und Standort als Gesamtziel definiert. Die Kriterien für Tragwerkseffizienz werden durch Entwicklung von geeigneten Konstruktionstypologien in Abhängigkeit der Spannweite umgesetzt. Mit dem Wechsel der Blickrichtung von Spannweite auf Bauwerkshöhe werden die Anforderungen an hohe Konstruktionen am Beispiel von Hochhäusern identifiziert. Die Tragwerksplanung für effiziente und mit der Gesamtplanung abgestimmte Deckensysteme sowie die Entwicklung der windaussteifenden Konstruktion, die mit zunehmender Höhe konzeptbestimmend wird, bilden hier die Schwerpunkte.

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Universität mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.

Die Einrichtungen der Technischen Universität Dortmund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hochschule im angrenzenden Technologiepark. Genauere Informationen können Sie den Lageplänen entnehmen.

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