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Bibliothek, Universität, Mexiko, Monterrey, Stahl-Membran-Konstruktion, ETFE-Folie, Finite-Elemente-Methode, Leichtbau, Werner Sobek, FGP Atelier

Gebautes Blätterdach: La Hoja, Universitätsbibliothek von Monterrey

La Hoja, die Hochschulbibliothek der Universität Tecnológico de Monterrey in Mexiko, verfügt über ein geräumiges Atrium mit drei Verbindungsbrücken, einer Freitreppe und zwei Rolltreppen. Insbesondere letztere sind bei Regen, aber auch im prallen Sonnenschein nur unvorteilhaft nutzbar, weshalb das in Chicago ansässige Atelier FGP mit der Realisierung eines Schutzdaches beauftragt wurde. Zusammen mit dem Stuttgarter Ingenieurbüro Werner Sobek entwickelten die Architekten einen Leichtbau mit unterspannten Stahlträgern, die mit einer einlagigen ETFE-Folie überspannt sind.

Entwurfsidee
Die ETFE-Spannbahn wird mittels Seilen in diagonaler Richtung festgezurrt und so über die jeweils geraden Tragelemente gezogen. Diese sind leicht zueinander verschwenkt angeordnet und beschreiben eine sphärisch gekrümmte Ebene. Die Geometrie des Atriumdaches ähnelt zwei 30-60-90er Zeichendreiecken, die über die Innenhofdiagonale an ihren Hypotenusen zusammengelehnt sind. Um eine gerade Firstlinie zu erhalten und um eben auf der Dachfläche aufzuliegen, sind beide Dreiecksflächen gekrümmt auszubilden. Bei La Hoja erhöht dies zugleich die Tragwerkssteifheit und ermöglichte die Umsetzung als Leichtbaukonstruktion, die erforderlich war, da das neue Dach vollständig auf dem Bestand ruht.

Leichtbaukonstruktion
Ausgehend von der diagonalen Firstlinie sind in Falllinie Rechteckprofile – stählerne Sparren – angeordnet. Sie wurden zur Minimierung ihrer Dimension mit Stahlseilen unterspannt. Jeweils von deren Kopfpunkten am First hin zum Fußpunkt des folgenden »Stahlsparrens«, knapp oberhalb des Flachdaches der Bibliothek, fügten die Planer gleich große, jedoch nicht unterspannte Rechteckprofile als Nebenträger ein. So entstanden 36 zueinander leicht verschwenkte, in sich jedoch flache Dreiecksflächen, 18 zu jeder Firstseite. Darüber wurde das einlagige ETFE gespannt. Um Wassertaschen in den Feldern zu vermeiden und eine dauerhafte Entwässerung zu gewährleisten, sind die Haupt- und Nebenträger mit acht parallelen Stahlseilen verbunden. Diese verlaufen nicht firstparallel, sondern längs der Innenhofkante und damit zur Dachtraufe. Deshalb kreuzen die Stahlkabel die Firstlinie etwa im 30°-Winkel und verlaufen jenseits davon geradlinig weiter. Sieben der neun Auflagerpunkte sind verschieblich angelegt, um Zwangskräfte – etwa infolge einer thermischen Ausdehnung – zu vermeiden. Während die Hauptträger starr mit dem Firstbalken verschweißt sind, sind die sphärisch angeordneten Nebenträger mit beweglichen Gabelbolzen daran angebunden. Die gesamte Berechnung der Tragstruktur erfolgte nach der Finite-Elemente-Methode.


Verschattung
Optisch wird die Hofüberdachung von weißen Farbtupfen geprägt, die auf das ETFE aufgedruckt sind. Bei genauerer Betrachtung weisen sie eine herzförmige Form auf und adaptieren die Blattform der Dioscorea villosa, einer in Nordamerika heimischen Yams-Kletterpflanze. Die weißen Blatttupfen reflektieren das Sonnenlicht, zugleich generieren sie ein einladendes »Blätterdach«. So vermindern sie die übermäßige Aufheizung des Innenhofs und erzeugen einen angenehm kühlenden Halbschatten.

 

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