Stabilität in Leichtbauweise - scinexx | Das Wissensmagazin
Anzeige
Anzeige

Stabilität in Leichtbauweise

Architektur aus der Natur

Den Anstoß gab eine Anatomievorlesung: Karl Culmann, ein Ingenieur und Mathematiker aus Zürich soll, so eine Erzählung aus der Bionikgeschichte, um 1865 eine Vorlesung seines engen Freundes, des Anatomen Hermann von Meyer besucht haben. Zufällig wurde gerade in dieser Stunde die Struktur des Oberschenkelknochens behandelt. Dieser verläuft im Bereich des Hüftgelenks nicht gerade, sondern knickt zur Seite ab, das Hauptgewicht trägt dabei der seitliche Ausleger. Das Innere des Knochens ist jedoch nicht massiv, sondern besteht aus einer Unmenge von scheinbar wahllos angeordneten feinsten Knochenbälkchen, der Spongiosa.

Knochenstruktur im Oberschenkelkopf © University of Glasgow

Im Mittelpunkt der von Culmann besuchten Vorlesung stand genau diese seltsame Anordnung der Knochenbälkchen. Dem Ingenieur fiel sofort auf, dass die Ausrichtung der Spongiosa genau den Verlauf der Kräftelinien wiedergab, die auf den Oberschenkel bei Druck und Zug einwirken. Culmann war zu dieser Zeit gerade damit befasst, einen neuartigen, hochbelastbaren aber dabei möglichst leichten Kran zu konstruieren. Im menschlichen Oberschenkelknochen fand er genau das Modell, dass er brauchte. Er zeigte die effektivste Weise, wie mit geringem Materialaufwand große Belastungen ausgehalten werden können.

Nicht nur für Culmanns Kran war damit ein Modell gefunden, eine ganze Schule der Statik fußte auf diesen neuen Erkenntnissen des Ingenieurs. Bei ihm lernte unter anderem der spätere Architekt des Pariser Eiffelturms, Maurice Koechlin, die Anatomie der Metallarchitektur kennen. Wenig später übertrug der italienische Ingenieur Nevi das Konzept der den Kräftelinien folgenden Verstrebungen auf die ersten Stahlbetonkonstruktionen.

Zur gleichen Zeit regte in England ein Vorbild aus der Botanik den Gärtner und Amateuringenieur Joseph Paxton zu einer neuartigen Entwicklung an: 1846 war es erstmals in England gelungen, die Samen einer aus Südamerika stammenden Riesenseerose zum Keimen zu bringen. Die schwimmenden Blätter der Victoria amazonica erreichen bis zu zwei Metern im Durchmesser. Durch ein Netz von strahlenförmigen und konzentrischen Rippen ist das Schwimmblatt so stabil, dass es auch bei großem Gewicht weder verbiegt noch untergeht.

Crystal Palace © Columbia University

Dieses System regte Paxton zu einer neuartigen Gewächshauskonstruktion an, die er im Jahr 1850 zum Patent anmeldete. Ein ziehharmonikaförmig gefaltetes Glasdach entsprach dabei der Blattmembran, die Rolle der Verstärkungsrippen übernahmen bei Paxtons Erfindung Querstege aus Holz. Internationale Beachtung erhielt seine „bionische Konstruktion“ ein Jahr später auf der ersten internationalen Weltausstellung in London. Die Ausstellungshalle im Londoner Hyde-Park wurde nach Paxtons Leichtbauweise errichtet und ging als „Crystal Palace“ in die Architekturgeschichte ein.

Anzeige

  1. zurück
  2. |
  3. 1
  4. |
  5. 2
  6. |
  7. 3
  8. |
  9. 4
  10. |
  11. 5
  12. |
  13. 6
  14. |
  15. 7
  16. |
  17. 8
  18. |
  19. 9
  20. |
  21. 10
  22. |
  23. 11
  24. |
  25. 12
  26. |
  27. weiter


Stand: 21.03.2002

Anzeige

In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Bionik
Lernen von der Natur

Die Natur als Ingenieur
Was ist Bionik?

Inspiration statt Imitation
Warum Ikarus scheitern musste

Das Rad neu erfunden
Analogien von Natur und Technik

Den Vögeln abgeschaut
Die ersten Flugversuche

Modell Vogelflügel
Auf der Suche nach neuen Flügelkonstruktionen

Stabilität in Leichtbauweise
Architektur aus der Natur

Grashalme zu Hochhäusern?
Waben, Algen und doppelte Wände

Mit Haken und Ösen
Naturpatent Klettverschluss

Rillen gegen Reibung
Haifischhaut hilft Sprit sparen

Sauberkeit dank Lotus-Effekt
Mikrostrukturen auf dem Vormarsch

Denken lernen von der Natur
Heuschreckenbeine, neuronale Netze und virtuelle Evolution

Diaschauen zum Thema

News zum Thema

keine News verknüpft

Dossiers zum Thema

Anzeige
Anzeige