Raumnetze

Räumliche Netze sind eine eigene, den Prinzipien des Leichtbaus unterliegende Gattung zugbeanspruchter Konstruktionen. Sie unterscheiden sich von weit gespannten Flächentragwerken durch ihre dreidimensionalen Tragsysteme.

Raumnetz-Pionier Conrad Roland

Der Architekt Conrad Roland, Gründer von Corocord, ist der Erfinder des modernen Raumnetzes. Bereits in den 1960er Jahren beschäftigte er sich intensiv mit der Konstruktion von räumlicher Netzarchitektur und Hängehäusern. Bisher hat sich die Anwendung von Raumnetzen als Wohnlandschaften allerdings nicht realisieren lassen. Die Anwendbarkeit solcher Systeme für Brücken, Tragsysteme für Dächer, Türme und Pavillons sollte aber weiter erforscht werden.

Denn räumliche Netze bieten viele Anwendungsvorteile. Zug- und Belastungskräfte können sich über ihre komplexe Struktur im Raum verteilen – hohe Kräfte werden im Inneren flexibel aufgenommen und der Ausfall einzelner Trageglieder wird durch Spannungsabbau und Spannungsaufbau in anderen Bereichen kompensiert. Außerdem erfüllen Raumkonstruktionen aus Seilen hohe ästhetische Anforderungen.

Raumnetze revolutionieren Konstruktion von Spielgeräten

Zurzeit ist die Verwendung von Raumnetzen – von einzelnen Konstruktionen abgesehen – auf das Gebiet der Spiel- und Kletternetze beschränkt. Conrad Roland begann schon 1970 mit der Konstruktion von Spiel-Raumnetzen. Die erste dieser revolutionären Konstruktionen errichtete der Architekt 1971 in Berlin. Heute ist das von ihm entwickelte pyramidenförmige Kletternetz „Seilzirkus“ auf Spielplätzen in aller Welt zu finden.

Maßgebliche Parameter für die Konstruktion von Raumnetzen sind deren äußere und innere Form. Die äußere Form wird dabei von der Netzkonstruktion und deren statischer Unterstützung durch Bauteile wie Masten, Stützen oder Bögen bestimmt. Die innere Form der Raumnetze lässt sich aus geometrischen Formen aufbauen: nach ähnlichen Prinzipien, wie sie auch bei Raumfachwerken aus Metall gelten. Dabei entstehen raumfüllende Polyeder wie Kubus, Tetrader, Ikosaeder bis hin zum Rhombendodekaeder.

Eingerahmt: Raumnetze mit äußerer Tragstruktur

Bei Raumnetzen mit starren Rahmen werden sämtliche Kanten aus biegesteifen Stäben gebildet. Das Raumnetz ist in dem Rahmen fest eingehängt und verspannt. Sämtliche Kräfte werden dabei von dem Rahmen aufgenommen. Raumnetz und Rahmen bilden in sich ein geschlossenes statisches System.

Innere Stabilität: Konstruktionen mit Druckstäben

Bei der zweiten Gruppe werden die formstabilisierenden Kräfte durch innere Druckstäbe aufgenommen. Die Kanten der Konstruktion werden durch Seile gebildet. Die Randseile bilden dabei die für Seilkonstruktionen typischen Krümmungslinien aus.

Statischer Solitär: Mast oder Pylon als einziger Druckstab

Wird die Reduzierung der biegesteifen Stützkonstruktion auf das Minimum als eine technisch ästhetische Herausforderung angesehen, dann ist das Raumnetz mit einem einzigen inneren Druckstab die überzeugendste Lösung. An ihren Ecken benötigen solche Konstruktionen zusätzliche Schwergewichtsfundamente.

Variation über das Thema Raumnetz: Seitliche Abspannung mit Pfosten

Eine sehr viel freiere Formsprache ist durch seitlich angeordnete Abspannpfosten zu erreichen. Die Anzahl, Höhe und Lage der Pfosten kann variiert werden. Die Abspannkräfte werden auch hier von den Pfosten zugeordneten Schwergewichtsfundamenten aufgenommen.

Das Beste aus allen Systemen: Verbindung verschiedener Konstruktionsmerkmale

Mischformen der verschiedenen Konstruktionssysteme sind ebenfalls anwendbar und als Spielnetze realisiert worden.

Beste Raumökonomie durch Oktaederstümpfe

Besonders gut wird der Raum jedoch von Oktaederstümpfen ausgefüllt. Bereits 1887 hat der britische Physiker Lord Kelvin beschrieben, dass der an seinen Spitzen um jeweils ein Drittel gekappte reguläre Oktaeder die geringste Oberfläche im Verhältnis zu seinem Rauminhalt hat. Ein weiterer Vorteil des gekappten Oktaeders für die Konstruktion von Spielnetzen liegt darin, dass Oktaederstümpfe keine spitzen Winkel im Raum aufweisen, in denen sich Kinder beim Spiel – bis hin zur Strangulationsgefahr – einklemmen könnten. Durch Verzerrung lassen sich Raumnetze mit Oktaederstümpfen zudem verschiedenen Raumvorgaben anpassen.

Eine besondere Herausforderung bildet bei komplexen geometrischen Formen die Führung und Verbindung der im Raum verlaufenden Seile. Bei der relativ einfachen Kubusstruktur lassen sich Seile theoretisch in den Achsen x, y und z durchführen, wobei jeweils drei Seile als Knoten zusammengefasst werden.

Konstruktive Herausforderung: Seilführung in komplexen Raumnetzen

Eine Oktaederstumpfstruktur dagegen verlangt grundsätzlich einen sehr großen konstruktiven Aufwand. Denn die zu Ringen verbundenen Seile müssen jede Kante des Systems genau einmal erfassen, während sie in verschiedene Richtungen laufen und an den Knotenpunkten abknicken.

Eine andere Schwierigkeit derartiger Raumstrukturen besteht in der Führung und Verknotung der im Raum verlaufenden Seile. Bei einer Kubusstruktur ist die denkbare einfachste Lösung Seile in x-, y- und z-Richtung durchlaufen zu lassen und jeweils drei Seile als Knoten zusammenzuführen.

Die Führung von durchgehenden Seilen bei einer Oktaederstumpfstruktur bedeutet einen deutlich höheren Planungsaufwand. Die Seile verlaufen im System der Oktaeder in verschiedenen Richtungen und knicken an den Knotenpunkten ab. Die Seilführung muss jede Kante des Oktaederstumpfs genau einmal erfassen.