Einführung
In diesem Bericht wird ein zeitgenössisches Werk australischer Architektur untersucht. Diese Arbeit befasst sich mit dem Gebäude eines Audi-Autohauses in Philip Canberry in Australien. Das Hauptaugenmerk dieses Berichts liegt auf den Ingenieurleistungen, die an dem Gebäude erbracht wurden, und darauf, wie die verschiedenen Gebäudeteile miteinander verbunden wurden, um eine hervorragende und gut koordinierte Struktur zu schaffen. Neben den baulichen Aspekten des Gebäudes werden auch seine historischen und kulturellen Aspekte behandelt. Weitere behandelte Themen sind:
Schließlich werden in diesem Papier auch die Worte des Hauptarchitekten, Herrn Eric Martin, wiedergegeben. Er hat sich zu diesem Thema geäußert. Eric Martin ist für den Entwurf des Gebäudes verantwortlich. In diesem Beitrag werden auch viele andere Artikel besprochen, die bei der Analyse des technischen Prozesses, der für die Entwicklung des Gebäudes durchgeführt wurde, hilfreich waren.
Abbildung 1: Audi-Händlerschiff in Phillip, Canberra, Australien1.
Bau des Gebäudes des Audi-Autohauses
Das Gebäude wurde auf der Grundlage eines neuen Konzepts gebaut, das das Unternehmen angenommen hatte. Dieses Konzept wird als “Terminal” bezeichnet. Dieses Konzept wurde als neue Strategie entwickelt, um eine erfolgreiche Marketingstrategie für die Fahrzeuge des Unternehmens aufzubauen. Im Wesentlichen ging es darum, die Bedürfnisse der Kunden nach sportlichen und luxuriösen Autos zu befriedigen1.
Es ging nicht nur darum, die Perfektion ihrer Fahrzeuge zum Ausdruck zu bringen, sondern auch um eine Umgebung, in der die Fahrzeuge ausgestellt wurden. Diese musste die gleichen Eigenschaften besitzen. Um Luxus, hohe Leistung und Gelassenheit im Aussehen und in der Architektur widerzuspiegeln, musste eine Struktur entworfen werden, die das Element “Terminal” beinhaltet.
Der Architekt, der für dieses anspruchsvolle Projekt ausgewählt wurde, war Eric Martin. Er sollte der leitende Architekt sein. Herr Martin wurde mit der Aufgabe konfrontiert, einen Ausstellungsraum zu entwerfen, der all das widerspiegelt, worum es dem Unternehmen geht, nämlich hervorragende Leistungen.
Das Unternehmen wollte mit dem Gebäude auch eine Botschaft an die ganze Welt senden, dass es ein Unternehmen ist, das schnelle, elegante und sportliche Autos anbietet. Außerdem wollte das Unternehmen seinen Ruf in jedem Land einheitlich gestalten. Das Aussehen des Gebäudes sollte eine Marketingstrategie sein, um das Erscheinungsbild der Autos in den Ausstellungsräumen zu verbessern.
Die Gestaltung des neuen Ausstellungsraums war auf die Standards und Anforderungen des Unternehmens beschränkt, um dessen Ziele zu erreichen. Das Unternehmen benötigte ein einzigartiges Gebäude. Es brauchte ein Gebäude, das sich von der Umgebung abheben würde. Das Gebäude sollte große Fenster haben, die das Erscheinungsbild der Autos verbessern würden.
Der Ausstellungsraum sollte auch ein anspruchsvolles und “Hightech”-Image widerspiegeln. Die Wände sollten geschwungen sein, um die Rennstrecke darzustellen, ein Konzept, das mit den Audi-Autos zusammenhängt. Das Gebäude sollte aus Beton und Stahl bestehen, wie es von den Verantwortlichen des Unternehmens gefordert wurde.
Stahl
Die Hauptstruktur und das Dach sollten ausschließlich aus Stahl gefertigt werden. Die Wahl fiel auf Stahl, da er als relativ kostengünstig und einzigartig in Bezug auf die endgültige Struktur angesehen wurde (Baddoo, 2008). Bevor Stahl für kommerzielle Zwecke genutzt werden kann, muss er eine Reihe von Verfahren und Behandlungen durchlaufen.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Stahl zu behandeln, und eine dieser Möglichkeiten ist die Wärmebehandlung. Die Wärmebehandlung von Stahl umfasst die gebräuchlichsten Verfahren des Glühens, Abschreckens und Anlassens. Beim Glühen wird der Stahl auf eine recht hohe Temperatur erhitzt (Paola, 1986). Dies geschieht in dem Bestreben, den Stahl zu erweichen. Ein Beispiel für dieses Verfahren ist das Anlassen. Die für dieses Verfahren erforderlichen Temperaturen hängen von verschiedenen Merkmalen ab.
Dazu gehören die Art der Legierung und die spezifische Art des Verfahrens. Beim Anlassen und Abschrecken wird der Stahl bis zu einer bestimmten Phase, der sogenannten Austenitphase, erhitzt. Das Abschrecken erfolgt entweder in Wasser oder in Öl. Wenn er sofort abgekühlt wird, bildet er ein sprödes Material. Es wird Martensit genannt.
Bei diesem Verfahren wird der aus der Abschreckphase stammende Martensit in einen Zementit oder Sphäroidit umgewandelt. Dies geschieht, um innere Spannungen und Fehler zu minimieren. Dies führt schließlich zu einem bruchfesten und duktilen Metallstück (Stevenson und Neal, 1996).
Stahl ist dafür bekannt, dass er extrem stark ist und eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Daher ist es in der Lage, sich nicht zu verbiegen. Da sich Metall nicht so leicht biegen lässt, ist es recht flexibel und kann in verschiedene Formen gebracht werden. Es ist das stärkste der üblicherweise verwendeten Materialien (Stevenson und Neale, 1996).
Die gängigsten sind Holz und Beton. Stahl ist zwanzigmal stärker als Holz und zehnmal zäher als Beton, was das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht angeht. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich Stahl für die Herstellung stabiler Konstruktionen wie Dachkonstruktionen2. Stahl war für dieses Projekt am besten geeignet, weil er sich leicht und mit großer Präzision in verschiedene Formen bringen lässt.
Abb. 2: Veranschaulichung eines Qualitätsstahlrahmens
Diese Eigenschaften des Stahls haben dazu beigetragen, ein Gebäude von großer Eleganz zu schaffen. Es spiegelte ein “High-Tech”-Gefühl von Modernität wider. Die Oberfläche erschien glatt und die Kanten waren scharf und geradlinig. All diese Merkmale tragen den Anforderungen und Erwartungen an das Gebäude Rechnung3. Die Fenster wurden so konstruiert, dass sie im unteren Bereich keine Rahmen hatten. Dies ist ein Merkmal, das dem gesamten Bauwerk ein knackiges Detail verleiht.
Die Metallteile der Struktur wurden außerhalb der Baustelle konstruiert, detailliert und montiert. Auf diese Weise konnten die Strukturen in Bezug auf Abmessungen und Passform präziser gestaltet werden. Die außerhalb der Baustelle konstruierten Metallteile konnten dann leicht bewegt und in die Konstruktion eingebaut werden. Die Dimensionierung und Anpassung dieser Materialien vor Ort ist eine schwierige Aufgabe, wenn nicht gar unmöglich.
Ein weiterer Vorteil der Wahl von Stahl für den Bau ist die Erleichterung der Arbeit der Ingenieure, da sie die Materialien leicht ausprobieren und sehen können, wie sie zu verbinden sind und ob sie statisch bestimmt sind. Das bedeutet, dass die schwierigste Phase beim Bau des Bauwerks die Detaillierung der Struktur ist, um sie mit verschiedenen Methoden wie Warmwalzen und Kaltumformung zu verbinden.
Stahl ist ein zäher Werkstoff, der sich nur schwer in verschiedene Formen bringen lässt. Sein Transport zur Baustelle und seine Verwendung für den Bau ist ein ziemlich hektischer Prozess, der viel Geduld erfordert, da er ziemlich viel Zeit in Anspruch nimmt4. Die Konstruktion des Gerüsts aus Stahl und die anschließende Verkleidung der Struktur mit Gipsplatten ist kostengünstiger. Ein Nachteil der Verwendung von Stahl im Bauwesen ist seine Haltbarkeit. Um ihn in gutem Zustand zu halten, muss er regelmäßig geschützt werden.
Ein weiteres Problem ist sein Verhalten bei Feuer oder starker Hitze. Er verliert seine Fähigkeit, schwere Lasten zu tragen, recht schnell und bei sehr hohen Temperaturen. Diese Schwäche des Stahls kann durch das Auftragen einer dicken Schicht aus feuerfestem und isolierendem Material oder durch andere ausgeklügelte Methoden wie den Einbau von Wasserkühlsystemen behoben werden.
Allerdings gab es beim Bau des Ausstellungsgebäudes einige Herausforderungen zu bewältigen. Die erste Herausforderung bestand darin, ein rechteckiges Gebäude auf einem dreieckigen Grundstück zu errichten. Dem Architekten Eric gelang es, die Räume so aufzuteilen, dass sie dem Zweck des Gebäudes in Bezug auf den Parkplatz, die Lagerung und sogar den Verkehr um das Gebäude herum am besten entsprachen (Abbildung 2). Eine weitere Herausforderung war das Gelände des Gebäudes, da es auf einer Länge von einem Meter abfällt. Generell kann festgestellt werden, dass während der Bauarbeiten neben der Erfüllung der Standardanforderungen an den Energieverbrauch2 nur wenige weitere ernsthafte Schwierigkeiten aufgetreten sind.
Abbildung 3: Ein Plan, der die dreieckige Form des Grundstücks zeigt. Er zeigt auch den Vorschlag von Eric Martin für die Anordnung der Räume in der Struktur3.
Das Gebäude ist in zwei Abschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt ist der Ausstellungsraum und der zweite Abschnitt ist das Dienstleistungsgebäude. Der Ausstellungsraum ist der größte Teil des Gebäudes. Er ist größer als der Servicebereich.
Um eine solide und sehr stabile Struktur zu schaffen, muss jedes Bauteil des Systems so konzipiert sein, dass es zum Gleichgewicht der gesamten Struktur beiträgt (Abbildung 3). Die technischen Anforderungen für den Entwurf bestanden darin, die Strukturelemente so zu kombinieren, dass eine Struktur entsteht, die zwei Lastarten standhält. Dazu gehören die statische Belastung und die dynamische Belastung.
Die statische Belastung ist die Kraft, die durch das Gewicht des Bauwerks auf dieses einwirkt. Andererseits ist die dynamische Belastung die Fähigkeit der Struktur, den externen Belastungen standzuhalten. Dazu gehören Wind, thermische Kräfte und sogar die Schwerkraft. Die auf die Dachbalken wirkenden Kräfte und die Kräfte, die auf die Stützbalken wirken, werden als äußere Kräfte auf die Wand betrachtet. Die auf die Wand ausgeübte Kraft, die durch ihr eigenes Gewicht und ihre Eigenschaften entsteht, wird jedoch als innere Kraft4 bezeichnet.
Abbildung 3: Das Strukturbild des Stahlgebäudes
Es gibt einige Verfahren, die Stahl durchläuft, um die im Bauwesen verwendeten Komponenten zu bilden. Zu diesen Verfahren gehören das Gießen, bei dem das geschmolzene Metall durch Gießen in eine geeignete Form geformt wird, und das Schmieden, bei dem festes Metall unter Anwendung von Kraft in eine bestimmte Form gebracht wird. Außerdem gibt es die maschinelle Bearbeitung, bei der ein Material mit verschiedenen Mitteln aus einem Grundblock Metall herausgeschnitten wird, um eine bestimmte Form zu erhalten.
Das Schmieden ist ein Verfahren, das zur Herstellung der meisten strukturellen Gerüste aus großen Metallen verwendet wird. Der Grund dafür ist, dass dabei große Stücke entstehen, die genau geformt und gerade sind. Es folgt zwei Prozessen, nämlich dem Warmwalzen und dem Kaltumformen.
Das Gießen wird jedoch in der Vorstufe bei der Herstellung von kleinen Verbindungselementen eingesetzt. Die maschinelle Bearbeitung schließlich ist die Methode, die zur Formgebung der Metallstrukturen verwendet wird, da sie sowohl in der Endphase der Herstellung von kleinen Metallteilen, wie z. B. Details, eingesetzt wird. Sie wird auch in der Endphase der Herstellung von großformatigen Stahlelementen eingesetzt5.
I-Träger
I-Träger, auch bekannt als “Universalträger”, sind die Bauteile, die im Warmwalzverfahren hergestellt wurden. Die Doppel-T-Träger wurden entlang des Umfangs der Struktur platziert, wobei freistehende Träger innerhalb des Gebäudes platziert wurden, um die Dachstruktur und das gesamte Gebäude zu tragen. I-Träger bestehen aus zwei horizontalen Flanschen, die durch einen vertikalen Steg getrennt sind. Sie werden als I-Träger bezeichnet, weil sie in ihrer Form dem Buchstaben “I” ähneln (Abbildung 3)6.
Die Säulen wurden durch Verschweißen (Abbildung 5) des Schnittpunkts zwischen den horizontalen Flanschen und dem vertikalen Steg gebildet. Beim Schweißen werden zwei Metallteile miteinander verbunden, indem beide Objekte auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden, bis sich die beiden erhitzten Enden schließlich verbinden7.
Die vordere Fassade weist aufgrund der Verwendung von Glas vom Boden an aufwärts eine geringere Dichte an I-Trägern auf. Es wurde eine Struktur konstruiert, die direkt über den Glasrahmen angebracht wird. Sie wird als Fachwerk bezeichnet (Abbildung 6). Ein Fachwerk besteht aus einer Kombination von Stahlelementen, die in der Regel in einer Art Dreiecksform angeordnet sind, um ein starres Rahmenwerk zu bilden8.
Über den gesamten Umfang der Fassade, direkt über dem Glas, wurden Fachwerkbinder geschweißt, um eine solide Stütze zu bieten, die die vom Dach ausgehende Spannung aufnimmt. Sie helfen auch dem Glas, die Kraft zu halten. Ein Fachwerk besteht aus zwei Trägern, die durch Stege miteinander verbunden sind. Stege sind die Elemente, die die Ober- und Untergurte miteinander verbinden9. Er ist sehr belastungsfähig und hat ein geringes Gewicht. Deshalb wird er vorzugsweise für Dachkonstruktionen verwendet.
Die Überdachung
Das Dach wurde als einseitig überspannendes System konstruiert, das für die gesamte Dachkonstruktion verwendet wurde. Das Spannsystem besteht aus zwei Arten von Trägern, die sich gegenseitig stützen. Dies sind die Primär- und Sekundärträger. Die Sekundärbalken sind eng beieinander und parallel zueinander angeordnet. Die Primärbalken dienen als Tragwerk, das wiederum von Stützen getragen wird (Abbildung 7).
Dies erklärt, warum die Hauptträger der Fassade des Gebäudes aus Fachwerkbindern bestanden. Die Struktur besteht auch aus einem zweiten Stockwerk. Dennoch wurde das Dachsystem in einer Anordnung konstruiert, die häufig für ein einstöckiges Fachwerkgebäude verwendet wird. Die Primärelemente wurden in einem großen Abstand angeordnet. Die sekundären Balken verliefen im rechten Winkel, auf denen die Dacheindeckung montiert war10.
Abbildung 4: Die Form eines I-Profils
Abbildung 5: Schweißen
Abbildung 7: Bild eines Fachwerks, das über dem Glas der Hauptfassade verwendet wurde11
Abbildung 8: Sekundäre und primäre Strahlen12
Konstruktion des Ausstellungsraums
Die Stahlteile, die für den Bau des Ausstellungsraums verwendet wurden, wurden entweder durch Stumpf- oder durch Kehlnahtschweißen verbunden. Beim Kehlnahtschweißen (Abbildung 8) werden zwei Flächen mit dreieckigem Querschnitt miteinander verbunden, indem sie wie bei einer Überlappungsverbindung rechtwinklig zueinander geschweißt werden. Die Stumpfnaht (Abbildung 9) ist eine quadratische, glatte Verbindung zwischen zwei Bauteilen. Bei der Stumpfstoßverbindung werden die Kontaktflächen rechtwinklig zu den Stirnseiten der Teile geschnitten. Die beiden Teile werden nicht überlappt, sondern rechtwinklig aneinandergefügt13.
Abbildung 9: Bild, das zwei Metallteile nach dem Kehlnahtschweißen zeigt
Abbildung 10: Bild, das zwei Metalle nach dem Zusammenfügen auf Stoß zeigt
Das zweite Stockwerk wurde so gebaut, dass es einen Teil des Erdgeschosses überdeckt. Es wurde mit horizontal verlaufenden Stahlstäben gebaut. In den Ecken des Ausstellungsraums befinden sich zwei Gruppen von Stahlträgern, die in einem Winkel in zwei Ecken angebracht wurden. Zwischen den beiden Gruppen befinden sich auch einzelne Balken.
Sie wurden als Verbindung zwischen dem Erdgeschoss und dem zweiten Stockwerk konstruiert, um als Stütze für das zweite Stockwerk zu dienen (Abbildung 9). Die geschwungenen Stahlrahmen haben einen ästhetischen Wert. Sie dienen der Dekoration des Ausstellungsraums, um den Bedürfnissen des Unternehmens gerecht zu werden, und stützen die Stahlstangen, die das zweite Stockwerk halten.
Abbildung 11: Darstellung der schräg angeordneten Balken im Hauptausstellungsraum
Von den Ausstellungsräumen aus gibt es Fenster, die den Serviceteil des Gebäudes sichtbar machen. Der zweite Teil des Gebäudes ist im Vergleich zum Hauptausstellungsraum niedriger. Die Struktur wurde mit Stahl in der gleichen Methode wie der erste Abschnitt gebaut.
Die Terminalwand
Die I-Träger-Stahlsäulen wurden auf den Stahlbeton gesetzt, auf dem die Baustelle errichtet wurde (siehe Abbildung 11 unten). Der Träger hilft bei der Stützung der Struktur, indem er den Boden mit den Dachbalken verbindet. An der Spitze der Säule wurde eine Traydek-Blechabdeckung angebracht.
Direkt unter der Tischlerei wurden abgehängte Gipskartonplatten angebracht, um die Decke zu füllen. Dies geschah zusätzlich zur Isolierung. Die Brüstung wurde in einem 90-Grad-Winkel zu den Gipskartonplatten errichtet und angebracht. Ein Versteifungsbalken wurde horizontal angebracht, um die vertikalen Säulen zu stützen. Ein Versteifungsträger ist ein sekundäres Element in einer Struktur, das aus Eisen besteht. Er wird an einer Platte oder einem Blech befestigt, um die Steifigkeit des Materials zu erhöhen und ein Ausknicken zu verhindern14 (Harris, 1976).
Abbildung 12: Die Details der Abschlusswand, die sich im südlichen Teil des Gebäudes befindet
Haupteingangstür
Abbildung 13: Die Details der Haupteingangstür
Diese Abbildung zeigt eine Detailaufnahme eines Ausschnitts der Haupteingangstür. Für die Konstruktion der Haupteingangstür wurden eine Stahlsäule und ein Stahlträger verwendet, und eine Wandaussteifung diente zur Unterstützung.
Für die Detaillierung wurde aus folgenden Gründen eine Aluminiumkiste verwendet:
Obwohl das Gebäude viele positive Eigenschaften aufweist, wie z. B. die klaren Details der Fenster, die lineare Anordnung der Fassaden und die sehr großzügigen Arbeitsbereiche, hat der Entwurf den Platz nicht vollständig ausgenutzt.
Schlussfolgerung
Dieser Bericht befasst sich mit den historischen und kulturellen Bezügen des Gebäudes sowie mit dem Kontext des Standorts und dem Zweck des Gebäudes. Er geht auch auf die Herausforderungen ein, die während des Bauprozesses zu bewältigen waren. In diesem Bericht wird auch die Beziehung zwischen dem Entwurf, der Auswahl und Verwendung von Materialien und den verwendeten strukturellen Systemen hervorgehoben.
Schließlich werden die beiden Details analysiert, die zur Qualität des Werks beitragen, und zwar unter Bezugnahme auf Notizen aus dem Interview mit dem Architekten Eric Martin. Wenn man sich all diese Details vor Augen hält, bekommt man einen Eindruck von dem Gebäude und versteht, wofür es eigentlich steht. Die für den Bau des Gebäudes verwendeten Stahlelemente fügen sich harmonisch in das Gebäude ein und ergeben eine hervorragende Struktur.
Das Gebäude ist ein großer Erfolg, wenn man die früheren Anforderungen und Absichten des Audi-Konzerns berücksichtigt. Vor langer Zeit wurde Stahl mit groben und ineffizienten Mitteln hergestellt. Das war jedoch vor der Renaissance. Nach der Einführung verschiedener effektiver Methoden wurde er häufiger verwendet.
Das war im 17. Jahrhundert (Aubrey, 2004). Heutzutage ist Stahl einer der am häufigsten verwendeten Werkstoffe im Bauwesen. Das Gebäude des Audi-Autohauses ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie mit Stahl großartige Strukturen geschaffen werden können, wenn er im Bauwesen eingesetzt wird.
Referenzen
Aubrey, D 2004, ‘Stahl als Legierung: Great building and Construction Materials’, Journal of architectural works, vol. 6, no. 4, pp. 16-18.
Baddoo, NR 2008, ‘Stainless steel in construction: A review of research, applications and challenges”, Journal of Constructional Steel Research, Bd. 64, Nr. 11.
Harris, CM 1976, The dictionary of architecture and construction fourth edition, McGraw-Hill, New York.
Paola, V 1986, Die Strukturierung der Arbeitsmärkte: A comparative analysis of the steel and construction industries in Italy, Clarendon Press, New York.
Stevenson, E & Neale, MA 1996, Industrial and domestic Application of steel, Prentice Hall, French Forest.
Fußnoten
1 https://www.audicentrecanberra.com.au/en.html
2 Interview geführt mit Eric Martin am 4.4.12
3 Eric Martin Architektonische Zeichnungen.
4 Noten aus dem 1. Jahr.
5 Siehe Angus j Macdonald, 1997. S. 63,64
6 Australian Institute of Steel Construction, How to Use Steel in Homes, 1978, National Library of Australia. S. 2
7 Das Wörterbuch der Architektur und des Bauwesens, vierte Auflage. Cyril M. Harris. 1976 McGraw Hill companies. S. 1065
8 Cyril M. Harris. 1976. S. 1019
9 Cyril M. Harris. 1976. pg 1064
10 Siehe Angus j Macdonald, 1997. S. 75, 77, 78
11 Angus j Macdonald, 1997. S. 70
12 Angus j Macdonald1997. S. 75
13 Cyril M. Harris 1976 McGraw. S. 157, 398
14. Cyril M. Harris. 1976. S. 943.