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TU Berlin

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Ziele des Fachgebiets

Unser Lehrziel am Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren - Massivbau ist es neben der klassischen Lehre, die jedem Menschen eigene Kreativität nicht im Laufe eines ausschließlich rational geprägten analytischen Studiums verkümmern zu lassen, sondern vielmehr sein Potential voll zu entfalten. Dies ist uns deshalb so wichtig, weil das Bauingenieurwesen wie kaum eine andere Disziplin technisch-naturwissenschaftliches Wissen und Kreativität miteinander verbindet. Diese Kombination ist es, die es uns erlaubt Tragwerke zu entwerfen, die über das Nützliche und Wirtschaftliche hinaus auch einen Beitrag zur Baukultur leisten. Und diese ganzheitliche Qualität sollte das Ziel unserer Tätigkeit als Ingenieure sein.

In der Praxis der Tragwerksplanung werden ganz selbstverständlich beide Aspekte gefordert, jedoch ist die Lehre an den Hochschulen oft auf die Vermittlung materialorientierter theoretischer Grundlagen reduziert. Ansätze, die Entwurfskreativität der Studierenden zu fördern, sind selten. Um diesen Mangel zu beseitigen, lehren wir Entwerfen und Konstruieren, und zwar werkstoffübergreifend und projektorientiert. Dafür unterteilen wir den Prozess des Entwerfens und Konstruierens in 4 Arbeitsschritte: Entwerfen, Modellieren, Bemessen und konstruktive Durchbildung. Diese Schritte orientieren sich am alltäglichen Arbeitsablauf eines Tragwerkplaners. Natürlich ist der Planungsprozess kein normierter oder geradliniger Prozess, im Gegenteil, sein Charakter ist chaotisch und komplex. Auf dem Weg zu einem tragfähigen, wirtschaftlichen und formvollendeten Tragwerk müssen vielfältige Kompromisse geschlossen werden. Die hier vorgestellten Arbeitsschritte sind daher als Grundbausteine des Entwurfs- und Konstruktionsprozesses zu verstehen.

Entwerfen: In diesem ersten und deshalb besonders wichtigen Schritt werden das Konzept des Tragwerks und signifikante Details festgelegt. Der Entwurf entsteht aus dem örtlichen Kontext, der von topografisch-physikalischen, technisch-konstruktiven oder politisch-kulturellen Gegebenheiten bestimmt sein kann.

Modellieren: In dieser Phase wird das Konzept in abstrakte Modelle umgesetzt. Es werden Modelle für die statische oder dynamische Berechung, für die Festlegung der Lasten sowie zur Bestimmung der Schnittkräfte und Verformungen gebildet.

Bemessen: In diesem Arbeitsschritt werden Querschnittsabmessungen in Abhängigkeit von Art und Kombination der gewählten Werkstoffe bestimmt.

Konstruktives Durchbilden: Der letzte Schritt beinhaltet die endgültige Detaillierung aller Verbindungen und Knoten des Tragwerks sowie das Zeichnen der Pläne.

Mit diesem Konzept ergänzen wir das traditionelle akademische Curriculum. Die Bereiche Modellieren und Bemessen sind in der klassischen Ausbildung vorhanden, doch werden sie dort oft isoliert betrachtet. Unser Anliegen ist es, diese Isolation aufzuheben und die Lehre um die Bereiche Entwerfen und konstruktive Durchbildung zu ergänzen.

Nun stellt sich natürlich die Frage zu welchem Zeitpunkt im Studium insbesondere diese „neuen“ Elemente in die Lehre einfließen sollen. Das Entwerfen eines Tragwerks stellt den ersten Planungsschritt dar. Und entsprechend sollte dieser konzeptionelle und schöpferische Prozess natürlich am Beginn des Studiums stehen. Allerdings benötigt der gesamte Prozess des Entwerfens und Konstruierens im Bauingenieurwesen profundes Wissen der sogenannten „Basics“, also unter anderem der Mathematik, der Mechanik, der Statik, der Bauphysik, der Bauinformatik und der Werkstoffe. Beispielsweise können ohne das Verständnis des mechanischen Verhaltens des gerissenen Betons oder Kriech- und Schwindeffekte keine integralen Brücken konzipiert werden. Genauso wie der Entwurf selber immer ein Kompromiss zwischen sich zum Teil ausschließenden Anforderungen bezüglich Sicherheit, Gebrauchstauglichkeit, Dauerhaftigkeit, Ästhetik und Wirtschaftlichkeit ist, müssen wir auch in der Lehre einen Kompromiss suchen. Die Herausforderung besteht darin, sowohl die theoretischen Grundlagen als auch das Entwerfen und Konstruieren parallel zu lehren. Bereits zu Beginn des Studiums werden die Studierenden gleichzeitig mit der Vermittlung der Grundlagen an das Entwerfen und Konstruieren herangeführt. Zudem werden in den ersten Jahren mehr Grundlagen als Entwerfen vermittelt, dafür aber verschiebt sich in den höheren Semestern der Schwerpunkt in Richtung projektorientiertes Entwerfen von Tragwerken.

Eine erfolgreiche Umsetzung der Lehre des Entwerfens und Konstruierens setzt voraus, dass wir von der traditionellen werkstofforientierten Lehre der konstruktiven Fächer im Bauingenieurstudium Abstand nehmen. Aus historischen Gründen sind an den meisten Universitäten Lehrstühle für Massiv- Stahl und Holzbau entstanden. Allerdings zeigt schon die Vielzahl neuer Werkstoffe und Werkstoffkombinationen, die heute im Bauwesen verwendet werden, dass dies nicht mehr zeitgemäß ist. Aber es gilt, dass heute moderne Entwicklungen stärker in die Lehre und natürlich auch in die Forschung eingehen sollten. Und folglich sollte auch das akademische Curriculum dem neuesten Stand der Technik entsprechen und nicht den Status quo der 1970er Jahre zelebrieren. Zudem gilt, dass ein Bauherr in der Regel weder eine Betonhohlkastenbrücke noch ein Stahlskeletthochhaus „bestellt“. Er möchte eine gute Brücke oder ein gutes Hochhaus haben. Nur ein guter Entwurf und die Fähigkeit, werkstoffübergreifend das passende Material bzw. eine werkstoffgerechte Materialkombination zu wählen, führen zu ganzheitlicher Qualität und damit zum guten Tragwerk.

Folglich erscheint es nahezu unumgänglich für die konsequente Umsetzung der Lehre des Entwerfens und Konstruierens zusätzlich die werkstoffübergreifende Lehre zu propagieren, die Jörg Schlaich und Kurt Schaefer an der Universität Stuttgart erstmalig eingeführt haben. Wir haben diese übernommen und konsequent auf alle konstruktiven Fächer umgesetzt. Das bedeutet, dass wir im Masterstudium anstelle der traditionellen Stahl-, Massivbau- und Holzvorlesungen die Lehre nach Tragwerkstypen einführen, also, Brückenbau, Hochbau und Flächentragwerke lehren – dies führt dann ganz automatisch zu einer stärkeren Berücksichtigung des Bereichs Konstruieren.

Von fundamentaler Bedeutung ist auch das Wissen um die Geschichte der Ingenieurbaukunst. Auf die Frage nach ihren Lieblingsingenieuren und Lieblingsingenieurbauten können viele Erstsemester des Bauingenieurwesens keine Antwort geben. Allenfalls können sie Stararchitekten und deren „Landmarken“ nennen. Es ist kaum zu glauben, dass selbst nach mehreren Semestern an der Universität große Namen wie Röbling, Telford, Eiffel, Maillart, Suchov, Torroja oder Leonhardt bei vielen Studierenden keinerlei Reaktion hervorrufen. Gibt es Musikstudenten, die noch nie den Namen Bach gehört haben?

Diese Ideen haben Eingang gefunden in den neuen Bachelor- und Masterstudiengang gefunden. Neben der werkstoffübergreifenen Lehre des Konstruktiven Ingenieurbaus im Bachelorstudium und der Masterfächer „Brückenbau, Hochbau und Flächentragwerke wurden gezielt in einigen Fächern die gestalterische Kompetenz gestärkt. Zu diesen Fächern gehören Grundlagen der Tragwerkslehre, Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens, Grundprojekt, Entwurfsseminare und Wettbewerbe sowie Spaziergänge und Exkursionen.

Im ersten Semester des Bachelorstudiengangs gibt die Vorlesung „Grundlagen der Tragwerkslehre“ eine gestalterische und konstruktive Einführung in das Bauingenieurwesen. Neben den einfachsten konstruktiven Prinzipien wie Balken, Bogen und hängendes Seil sowie die Stütze geben wir den Studierenden einen Überblick über den ganzheitlichen Kontext, in den wir unsere Arbeit und unsere Bauwerke stellen müssen, um adäquate konstruktive Antworten für gesellschaftlichen Bauaufgaben erstellen zu können. Dafür vermitteln wir einen Überblick über die geschichtliche Entwicklung der Ingenieurbaukunst. Interessant ist auch, dass in diesem Fach die Entwicklung von Konstruktion, Materialen und Berechnungsmethoden in einen direkten Zusammenhang gestellt werden. Didaktisch werden diese Lehrinhalte in Hausarbeiten, Projektarbeiten und Ausstellungen umgesetzt. Dies bringt die Studierenden über die fachliche Auseinandersetzung hinaus zu Gruppenarbeit, selbständigen Arbeiten sowie der selbständigen Formulierung des konstruktiven Sachverhalts.

Im dritten Bachelor-Semester lehren die Studierenden in den Grundlagen des Entwerfen und Konstruierens (Prof. Schmid) erste eigene Projekte zu realisieren und konstruktive Fragestellung in ein Konzept umzusetzen. Dabei kommen die ersten einfachen Konstruktionsregeln zur Anwendung.

Die gesammelten Erfahrungen werden im fünften Bachelor-Semester im Grundprojekt gebündelt. Hier wird eine einfachste Entwurfsaufgabe durchgängig geplant, größter Schwerpunkt liegt hierbei auf den Internaktionen in Rahmen eines gesamtheitlichen Planungsprozesses. Alle Arbeitsschritte des Entwerfens und Konstruierens werden hier berücksichtigt: Entwerfen, Modellierung, Bemessung und die konstruktive Durchbildung.

Sind die vielfältigen ingenieurstypischen konstruktiven wie die entwerferischen Grundlagen gelegt, dann finden im Master-Studium die Entwurfsseminare (Professoren Geißler, Schlaich und Schmid) statt. Methodisch wir damit das klassisches Element der Gestaltungslehre der Architekten aufgegriffen und ebenso sollte hier teilweise die Zusammenarbeit mit Studierenden der Architektur an realistischen Projekten erprobt werden. Allerdings muss hier angemerkt werden, dass es für Ingenieurstudierende immens wichtig ist, selbst die positive Kraft und das Potentials eines chaotischen Entwurfsprosses zu erfahren und sich eben diesen nicht von den meist flinkeren und eloquenteren Architekturstudierenden abnehmen zu lassen. Deshalb ist hinsichtlich einer zukünftigen guten Zusammenarbeit mit Architekten ein eigenes Entwurfsseminar von Ingenieuren nur für Ingenieurstudierenden ebenso unverzichtbar wie fachübergreifende interdisziplinäre Projektarbeit.

Begleitend in allen Semestern werden die Studierenden zum Sehen, Wahrnehmen, Analysieren und Diskutieren aufgefordert. Dies schulen und fordern wir auf unseren mehrtägigen Exkursionen und regelmäßigen Stadtspaziergängen. Wir ermuntern unseres Studierenden in Gesprächen mit anderen Ingenieuren, in Diskussionen mit uns und ihren Kommilitonen und nicht zuletzt in der kritischen Analyse konstruktiver Details zu ihrer eigenen Meinung zu kommen.

Die hier vorgestellten methodischen Elemente haben nur das eine Ziel, das kreative Potential der Ingenieurstudierenden von Beginn des Studiums an zu fördern und nicht durch ausschließlich analytisch ausgerichtete Fächer verkümmern zu lassen. Im Einzelnen sind noch vielfältige Optimierungen möglich, sicher sind auch noch andere Methoden vielversprechend, und letztendlich erfahren wir durch die Rückkopplung der Praxis wie erfolgreich dieses Konzept ist. Aber schon jetzt zeigt sich am Zuspruch der Studierenden, in Evaluationen und an den Studierendenzahlen, dass wir hier an der TU Berlin einen viel versprechenden Weg gehen.

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