Damit Gebäude gegen Wind und Wette bestehen, wird sehr viel Material verbaut. Das ist aber ein Problem, denn Ressourcen sind knapp. In einem Forschungsprojekt wurde deshalb ein Hochhaus gebaut, das anders funktioniert. Es passt sich seiner Umwelt an – und kommt mit sehr viel weniger Ressourcen aus.

Die Weltbevölkerung wächst und deswegen wird immer mehr gebaut. Umweltfreundlich ist das aber häufig nicht. Denn um stabile Gebäude zu bauen, werden große Mengen an Beton und anderen Materialien verbaut. Der Sonderforschungsbereich 1244 der Universität Stuttgart und die darin beteiligten interdisziplinären Forschenden haben deshalb das erste adaptive Hochhaus gebaut. Das Gebäude gewinnt seine Stabilität durch eine eingebaute Tragstruktur.

Großes Problem für Hochhäuser: Wind

Stefanie Weidner ist Architektin und eine der Leiterinnen des Projekts in Stuttgart. Für den Bau des adaptiven Hochhauses haben sie und ihr Team zunächst das Verhalten der Statik gegenüber veränderlichen Lasten untersucht – also Kräfte, die nicht immer auf das Gebäude einwirken, wie etwa Wind. Der ist vor allem für Hochhäuser problematisch, weil die Angriffsfläche so groß ist, erklärt die Architektin.

"Durch Wind und andere äußerliche Kräfte können im Hochhaus Spannungen in der Struktur entstehen. Genau an diese äußerlichen Lasten passt sich unser Gebäude an."
Stefanie Weidner, Architektin und Projektleiterin

Diese Lasten können zu Spannungen in der Struktur und somit zu Instabilität führen. Im adaptiven Hochhaus werden in der Struktur mehrere Sensoren verbaut, die konstant über die Spannungsverhältnisse im Material informieren, erklärt Stefanie Weidner.

Werte werden an Kontrolleinheit gesandt

Dabei handelt es sich um Dehnmessstreifen – also kleine feine Drähte, die an der blanken Stahlstruktur angebracht werden. Jede kleinste Veränderung im Stahl kann damit gemessen werden. Diese Messungen werden dann an einen Computer gesandt, der wiederum entsprechende Handlungsanweisungen und Signale an die Aktoren geben kann.

"Die Aktoren sind für das Hochhaus das, was für uns unsere Muskeln sind: je nach Situation werden unterschiedliche aktiviert."
Stefanie Weidner, Architektin und Projektleiterin

Bei der Aktorik handelt es sich im Fall des Hochhauses um Hydraulikzylinder, die an 16 Stellen in den Diagonalen und an acht Stellen in den Stützen verbaut sind. Diese sogenannten Aktoren können dann auf die Signale des Computers reagieren.

Stellweg wird verändert

Solche Hydraulikzylinder lassen sich beispielsweise auch an Baggern finden. Sie sorgen dafür, dass der Stellweg verändert werden kann. Das passiert dann auch im Hochhaus. Durch die Zylinder kann die Länge der Diagonalen verkürzt oder etwas verlängert werden, erklärt die Architektin. Dadurch passt sich das Gebäude an die jeweilige Windlage an – und wird stabiler.

"Ich denke, ein Umdenken im Bereich Bauen ist zwangsläufig notwendig – gerade weil etwa Ressourcen wie Sand, der für Beton essentiell ist, immer knapper werden."
Stefanie Weidner, Architektin und Projektleiterin

Stefanie Weidner hält es für realistisch, dass noch viele weitere adaptive Gebäude in Zukunft gebaut werden. Die Verknappung der Ressourcen, zum Beispiel von Sand, macht es notwendig alternative Bauverfahren zu erforschen. Denn knappe Ressourcen bedeutet auch: Bauen würde immer teurer werden.