Teilprojekt 7

Ziel des Teilprojektes Gestaltung und Funktion ist die Analyse und Entwicklung von Potentialen für papierbasierte Gebäude mit einfachen Funktionen im Bereich der Architektur. Grundlage dieser Forschung soll die Bedarfsanalyse im Hinblick auf temporäre also in ihrer Nutzung zeitlich begrenzte Wohneinheiten sein.

Daraus sollen modellhafte Entwicklungen von Gebäuden für verschiedenste Einsatzgebiete weltweit in direkter Beziehung zum Stand der Forschung im Bereich des Bauens mit Papier und dessen Weiterdenken folgen. Aktuell erfüllen Papierwerkstoffe im Bauwesen nur bedingt dauerhafte Funktionen. Aktuelle Bauprojekte des japanischen Architekten Shigeru Ban, der bereits mit Papier- oder Kartonwerkstoffen (Halbzeugen) arbeitet, sind zumeist nicht dauerhaft einsetzbar für das Bauen z. B. in Deutschland. Die Anforderungen im deutschen Bauwesen, z. B. an Brandschutz und brandhemmende Eigenschaften von Bauteilen für dauerhafte Bauten (Gebäude und Infrastruktur), sind im globalen Maßstab überdurchschnittlich. Bauten – als Unterkünfte für Menschen – unterliegen dem deutschen Baurecht und daraus resultierenden öffentlich-rechtlichen Anforderungen an Gebäude (Grundlage Musterbauordnung des Bundes §2, siehe auch Hessische Bauordnung HBO).

Diese Anforderungen im Bereich Brandschutz aber auch zur Sicherheit von Bauprodukten, zu energetischen und statischen Eigenschaften, um nur einige zu nennen, sind aktuell für den Bereich des Bauens mit Papier nicht einzuhalten.

Eine Perspektive für das Bauen mit Papier könnte in der Entwicklung von Gebäuden mit spezifischer Nutzung liegen. Solche Gebäude oder Objekte mit teilweise reduzierteren Auflagen für den Einzelfall finden sich bereits in einer weiteren rechtlichen Kategorisierung von Bauwerken, den sogenannten Fliegenden Bauten. Diese Sonderbauten sind Bauten mit temporärer Nutzung – also zeitlich begrenzt für einen definierten Zweck – und ausgenommen von der Verwendung als Wohngebäude (siehe hierzu MBO § 76 Musterbauordnung).

Für eine Weiterentwicklung der Bauprodukte aus Papierwerkstoffe ergeben sich zwei Möglichkeiten: die Entwicklung von Gebäuden und Baumaterialien aus oder mit Papierwerkstoffen, die mit bestehenden öffentlich-rechtlichen Anforderungen vereinbar oder ggf. im Einzelfall prüfbar und abnehmbar sind (Optimierung) oder alternativ die Definition von spezifischen Anwendungsgebieten (Typen) mit entsprechenden Sonderzulassungen und spezifischem Einsatzort und Nutzungsdauer.

Letzteres eröffnet Fragen an den Einsatz im Außen- oder Innenraum, die Art der Nutzung des Gebäudes und der daraus entstehenden Anforderungen an das Material. Dies sind grundlegende Parameter, die es in einem multi- oder bilateralen Prozess mit den Kooperationspartnern in Bezug auf deren Erkenntnisse zu betrachten und neu zu denken gilt. Dieser Prozess ist der Entwurf eines Gebäudes mit Anforderungen resultierend aus einer spezifischen Nutzung eines Gebäudes. Der Entwurfsprozess (Analyse und Entwicklung) ist ein zyklisches System, in das sowohl Erkenntnisse der Grundlagenforschung zum Material Papier eingebunden werden, als auch Fragestellungen und Anforderungsprofile für das Bauen mit Papier im Bereich temporärerer Bauten an die anderen Teilprojekte 1-6 geliefert werden. Es wird einen iterativen Prozess verschiedener Arbeitsschritte geben, in dem die unterschiedlichen wissenschaftlichen Erkenntnisse der Teilprojekte im Entwurfsprozess (Abbildung 7.1) in die Gestaltung eines temporären Gebäudes einfließen und modellhaft weiterentwickelt werden sollen.

Diese Entwicklung kann im Rahmen des Forschungsprojekts Bauen mit Papier erfolgen, da das Material Papier bezüglich des Einsatzes im Bauwesen erst parallel in der Grundlagenentwicklung betrachtet und z. B. Halbzeuge mit den nutzungsspezifischen Anforderungen noch entwickelt werden müssen. Die zu entwickelnden Einheiten sollen in Bezug auf ihre Nutzung als Typus geprüft und optimiert werden (Bedarfsanalyse und typologische Kategorisierung). Dabei stehen der Einsatzort und die Nutzung in direktem Bezug zu technischen Eigenschaften von Halbzeugen und Bauteilen. Mögliche Einsatzbereiche – auch in Bezug auf bereits bestehende Forschungs-ansätze (siehe Vorarbeiten) – sind einfachere Konzepte zu Notunterkünften aber auch komplexere Funktionen (Microhome) oder nicht bewohnbare, temporäre Funktionen (Veranstaltungsinfrastruktur, Messebau). Die sich aus den unterschiedlichen Nutzungen ergebenden Fragestellungen an Gestaltung und Funktionalität sind grundlegende, rahmengebende Parameter für den Entwurfsprozess. Der Erkenntnisgewinn dieses Prozesses soll in Form von Gestaltungs- und Konstruktionsgrundsätzen, genauer von Funktionsprinzipien, Standards/ Regelwerk und Aufbaukinematik eines aus Papier gebauten Objektes liegen.

Grundlagenermittlung und Grundlagenentwicklung

Grundlagenermittlung und Vorplanung – Analyse Bedarf und Status Quo temporäre Wohneinheiten aus Papier.

• Bestandsaufnahme – ermitteln des Leistungsbedarfs, Standortanalyse,
• Entwicklungsstudien zu verschiedene Typen (Varianten) – Anforderungsprofil für verschiedene temporäre Gebäude, entsprechend den Nutzungsprofilen,
• Analyse der architektonischen Qualitäten der Unterkunft, deren Gestaltung und Funktionalität,
• Übertragbarkeit von Eigenschaften und Funktionen bestehender Bauteile und Werkstoffe auf notwendige Funktionen von Halbzeugen, Bauteilen und Baugruppen aus Papier und Papierwerkstoffen.

Kreativ- und Integrationsphase

Erarbeiten eines Planungskonzepts (stufenweise 2- und 3-dimensionale Lösungen) unter Berücksichtigung gestalterischer, funktionaler, technischer, wirtschaftlicher und öffentlich-rechtlicher Anforderungen unter Verwendung der Beiträge anderer an der Planung fachlich Beteiligter bis zum vollständigen Entwurf.

• Definieren der entwurfsbedingten Anforderungsprofile an das Material / Bauteil / Halbzeug / Baugruppe in Entwurfsarbeit und Weitergabe dieser an die Teilprojekte (Output Entwurf),
• Integration von Ergebnissen aus Teilprojekten zu Material / Bauteil / Halbzeug / Baugruppe. (Input Entwurf),
• Gebäudeoptimierung, stetige Bearbeitung funktionaler Fragestellungen zu Material / Bauteil / Halbzeug / Baugruppe in Bezug auf deren Einsatz im Bauwesen und Bauwerk,
• Verfolgen der Ergebnisse der Kooperationspartner. Aktives Abfragen von Entwicklungsständen aus Teilprojekten TP1-6.

Konsolidierungsphase

• Vorbereitung der Prototypenphase: Logistik, Materialbeschaffung in Kooperation mit Teilprojekten TP1-6, Standortklärung für Modell,
• Herstellung eines Prototypen 1:1 als Endmodell mit Einarbeitung der Demonstratoren der Projektpartner,
• Evaluation: Überprüfung und Weiterentwicklung von Entwurf und Konstruktion anhand gewonnener Erkenntnisse aus dem Gesamtprozess des Projekts und der einzelnen Teilprojekte,
• Entwurfs- und Gebäudeoptimierung: Überarbeitung der Planung des Prototypen, Adaption der Erkenntnisse auf erweiterte Funktionsprofile und Übertragung auf andere Planungs- und Entwurfsaufgaben,
• Dokumentation der Ergebnisse und Erstellung eines Konzept-Planungshandbuches.