Prof. Dr.-Ing. Michael Maas
Angaben zur Person
seit 2011 Professur im Fach Tragwerke und konstruktives Entwerfen
Hochschule Bochum
2008 - 2011 Professur im Fach Tragsysteme, Konstruieren und Material
an der HTWG Trier
2008 - 2011 Fachberatungsbüro des
INFORMATIONSDIENST HOLZ
2004 - 2008 Lehrauftrag im Fach Tragwerklehre
an der Bergischen Universität Wuppertal
Lehrstuhl für Tragwerklehre
Prof. Dr.-Ing. Karl Schwalbenhofer
seit 2004 m a a s i n g e n i e u r e
Ingenieurbüro für Tragwerkplanungen
in Werl
2001 - 2004 Mitgesellschafter der TRAG WERK Ingenieure GbR
Arnsberg
seit 2001 Beratender Ingenieur
Ingenieurkammer-Bau Nordrhein-Westfalen
2001 Promotion: Computergestützte Methode für das
Entwerfen von Tragkonstruktionen
Bergische Universität Wuppertal
2000 - 2001 Wissenschaftlicher Mitarbeiter,
Fachhochschule Düsseldorf
Lehrgebiet Tragkonstruktionen bei
Prof. Dr.-Ing. Ralf Wörzberger
1996 - 2000 Wissenschaftlicher Mitarbeiter
an der Fachhochschule Münster
Fachbereich Architektur
Lehrgebiet Tragkonstruktionen bei
Prof. Dr.-Ing. Ralf Wörzberger
1993 – 1996 Studentischer Mitarbeiter
am Lehrstuhl für Tragkonstruktionen bei
Prof. Dr.-Ing. E. h. mult. Stefan Polónyi
1990 - 1996 Studium an der Universität Dortmund
Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen
Fachrichtung Bauingenieurwesen,
Vertiefung im Konstruktiven Ingenieurbau / Hochbau
Lehrkonzept
Die Ausbildung vermittelt diejenigen Kenntnisse, die die Studierenden befähigen, eigenständig Hochbauten unter Einbeziehung der statisch-konstruktiven Erfordernisse zu entwerfen. Die Motivation hierzu ist die Erkenntnis, dass eine gelungene Tragkonstruktion die Qualität eines Entwurfes entscheidend mitbestimmen kann. Das Thema der Architektur muss dabei keineswegs das Tragwerk sein. Wird aber dem Entwurf als notwendiges Beiwerk ein Tragwerk „übergestülpt“, kann dieses die Harmonie eines Entwurfes empfindlich stören. Bei komplexen Tragstrukturen sollte deshalb schon beim Konzipieren des Bauwerkes die Beratungsmöglichkeit durch den Tragwerkplaner wahrgenommen werden. Dies gilt für die Praxis wie für die Ausbildung. Im Fach Tragsysteme, Konstruieren und Material wird eine gemeinsame Sprache der Planungsbeteiligten erlernt. So werden die Studierenden in die Lage versetzt, in ihren Entwürfen eine gelungene Beziehung zwischen der Konstruktion und der Form zu entwickeln.
Wie wird dieses Ziel erreicht?
• Durch das Erlernen mechanischer Zusammehänge
• Durch die Analyse gebauter Beispiele
• Durch vielfaches Einbringen der tragkonstruktiven
Belange in die Entwürfe im Rahmen eines
projektorientierten Studiums
• Durch das beständige Üben des Dialoges mit
dem Tragwerkplaner in Korrekturen und in ge-
meinschaftlichen Kolloquien mit Entwurfslehrenden
Ein Element der tragkonstruktiven Ausbildung ist die Vermittlung von Grundlagen.
Was ist das?
Das nebenstehende Diagramm zeigt die üblichen Inhalte der Tragwerklehre. Es kann als repräsentativ betrachtet werden, wie eine Untersuchung von Bernd Kritzmann über “Die statisch-konstruktive Ausbildung im Studiengang Architektur“ zeigt. Die Inhalte sind inzwischen um das relativ junge Gebiet des konstruktiven Glasbaus sowie anderer Materialien und Materialkomposite ergänzt worden.
Die Vermittlung der hier aufgezeigten Inhalte ist zum Erreichen der benannten Ziele erforderlich.
Warum?
In der Entwurfsberatung sind es erfahrungsgemäß oft sehr einfache mechanische Zusammenhänge, die wesentlich zur Lösung der Aufgabe beitragen. Es ist das “innere Auge“, das aus den Plangrundlagen und den Erläuterungen der Entwerfenden immer wiederkehrende Bilder entwickelt. Diese stellen oftmals z. B. Rahmen oder Bögen oder auch die von Mörsch in Stahlbetonbalken “entdeckten“ Fachwerke dar. Um diese Bilder zu sehen bedarf es deutlich mehr als sie gesehen zu haben. Es bedarf des Verstehens als Einstiegsebene in das Verinnerlichen der mechanischen Zusammenhänge. Ein erlernter Zusammenhang soll durch eigene Entwürfe und die Analyse gebauter Beispiele immer wieder reflektiert werden. So wird er zunehmend verinnerlicht.
Ein Beispiel zur Grundlagenvermittlung: Studierende der Fachrichtung Architektur können im Rahmen der Bachelorausbildung durchaus einmal die Bemessung eines Stahlbetonbalkens vornehmen. Dazu müssen als Einflussgrößen die Lasten, die Geometrie, die Materialien und das Statische System berücksichtigt werden. Wurde die Bemessung durchgeführt, dann sind Wirkungsweisen wie die der Betondruckzone und die der Bewehrungsstäbe in der Zugzone bekannt. Eine solche mechanische Analyse steht in der Lehre i. d. R. immer im Kontext zu einem vorgestellten Architekturbeispiel und wird mit Anschauungsmaterial verknüpft (Verformungsdarstellungen an Bildern oder haptischen Modellen, Darstellungen von Risslinien etc.).
In der Ausbildungsfolge genügt es dann, z.B. einen Plattenbalken mit seinen lagerungsabhängigen Vorteilen dem Rechteckquerschnitt gegenüber allgemein zu erläutern. Um einen solchen Vorteil dann quantifizieren zu können, wird der Umgang mit modernen Werkzeugen (Finite-Elemente-Software) gelehrt. Ein solches Werkzeug ist z. B. das Programm SCIA. Dieses und andere geeignete Programme, werden entwurfsunterstützend eingesetzt.
Im Verstehen, nicht im Berechnen der mechanischen Zusammenhänge liegt somit die eigentliche Notwendigkeit, die angesprochenen Grundlagen mit den Studierenden durchzuarbeiten. Bemessungsverfahren sind letztlich nichts anderes als algorithmisch aufbereitetes Expertenwissen. Sie dürfen den Computerprogrammen überlassen werden, sofern diese von Anwendern verwendet werden, denen die mechanischen Zusammenhänge hinter den Algorithmen (nicht die Algorithmen selber) bekannt sind.
Die Anwendung von FEM-Software war bis vor wenigen Jahren, da es an benutzerfreundlichen, reduzierten Umgebungen mangelte, nur durch Bauingenieure sinnvoll möglich. Heute können damit auf einfache Weise und ohne Kenntnis der implementierten Rechenmethode komplexe Tragstrukturen behandelt werden. Insbesondere durch die Verfügbarkeit der räumlichen und maßstäblich skalierbaren Verformungsgrafiken sind die Studierenden sehr schnell in der Lage ihre Entwürfe eigenständig tragkonstruktiv zu bewerten und daraufhin zu optimieren. So können durch die Studierenden komplexe, bisher nicht beschreibbare Strukturen und selbst formaktive Tragsysteme (z.B. Seilnetze) durch programminterne nichtlineare Berechnungen analysiert werden. Die Entwürfe sind nicht mehr gefährdet, aufgrund eingeschränkter statischer Analysemöglichkeiten beschnitten zu werden.
Um Eigenschaften einer Tragkonstruktion im Gesamtkontext der Aufgabe richtig bewerten zu können, werden vielfältige konstruktionsrelevante Rahmenbedingungen aufgezeigt. So kann, um dies wiederum an einem Beispiel zu erläutern, für den Einsatz einer Bogenbrücke (vgl. Grafik) die Methode der Montage entscheidend sein. Die Fertigung kann unter Umständen durchaus wichtiger sein, als die zur Lastabtragung günstigste Form gefunden zu haben.
Fazit:
Die Grundlagenausbildung wird stärker als bisher auf die Vermittlung und die Verinnerlichung der tragkonstruktiven Phänomene ausgerichtet. Die Anwendung tabellen- und formelbezogener Algorithmen wird deutlich reduziert. Dafür werden die Möglichkeiten ausgeschöpft, Softwareanwendungen auf der Basis der Finiten-Element-Methode sinnvoll und umfangreich einzusetzen. Die EDV-basierte tragkonstruktive Analyse kann für Studierende der Architektur ebenso selbstverständlich werden, wie der Einsatz von CAD-Software zur Darstellung.
Mit der beschriebenen Vorgehensweise werden die Analysemöglichkeiten auf jede geometrisch beschreibbare Form erweitert. Tragkonstruktiv “sinnvolle“ Strukturen können dabei als solche erkannt und von tragkonstruktiv “sinnleeren“ Strukturen unterschieden werden.
Gleichzeitig werden durch die Reduktion von Handrechnungen Effizienzsteigerungen erzielt. Die dadurch zur Verfügung stehende Zeit wird für entwurfsqualifizierende Ausbildungsaspekte, vorzugsweise für die individuelle Entwurfsberatung genutzt.
Die erlernten Techniken begleiten die Entwurfsarbeiten während des gesamten Studiums. Eine Schere zwischen den, in der tragkonstruktiven Ausbildung erlernten Techniken und deren Anwendbarkeit auf komplexe Strukturen gibt es nicht mehr. Die Handlungsfähigkeit ist gestiegen.