Minimal surfaces in architecture as mobile, transformable and resource-saving structures

Abstract

Das Ziel der Arbeit ist, eine Architektur ökologisch und sozial nachhaltig zu realisieren,die für die Themen Verbesserung des urbanen Klimas und ressourcengerechtes Bauen steht und wandeln kann. Dies geschieht mithilfe der Studie einer Bauweise, die sehr selten ist. Die bisher realisierten Bauten sind räumlich einzigartig und konstruktiv anspruchsvoll. Es sind Strukturen, deren Basisgeometrie einer Minimalfläche entsprechen, die nach wie vor zu der Forschung gehören.Die Arbeit gliedert sich in vier Teile. Wir beginnen mit Definitionen der unterschiedlichen Wissenschaftsgebiete, die die attraktive Form mit kleinstmöglichem Inhalt erklären. Folgend konzentrieren wir uns auf die geometrische Herleitung, um die hervorragenden Eignungen der baulichen Strukturen zu entwickeln. Wir sehen unterschiedliche Typologien, was uns zu mehreren Methoden der computergestützten Modellierung führt.Nach einem Typenvergleich entscheiden wir uns für ein Modul, das der Baustein für den Pavillonbau im echten Maßstab sein wird. Danach widmen wir uns der architektonischen Gestaltung und tragstrukturellen Performance der ausgewählten Minimalfläche. Die Module werden die gleiche Geometrie und Größe aufweisen und können in unterschiedliche Art und Weise zusammengebaut werden.Schließlich betrachten wir die Bauvarianten im Detail und setzen uns mit der Möglichkeitauseinander, die Module zu zerlegen und in der Folge neu zusamenzubauen. Wenn der Bedarf und die Nutzung beendet ist, wird das Systems wieder verwertbar, da die Verbindungen und dieBefestigungen größtenteils mechanisch sind.Die letzten Seiten widmen sich der Verbesserung des Baus und der Architektur. Wirtschaftlichkeitund Eleganz, Umwelt und Zukunft sind dabei die ausschlaggebenden Punkte. Die Ergebnisse und Erkentnisse werden daraus belegt und vertiefend diskutiert.

The aim of the work is to build an ecologically and socially sustainable architecture that stands out and ‘transforms itself’ for the topics of improving the urban climate and resource-friendly constructions. This happens through the study of a construction method that is rare. The edifices built so far are spatialy unique and structurally demanding. Designs whose basic geometry corresponds to the one of minimal surfaces are under investigation.The work is divided into four parts. We start with definitions of the different scientific fields thatexplain the attractive form with the smallest possible area. Next we concentrate on the geometricderivation in order to develop its excellent suitability for building structures. We see differenttypologies which leads us to several methods of computational modeling.After comparing types, we decide on a module that will be the building block for the pavilion in scale 1:1. In this part we devote ourselves to the architectural design and structural performance of the selected minimal surface. The modules will have the same geometry and size, but the design will be diverse.Finally, we look at the construction variants in detail and deal with the possibility of dismantling the modules and then reassembling them. When the pavillon’s requirement and use is over, the system becomes reusable as the connections and fastenings are largely mechanical.The final pages are dedicated to improving the realized construction and architecture. Economyand elegance, environment and future, are the crucial points. The results and findings are documented and discussed in depth.