Botanische Grundlagen der Baubotanik und deren Anwendung im Entwurf


Dissertation "Botanische Grundlagen der Baubotanik und deren Anwendung im Entwurf" | Autor: Dr.-Ing. Ferdinand Ludwig | Institut: IGMA  | Betreuer: Prof. Dr. Gerd de Bruyn, Prof. Dr. Thomas Speck


Ziel des Promotionsvorhabens war, wichtige botanische Grundlagen der Baubotanik zu erarbeiten und diese für das Entwerfen in der Baubotanik anwendbar zu machen. Ausgangspunkt bildete dabei die Idee, baubotanische Strukturen aus einer Vielzahl junger Einzelpflanzen zusammenzufügen, die zu einem künstlich geformten Gesamtorganismus verwachsen (Pflanzenaddition).  Die Arbeit gliederte sich in drei Teile, in denen botanische, technische und entwurfliche Fragestellungen behandelt wurden.

Versuchsdesign / Anzuchtgewächshaus
Versuchsdesign / Anzuchtgewächshaus

Im ersten Teil stand die Frage im Zentrum, wie für baubotanische Anwendungen geeignetes Pflanzenmaterial produziert werden könnte. Dazu wurde in einem speziellen Anzuchtgewächshaus die spektrale Zusammensetzung des Lichts durch Filterfolien gezielt verändert, um die Pflanzen bei größtmöglicher Gesamt-Wachstumsleistung zu einer starken Schattenfluchtreaktion  anzuregen. Ziel hierbei war es, durch die Steuerung von Umweltfaktoren möglichst lange und dünne Triebe zu erzeugen, die sich leicht und in engen Radien biegen lassen und so in der Baubotanik universell einsetzbar sind. Die so erzeugten Triebe wurden in einem zweiten Schritt anatomisch  und biomechanisch  untersucht, um für die baubotanische Verwendung relevante Eigenschaften möglichst exakt beschreiben und deren Ursache erklären zu können.


Querschnitt Parallelverwachsung
Querschnitt Parallelverwachsung

Im zweiten Teil wurden Grundlagen für die Entwicklung praxistauglicher Verbindungstechniken erarbeitet und die Eignung verschiedener Baumarten für baubotanische Anwendungen untersucht. Dazu wurden im Rahmen eines Screenings unterschiedliche Verbindungstechniken bei zehn Baumarten und mehreren Verbindungsgeometrien angelegt und der Verwachsungsprozess morphologisch sowie anatomisch über ein bis drei Jahre dokumentiert. Bei den gewählten bzw. entwickelten Verbindungstechniken erfolgt das Verwachsen ähnlich wie bei natürlichen Verwachsungen in einem zweistufigen Prozess, bei dem erst die Rinden- und anschließend die Holzgewebe fusionieren. Zum Verbinden der Pflanzen wurden hochfeste Seile, Edelstahlschrauben und nachgebende Bänder verwendet. Insgesamt haben sich Platanen als besonders geeignet erwiesen, da bei dieser Art alle getesteten Verbindungstechniken anwendbar sind und rasch Verwachsungen entstehen.

Visualisierung Turm
Visualisierung Turm

Der dritte Teil der Arbeit befasste sich mit dem Entwurf und der Realisierung eines prototypischen Bauwerks. Am Beispiel eines dreistöckigen, baubotanischen Turmes wurde gezeigt, wie die Regeln und Zusammenhänge pflanzlichen Wachstums in der Baubotanik zu essentiellen Entwurfsregeln werden. In der umgesetzten rautenförmigen Pflanzenstruktur des Turmes spiegeln sich unter anderem der Einfluss des Neigungswinkels eines Triebes auf sein Wachstum sowie Aspekte des Saftflusses wider. Über Berechnung von Kronenvolumina wurde ein Prognosetool zur Abschätzung des Dickenwachstums entwickelt, das auf der Berechnung der Biomasseallokation beruht.

Die Arbeit wurde von Prof. Dr. Gerd de Bruyn (IGMA) und Prof. Dr. Thomas Speck (PBMG Uni Freiburg) betreut und wurde im Rahmen des Stipendienprogramms der deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert.