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Baukonstruktion

Hast Du Dich schon mal gefragt, warum Gebäude auf eine bestimmte Art und Weise gebaut werden bzw. wie die Häuser stabil werden und bleiben? Sogenannte Statiker – das ist ein Beruf – berechnen die Lasten und die inneren sowie äußeren Einwirkungen eines Gebäudes, um zu ermitteln, wie es an Stabilität gewinnen kann. Statiker arbeiten in Ingenieurbüros und beschäftigen sich mit der Baukonstruktion, der Statik und der Tragwerksplanung.

Baukonstruktion – Definition

Der Begriff Baukonstruktion meint die Bauweise und das Ziel der Bauweise, ein Gebäude statisch zu sichern – sprich ein dauerhaft feststehendes Gebäude zu errichten. Die Baukonstruktion erzeugt dementsprechend aus der geplanten Anordnung von Baumaterialien einen architektonischen Raum.

Aus dem Fach Physik kennst Du vielleicht physikalische Kräfte wie die Erdanziehung, welche zu jeder Zeit auf Körper und Gebäude wirkt. Die Statik befasst sich mit verschiedenen Kräften, die ein Gebäude betreffen: statische Berechnungen ermöglichen die Standhaftigkeit eines Gebäudes. Das Ziel der Statik und des architektonischen Raums ist es, die Kräfte zu berechnen, zu kontrollieren und so ein fest stehendes Gebäude zu errichten.

Die Verbindung aus der Planung und der Gestaltung eines architektonischen Raums wird Baukonstruktion genannt. Zur Planung des architektonischen Raums gehört die Berechnung der Statik. Zur Ausführung der Planung, also zu der Gestaltung des architektonischen Raums, gehören die Baumaterialien.

Baumaterialien sind sogenannte Bauelemente wie Lehm, Stein und Holz, oder beispielsweise die Baustoffe Ziegel, Backsteine, Zement, Beton und Metall.

Unter der Baukonstruktion wird in der Architektur das Zusammenfügen von Bauelementen und Baustoffen zu einem Bauwerk verstanden. Die Baukonstruktion ist ein Schema, das die Statik des Gebäudes durch den richtigen Einsatz der Bauelemente und Baustoffe und durch deren logische Verbindung festigt.

Die Baustatik ermittelt die richtige Baukonstruktion, damit das Gebäude den Belastungen standhält.

Die Baustatik hängt sehr eng mit den Elementarformen der Architektur zusammen. Wenn Du noch nicht in die Erklärung "Architektur Kunst" geschaut hast, dann lohnt sich ein Blick dort hinein für einen Überblick über die Architektur!

Baukonstruktion – Grundlagen und Beispiele

Es gibt verschiedene Arten von Baukonstruktionen – sogenannte Konstruktionsprinzipien. Die Architektur unterscheidet zwischen drei Hauptkategorien der Konstruktionsprinzipien:

  • Massivbau
  • Skelettbau
  • Raumtragwerk

Nachdem Du in der folgenden Tabelle eine Übersicht der verschiedenen Konstruktionsprinzipen siehst, werden Dir die einzelnen Konstruktionsprinzipien genauer erklärt.

Konstruktionen
MassivbauSkelettbauRaumtragwerk
  • Blockbau
  • Mauerbau
  • Wandbau
  • Plattenbau
  • Stabfachbau
  • Fachwerk
  • Steinskelettbau
  • Stahlskelettbau
  • Raumstabtragwerk
  • Steilnetztragwerk
  • Membrantragwerk
  • kombiniertes Tragwerk
  • Schale

Der Massivbau

Der Massivbau kann auch Flächenbau genannt werden. Charakteristisch für den Massivbau ist die Verwendung eines Mauerwerks, etwa der Blockbau, das Schichtmauerwerk oder die Ziegelmauer.

Der Massivbau zeichnet sich dadurch aus, dass das Tragwerk und der Raumabschluss identisch sind: Die Wandfläche des Gebäudes hat demnach gleichzeitig die tragende (statische) Funktion des Gebäudes und ist die Umschließung des Gebäudes.

Neben den tragenden und umschließenden Funktionen hat die Wandfläche des Massivbaus eine isolierende Funktion. Die Wandfläche ist also nicht nur die Schutzhülle und das Stützwerk des Gebäudes, sondern auch die Abdichtung für die Temperatur im Gebäude.

Der Massivbau kann aus verschiedenen Baumaterialien entstehen. So gibt es insbesondere den massiven Holzbau, den massiven Steinbau und moderne Flächenbauten aus beispielsweise Beton oder Kunststoff.

Kennzeichnend für den massiven Holzbau sind Blockbauweisen wie in der folgenden Abbildung. Die Wände entstehen durch übereinander liegende Holzstämme, die sich an den Ecken überkreuzen und verbunden werden.

Baukonstruktion Beispiel Holzbauweise Blockbau StudySmarterAbbildung 1: Beispiel für Holzbauweise als Blockbau

Der Skelettbau

Der Skelettbau wird auch als Gliederbau oder Gerippebau bezeichnet. Die Last des Bauwerks wird in kleine Teile – genauer gesagt in einzelne Glieder – aufgeteilt. Diese Aufteilung des Bauwerks in Einzelteile verteilt die Last und erreicht eine höhere Standfestigkeit, die Statik des Gebäudes wird auf diese Weise optimiert.

Charakteristisch für den Skelettbau ist das zierlich aussehende waagerechte und senkrechte Balkenwerk. Das Balkenwerk ist das Tragwerk des Gebäudes und übernimmt damit die Funktion eines Skeletts für das Gebäude.

Im Gegensatz zum Massivbau hat das Skelett des Bauwerks die tragende Funktion für den Baukörper. Das Skelettgerüst sorgt also für sich sichere Statik des Gebäudes und entlastet gleichzeitig die Wände in den Zwischenbereichen des Skeletts. In der folgenden Abbildung siehst Du ein modernes Fachwerkhaus, bei dem Du die zierlichen waagerechten und senkrechten Balken erkennen kannst: Das Fachwerk ist ein Beispiel für die Bauweise des Skelettbaus.

Die Räume zwischen den verschiedenen Balken werden mit Materialien ohne tragende Funktion aufgefüllt. Materialien für die Zwischenmittel sind unter anderem Stroh-Lehm-Gemische, Holzgeflechte oder Ziegelsteine.

Die Funktion des Fachwerks:

Wie bei anderen Skelettbauweisen dienen die Balken des Fachwerks der Stabilität. Die verschieden eingebrachten Holzbalken haben allerdings verschiedene Aufgaben:

  • Der senkrechten Balken trägt die vertikalen Lasten. Neben dieser Funktion bestimmen sie die Geschosshöhe und grenzen Fenster und Türen nach links und rechts ab.
  • Die waagrechten Balken verteilen die Lasten gleichmäßig auf die senkrechten Balkenträger. Die waagerechten Hölzer schließen Sie Geschosse, Fenster und Türen nach oben und unten ab.
  • Schräg eingezogene Balken dienen der Aussteifung und leiten Lasten nach unten in den Boden und in das Fundament des Hauses.
  • Weitere Balken sind Schmuckhölzer, die ausschließlich der Dekoration / Verschönerung dienen. Sie können rechteckige Zwischenräume ausfüllen, die durch senkrechte und waagrechte Hölzer entstehen.

Das Beispiel zeigt ein Fachwerkhaus, das in der Skelettbauweise das Gebäude festigt. Weitere Beispiele des Skelett- oder Gliederbaus sind sogenannte Stabkirchen, die aus einem Holzfachwerk bestehen. Es gibt jedoch auch Beispiele der Skelettbauweise, die ein verputztes oder verkleidetes Bauwerk haben und somit nicht direkt als solches erkennbar sind.

Die Skelettbauweise – primär die Fachwerkbauweise – wird seit dem Mittelalter verwendet. Zur Zeit der Industrialisierung im 19. Jahrhundert wurde die Idee der Skelettbauweise weiterentwickelt: Es entstanden große Hallenkonstruktionen in einer Gusseisen- oder Stahlskelettbauweise.

Das Raumtragwerk

Ein räumliches Tragwerk – ein Raumtragwerk – hat ein ineinandergreifendes Strebewerk aus linearen Elementen, Trägern und Stützen. Das Strebewerk ist dadurch zumeist verflochten, wodurch ein geometrisches Muster entsteht.

Der große Vorteil von Raumtragwerken ist, dass sie große Flächen mit nur wenigen Innenstützen abdecken können. Die Standhaftigkeit erreicht das Raumtragwerk, indem die Lasten der gesamten Länge des Bauwerks auf die einzelnen Streben des Strebewerks übertragen werden.

Das Konstruktionsprinzip des Raumtragwerks ist beispielsweise für Industriehallen, Einkaufszentren und Sportanlagen wichtig, da es Gebäude mit großen Spannweiten ohne Innenwände oder innere Stützen ermöglicht. Außerdem werden beim Raumtragwerk durch weniger Materialverbrauch und durch geringeres Stahlgewicht Kosten gespart.

Ein bekanntes Beispiel eines großen Raumtragwerks mit einer freischwebenden Deckenkonstruktion ist das beliebte Ferienziel "Tropical Island".

Baukonstruktion Beispiel Raumtragwerk schwebende Decke StudySmarterAbbildung 2: Tropical Island als Beispiel für ein Raumtragwerk mit freischwebender Decke

Baukonstruktion Beispiel Raumtragwerk StudySmarterAbbildung 3: Außenansicht des Beispiels für Raumtragwerk

Zusätzlich kann das Raumtragwerk in Kombination mit anderen Bauweisen auftreten, indem nur die Dachkonstruktion eines Gebäudes als Raumtragwerk gebaut wird. So kommen etwa Kuppelformen im Dachstuhl zustande. Der Dachstuhl ist die Konstruktion des gesamten Daches.

Innerhalb der Raumtragwerke gibt es verschiedene Formen, zum Beispiel das Seilnetztragwerk oder Zelte. Sogenannte Seilnetztragwerke ähneln in ihrem Aufbau den statischen Gesetzen von Gewebe. Statt Fäden bringen hier Stahlseile die Festigkeit. Zelte hingegen erhalten ihre Statik durch Lastabtragung, also durch Gerüste, welche die Last auf den Boden abtragen.

Baukonstruktion – Architektur: die architektonische Gestaltung

Unter der architektonischen Gestaltung wird die äußere Gestaltung eines Bauwerks verstanden. Dieser Prozess besteht aus mehreren Schritten: Es beginnt mit dem Entwurf und setzt sich fort mit dem Prozess zur Herstellung eines bewusst geplanten architektonischen Kunstwerks.

Die Form eines Gebäudes wird im Prozess der architektonischen Gestaltung bestimmt und hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die Übersicht in der folgenden Tabelle trägt die verschiedenen Elemente zusammen, die die Form eines Bauwerks beeinflussen.

Welche Funktion hat das Gebäude?
  • Sakralbau oder Profanbau
  • Bauweise / Tragwerk
  • Belüftung / Klimatisierung
  • Preise und Wirtschaftlichkeit
  • Einflüsse durch die Umwelt und den Standort
Was trägt zum Ausdruck eines Gebäudes bei?
  • Material
  • Fassade
  • Baukörper
Welche Werte soll das Gebäude vermitteln?
  • Sicherheit
  • Macht / Würde / Repräsentation
  • Gedenken / Mahnung
  • Transparenz
Welche gestalterischen Maßnahmen beeinflussen die Form des Gebäudes?
  • Komposition / Aufbau und Erscheinungsform
  • Proportion und Größendimensionen
  • Hierarchie
  • Kontraste in Form / Farbe / Größe etc.

Mit dem Begriff Form ist die äußere Erscheinung eines Bauwerks gemeint. Die Form eines Gebäudes wird immer von seiner Funktion bestimmt: Ist ein Sakral- oder ein Profanbau geplant und welche weiteren Einflüsse wie Klima, Wirtschafts- und Umweltfaktoren müssen bedacht werden?

Die Begriffe Sakral und Profan kommen in der Kunst immer wieder vor. Sie beschreiben die Funktion von einem Kunstwerk:

Profanbau (lat. pro fanum: vor dem heiligen Bezirk) meint alle Gebäude, die außerhalb einer religiösen Nutzung stehen.

Der Sakralbau (lat. sacer: heilig) beschreibt dagegen alle Gebäude, die einen religiösen Inhalt oder einen Bezug zum Religiösen haben.

Der Eindruck eines Bauwerks wird maßgeblich über die Ausdrucksträger und -werte bestimmt. Was trägt zum Ausdruck eines Gebäudes bei? Aus der Tabelle weiter oben kennst Du womöglich noch die Antwort: Zum einen das verwendete Material sowie ganz maßgeblich die Gestaltung der Fassade und Form des Baukörpers. Und was hat es mit dem Ausdruckswert eines Gebäudes auf sich? Welche Werte kann ein Gebäude über die Form vermitteln? Unter anderem Sicherheit und Macht.

Des Weiteren haben die verschiedenen Baumaterialien unterschiedliche Charaktereigenschaften: So wirkt etwa eine Architektur mit viel sichtbar verwendetem dickem Stein wie ein Statussymbol von Macht und Repräsentation. Außerdem sind auf die Straße ragende Portale wie im folgenden Beispiel immer ein Indiz für hohen Wert und Macht.

Ein Portal ist eine aufwendige architektonische Eingangsgestaltung zu einem Gebäude. Vor allem repräsentative Kirchen und Kathedralen sind bekannt für ihre Portale. In diesem Beispiel siehst Du die Gestaltung des Westportals der bekannten Kathedrale in Chartres.

Baukostruktion Beispiel Portalgestaltung Kathedrale Chartres StudySmarterAbbildung 4: Beispiel für Portalgestaltung

Das Material eines Bauwerks hat eine sinnbildhafte Aussagekraft: Das Gebäude kann durch seine Form ebenso Üppigkeit wie Zurückhaltung verkörpern, es kann vergänglich oder von Dauer, intim oder öffentlich wirken.

Schau Dir noch einmal das Kathedralen-Beispiel von eben an! Die Größe des Portals und des Gebäudes und die Verwendung von viel Stein haben gleich mehrere Wirkungen zur Folge: Dauerhaftigkeit, Stabilität, Beständigkeit und Kostbarkeit.

Die architektonische Komposition

In der Kunst wird üblicherweise die Komposition eines Kunstwerks untersucht. Eine Komposition entsteht durch eine Zusammenführung von einzelnen (Bild-)Elementen zu einem Kunstwerk. Auch in der Architektur gibt es die Komposition und sie bestimmt durch die Auswahl der Form und durch die Anordnung und Abstimmung mit der Umwelt darüber, wie ein Gebäude wahrgenommen wird.

Im weitesten Sinne sind in der Architektur mit der Komposition Ordnungsprinzipien wie Aufgliederungen, Symmetrien, Reihungen, Proportionen und Kontraste gemeint. Aber auch Licht, Schatten und Farbe spielen eine Rolle für die Komposition und die damit verbundene Wirkung eines Gebäudes.

Anhand des Beispiels werden Dir nun einige der Ordnungsprinzipien der Komposition eines Gebäudes exemplarisch erklärt. Das Beispiel aus Dubai ist eines der architektonischen Meisterwerke der heutigen Zeit. Es handelt sich um ein luxuriöses Hotel, das auf einer künstlich angelegten Insel vor der Küste liegt.

Baukonstruktion Beispiel Analyse Komposition architektonische Gestaltung StudySmarterAbbildung 5: Beispiel für die Komposition architektonischer GestaltungBurj al Arab, Dubai

Aufgliederung, Symmetrie, Reihung, Proportion, Kontraste; Licht, Schatten und Farbe

Was fällt Dir als Erstes an dem Gebäude auf? Möglicherweise siehst Du direkt, dass es auf dem Wasser zu stehen scheint. Der Standort des Gebäudes ist also sicherlich außergewöhnlich, auffallend und besonders.

Ein weiteres besonderes Augenmerk des Bauwerks findet sich in der Symmetrie und Proportion. Schon auf den ersten Blick kann erkannt werden, dass das Gebäude einerseits links vertikal gerade verläuft und andererseits rechts konvex gestaltet ist. Es ist also asymmetrisch.

Weißt Du, was konvex bedeutet? Formen, die eine runde Ausbeulung nach außen haben – wie die rechte Gebäudeseite im Beispiel oben – werden mit dem Fachbegriff konvex bezeichnet. Die Ausbeulung nach innen hingegen kann mit konkav beschrieben werden.

Unter dem Ordnungsprinzip der Gliederung und Reihung wird der Aufbau der Fassade eines Baukörpers verstanden. Zur Gliederung gehören insbesondere Wände und Fenster, aber auch Vorlagen oder Vorsprünge. In dem Fall des Beispiels ist die waagerechte Gliederung zwischen den Fenstern auffällig.

Außerdem fällt durch das Sonnenlicht und die Betonung der waagerechten Gliederung der Vorsprung zu dem vom Gebäude abstehenden, weißen, konvexen Träger auf.

Die beeindruckende asymmetrische Architektur wird demnach durch das Licht, die Farbe, die Gliederung, sowie durch die Proportionen betont. Die architektonische Komposition des Beispiels aus Dubai zeichnet sich durch den Kontrast in der Symmetrie und Form aus.

Möchtest Du noch mehr über die architektonische Gestaltung wissen? Dann klick Dich hier in die Erklärung zur Baukunst und den verschiedenen Baustilen der Kunstgeschichte: "Baustile"!

Baukonstruktion – Das Wichtigste

  • Der Begriff Baukonstruktion meint die Bauweise und ihr Ziel, ein statisches Gebäude zu errichten.
  • Die Statik berechnet und gewährt die Festigkeit und Standhaftigkeit eines Gebäudes.
  • Die Baukonstruktion ist ein Schema, das die Statik des Gebäudes durch den richtigen Einsatz der Bauelemente und Baustoffe und durch deren logische Verbindung festigt.
  • Es gibt verschiedene Hauptkategorien der Baukonstruktionen: Die sogenannten Konstruktionsprinzipien sind der Massivbau, der Skelettbau und das räumliche Tragwerk.
  • Der Massivbau zeichnet sich durch ein massives Bau- / Mauerwerk aus, das gleichzeitig das Gebäude statisch festigt und die Hülle und Isolation des Gebäudes gewährt.
  • Der Skelettbau wird wie ein Skelett, sozusagen wie ein Gerüst, aufgebaut und besteht aus waagerechten und senkrechten Balken, die jeweils eigene Lasten tragen und somit das Gebäude statisch festigen.
  • Das räumliche Tragwerk wird wie ein ineinander verflochtenes Strebewerk aufgebaut, das sich durch die Verstrebung selbst trägt und somit große Flächen ohne Innenstützen überspannen kann. Es wird häufig mit anderen Bauweisen kombiniert und ermöglicht etwa Kuppeldächer.
  • Die architektonische Gestaltung ist die Planung der äußerlichen Erscheinung eines Gebäudes und richtet sich vorrangig nach der geplanten Funktion und Wirkung des Gebäudes, aber zum Beispiel auch nach dem Klima des Standorts.

Nachweise

  1. bauen.de: Fachwerkhaus - altbewährte Konstruktion (21.06.2022)
  2. baunetzwissen.de: Bauweisen beim Hausbau (19.06.2022)
  3. baunetzwissen.de: Glossar (21.06.2022)
  4. Abbildung 1: Beispiel für Holzbauweise als Blockbau (https://flic.kr/p/cwpxiq) von Dennis Jarvis (https://www.flickr.com/photos/archer10/) unter der Lizenz CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/)
  5. Abbildung 2: Tropical Island als Beispiel für ein Raumtragwerk mit freischwebender Decke (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Südsee_Tropical_Islands.jpg) von Technouwe unter der Lizenz CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
  6. Abbildung 3: Außenansicht des Beispiels für Raumtragwerk (https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:20-05-13-Tropical-Islands-0883_1-RalfR.jpg) von Ralf Roletschek unter der Lizenz CC BY-SA 1.0 FI (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/1.0/fi/deed.de)
  7. Abbildung 4: Beispiel für Portalgestaltung (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chartres_Cathedral_North_Porch_Left_and_Central_Bay_2007_08_31.jpg) von Andreas F. Borchert (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:AFBorchert) unter der Lizenz CC BY-SA 3.0 DE (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.en)
  8. Abbildung 5: Beispiel für die Komposition architektonischer Gestaltung (https://flic.kr/p/ArLiZx) (https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Baukonstruktion

Es gibt verschiedene Arten von Baukonstruktionen: Die Hauptkategorien sind der Massivbau, der Skelettbau und das räumliche Tragwerk. 

Unter Baukonstruktion versteht man die Bauweise und ihr Ziel, ein statisches, standhaftes Gebäude zu errichten. Es ist also sowohl das Zusammenfügen von Bauelementen und -stoffen, wie auch das Konstruktionsprinzip des Baus gemeint, die gemeinsam das Gebäude statisch machen.    

Neben dem Ziel eines statischen, standhaften Gebäudes, wird die architektonische Gestaltung durch die gewünschte Funktion des Gebäudes, seinen Standort, also Klima und andere Faktoren sowie durch gewünschte Wirkung des Gebäudes beeinflusst. 

Finales Baukonstruktion Quiz

Frage

Was wird unter dem Begriff "Baukonstruktion" verstanden?

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Antwort

Die Bauweise und das Ziel der Bauweise, ein Gebäude statisch zu sichern.

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Frage

Wichtige Baumaterialien der Baukonstruktion sind zum Beispiel:

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Antwort

Ziegel

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Frage

Was ist das Ziel der Baukonstruktion?

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Antwort

Das Ziel ist, ein frei stehendes, statisch sicheres Gebäude zu bauen. 

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Frage

Was ermöglichen der richtige Einsatz von Bauelementen und Baustoffen und deren logische Verbindung

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Antwort

Sie ermöglichen die Statik des Gebäudes!

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Frage

Wahr oder falsch?

Baukonstruktionen sind verschiedene Konstruktionsprinzipien. 

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Antwort

Wahr!

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Frage

Was sind die Hauptkategorien der Baukonstruktionen?

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Antwort

Die Hauptkategorien sind: 

  • Massivbau
  • Skelettbau
  • Raumtragwerk

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Frage

Wahr oder falsch?

Verschiedene Konstruktionsprinzipien können in einem Gebäude kombiniert werden. 

Antwort anzeigen

Antwort

Wahr! 

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Frage

Wie kann der Massivbau noch bezeichnet werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Flächenbau

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Frage

Was kennzeichnet den Massivbau?

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Antwort

Das Mauerwerk ist gleichzeitig das Tragwerk! 

Außerdem ist das Mauerwerk auch die Außenwand und Isolation des Gebäudes.

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Frage

Sind Gebäude der Skelettbauweise wie ein Gerüst aufgebaut?

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Antwort

Richtig! Das Skelett, bestehend aus vielen, tragenden Balken, trägt die Last des Gebäudes und festigt es. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Bauweise / welches Konstruktionsprinzip wird für große Gebäude mit großen freien Flächen, also wenigen Innenstützen genutzt?

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Antwort

Das ist das Raumtragwerk!

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Frage

Welche Kriterien bestimmen die architektonische Gestaltung eines Gebäudes?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Kriterien der architektonischen Gestaltung sind:

  • Funktion des Gebäudes
  • Klima / Wetter am Standort
  • gewünschte Wirkung.

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Frage

Was ist die architektonische Gestaltung?

Antwort anzeigen

Antwort

Die äußerliche Gestaltung des Gebäudes. 

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