Es wird gerne übersehen, dass sich die Baukunst in einer Reihe von Punkten von den anderen Künsten unterscheidet. Bauwerke haben stets eine Funktion, und sie haben in der Regel einen anderen Maßstab als Kunstwerke. Es ist der Maßstab, der ein Nachdenken über Statik, Tragverhalten und Fertigung unabdingbar macht: ein sehr einfacher Zusammenhang, der die Baukunst untrennbar mit den Ingenieurwissenschaften verknüpft. Baukultur erschöpft sich also nicht in Schönheit, wie viele meinen. Notwendige Voraussetzung für das Entstehen von Baukultur ist vielmehr stets und immer das ganzheitliche Denken. Und jeder weiß: Es ist viel anspruchsvoller, die Schönheit mit der Funktion und der Konstruktion zu verbinden!
Die Schöpfer der Baukunst sind Architekten und Bauingenieure. Von den Beiträgen der Ingenieure ist in diesem Artikel die Rede. Unter Ingenieurbauten verstehen wir die Bauwerke, die in der Regel von Bauingenieuren entwickelt, entworfen, konstruiert und bemessen werden. Der Anteil dieser von Bauingenieuren verantworteten Planungen am Gesamtbauvolumen ist erheblich, die Vielfalt der Aufgaben beeindruckend. Ingenieurbauten sind technisch und gestalterisch hochanspruchsvolle Bauwerke, landschaftsprägend und raumbildend, aus diesem Grund – wie Gebäude – Teil der gebauten Umwelt. Mit diesem Tun sind Bauingenieure genauso wie Architekten Gestalter, aber die Entwurfsmethoden der Planungsdisziplinen unterscheiden sich. Ingenieurbauwerke geringschätzig als Zweckbauten zu bezeichnen, wird ihrer funktionalen und ästhetischen Bedeutung in einer modernen, globalisierten Gesellschaft nicht gerecht. Unter Ingenieurbaukultur beziehungsweise Ingenieurarchitektur subsummieren wir vielmehr eine Fülle von anspruchsvollen Bauaufgaben, die an dieser Stelle nicht umfassend, sondern nur stichpunktartig beschrieben werden können.
Verkehrswege und Infrastruktur
Ingenieure sind insbesondere für die funktionalen Grundlagen der menschlichen Zivilisation zuständig – der Begriff des Zivilingenieurs, mit dem in vielen Ländern der Erde die Bauingenieure bezeichnet werden, macht dies sehr unmittelbar deutlich. Ingenieuraufgaben sind beispielsweise Infrastruktur und Verkehrswege. Straßen, Schienenwege und Wasserwege verbinden Menschen und Kulturen. So war die Straßenbaukunst der Römer eine bedeutsame Voraussetzung für das Entstehen des römischen Imperiums, aber auch Grundlage seines jahrhundertelangen Fortbestehens. Die von Rom nach Brindisi führende Via Appia, auch bezeichnet als die reginaviarum, die Königin der Straßen, war eine der bedeutsamsten Handelsverbindungen der Antike und kann als Vorläufer moderner Fernstraßen begriffen werden.
Heute ist eine funktionierende Infrastruktur die Voraussetzung für Mobilität und somit eine zentrale Grundlage einer jeden globalisierten Gesellschaft. Dass es sich bei Verkehrswegen in vielen Fällen, insbesondere in gebirgigem Gelände und bei schlechten Baugrundverhältnissen, um sehr anspruchsvolle Bauingenieurleistungen handelt, nehmen viele Menschen nicht wahr.
Über die Via Krupp auf Capri aber schrieb der Kunsthistoriker Roberto Pane: Sie zeige, dass auch eine Straße ein Kunstwerk sein könne– und ich meine das nicht im übertragenen Sinn, sondern in der strengen ästhetischen Bedeutung des Worts. Straßen können, wie Gebäude, gut oder schlecht gestaltet sein. Es bedarf aus diesem Grund eines – bislang nur in Ansätzen vorhandenen – Diskurses über die baukulturelle Relevanz und Ästhetik von Verkehrswegen.
Tunnelbauten und Brücken
Teil der Verkehrswege sind die Infrastrukturbauwerke, insbesondere Brücken und Tunnel. Tunnelbauten sind überwältigende Ingenieurleistungen. Man denke bitte auch an die technischen Möglichkeiten, die es zum Zeitpunkt der Errichtung von solchen Bauwerken gab. Ein historisches Beispiel ist der Alte Elbtunnel in Hamburg, erbaut von den Ingenieuren der Philipp Holzmann AG, heute historisches Wahrzeichen der Ingenieurbaukunst. Ein neues Beispiel ist der Gotthard-Basistunnel: Teil der Neuen Alpen-Eisenbahntransversale und mit 57 km längster Eisenbahntunnel der Welt, geplant von der AlpTransit Gotthard AG.
Der Brückenbau ist die Königsdisziplin der Bauingenieure. Struktur pur! Die Begriffe „Brücke“ beziehungsweise „überbrücken“ sind aufgeladen mit metaphorischen Bedeutungen, unabhängig davon, ob es sich um Eisenbahnbrücken, Straßenbrücken oder Fußgängerbrücken handelt. Robert Maillarts Salginatobelbrücke ist eines der berühmtesten Beispiele des Betonbrückenbaus. Faszinierend, gebaute Statik, oder aber Formen, die aus dem Bauverfahren abgeleitet sind: Freivorbau, Taktschieben oder Bogenklappverfahren. Neuartige Bauweisen und Konstruktionsprinzipien führen zu immer neuen Lösungen im Entwurf. Gestalt finden aus solchen Überlegungen heraus – in diesem Punkt unterscheiden sich Ingenieure von Architekten.
Es gilt einerseits, Hindernisse zu überwinden, aber es gilt genauso, Verkehrsbauwerke in einen landschaftsarchitektonischen oder urbanen Kontext zu integrieren: eine der vornehmsten Aufgaben des Ingenieurs.
Es gilt einerseits, Hindernisse zu überwinden, aber es gilt genauso, Verkehrsbauwerke in einen landschaftsarchitektonischen oder urbanen Kontext zu integrieren: eine der vornehmsten Aufgaben des Ingenieurs.
Es gibt Stadtbrücken, die öffentliche Räume im besten Sinne des Worts bilden. Sie werden in vielen Fällen zu Wahrzeichen von Städten, beispielsweise der Ponte Vecchio in Florenz oder die von dem Thüringer Ingenieur Johann August Roebling entworfene Brooklyn Bridge in New York.
Die vom Brückenbau ausgehende Faszination beschränkt sich nicht auf innerstädtische oder spektakuläre, große Brücken. Es ist auch bei den sogenannten „Schwarzbrotaufgaben“ stets lohnend und immer wieder von neuem herausfordernd, über den Sinnzusammenhang zwischen Konstruktion und Gestalt nachzudenken. Ein in allen Teilen anspruchsvoll gestaltetes, gleichwohl sehr wirtschaftliches Beispiel ist der Fußgängersteg Hagelsbrunnenweg in Stuttgart-Vaihingen.
Dass Brücken eine besondere Faszination auf die Menschen ausüben, belegt eine kaum zu überblickende Anzahl von Darstellungen in der bildenden Kunst.
Künstler mit der ihnen eigenen Sensibilität haben die kulturelle Bedeutung von Brückenbauwerken beziehungsweise die Relevanz von Technik für die Kultur intuitiv verstanden. Internationale Künstler der Gegenwart beschränken sich längst nicht mehr auf die Darstellung von Gebautem, sie arbeiten vielmehr in interdisziplinären Teams mit Ingenieuren zusammen, um gebaute Kunst zu schaffen: ein extrem spannendes Betätigungsfeld für beide Disziplinen. Bemerkenswerte Beispiele sind Anish Kapoors Membranstrukturen oder Tomás Saracenos Seilnetzkunstwerke.
Bahnhöfe, Häfen und Flughäfen
Infrastrukturbauwerke sind aber auch die Knotenpunkte der Verkehrswege: Bahnhöfe, Häfen und Flughäfen. Sie sind schon aus ihrer Funktion heraus stark frequentierte öffentliche Räume von großer Bedeutung, beispielsweise der ZOB Pforzheim, dessen expressive Überdachung einen qualitätsvollen öffentlichen Raum markiert. Prägnant gestaltet formen Sie das Erscheinungsbild der mobilen Gesellschaften von heute.
Türme
Türme mit unterschiedlichsten Funktionen sind ein besondere Aufmerksamkeit erregendes Teilgebiet der Ingenieurbauwerke. Der Eiffel-Turm, benannt nach seinem Schöpfer, dem französischen Ingenieur Gustave Eiffel, beim Bau heftig kritisiert von Architekten, Künstlern und Intellektuellen, ist heute das unumstrittene Wahrzeichen der Stadt Paris. Sowie Fritz Leonhardts Fernsehturm in Stuttgart, erster Fernsehturm in Betonbauweise und Vorbild für eine lange Reihe von Fernsehtürmen in aller Welt. Der ThyssenKrupp-Testturm für Hochgeschwindigkeitsaufzüge in Rottweil ist Beispiel für eine neue Form der Nutzung von Turmbauwerken. Diese haben sich in der Vergangenheit regelmäßig geändert, die Herausforderungen für die entwerfenden Ingenieure sind geblieben.
Energie-Architektur
Ingenieurbaukultur ist auch die Energie-Architektur. Darunter verstehen wir alle Bauwerke, die der Erzeugung beziehungsweise dem Transport von Energie dienen: beispielsweise Wasserkraftwerke, Windkraftanlagen und Solarkraftwerke, Hochspannungsmasten, aber auch Talsperren und Offshore-Plattformen. Nicht selten verfügen sie über eine beeindruckende Größe.
Erhaben wirken die oft in abgelegenen Gebirgslandschaften gebauten Talsperren, beispielsweise Giovanni Lombardis Verzasca-Staumauer. In vielen Fällen handelt es sich bei der Energie-Architektur aber auch um hochelegante Strukturen, wie moderne Windkraftanlagen oder Solarspiegel, die den Vergleich mit einem Designobjekt nicht zu scheuen brauchen.
Bauwerke für Wasser und Abwasser
Neben der Versorgung unserer Zivilisation mit Energie und Strom ist auch die Versorgung des Menschen mit Wasser ein bedeutsamer Teil der Ingenieurbaukunst, dies seit Menschengedenken. Nicht immer sind diese Bauwerke so eindrucksvoll wie die römischen Aquädukte, beeindruckende Dokumente der römischen Ingenieurbaukunst. In vielen Fällen sind sie unspektakulär, aber notwendig. Brunnen, Wassertürme, Wasserspeicher, selbstverständlich auch ein zuverlässig funktionierendes Rohrleitungsnetz, gewährleisten einerseits die Versorgung der Menschen mit sauberem Wasser und ermöglichen andererseits an vielen Orten der Erde die Produktion von Nahrungsmitteln, die sonst nicht möglich wäre. Wir nehmen das heute für selbstverständlich, aber funktionsfähige ingenieurtechnische Systeme dieser Art waren bis vor kurzem alles andere als das und sind es bis heute in vielen Regionen der Erde noch lange nicht. In den weniger entwickelten Ländern der Erde wird die Relevanz dieser Systeme überdeutlich erkennbar.
Abwassersysteme und Kläranlagen stellen sicher, dass die Abwässer aufbereitet werden und so dem Menschen nicht gefährlich werden können. Sie sind grundlegende Voraussetzungen der menschlichen Hygiene und Gesundheit und übrigens eine der Ursachen für unsere seit dem späten 19. Jahrhundert zunehmende Lebenserwartung.
Bei nachdenkendem Hinsehen entpuppen sich sogar diese Bauwerke als hochinteressant, beispielsweise die vom Münchner Stadtbauingenieur Arnold Zenetti nach einer Cholera-Epidemie flächendeckend geschaffene Kanalisation. Für diese Ingenieurleistung wurde Zenetti später geadelt.
Ingenieurbaukultur ist Katastrophenschutz und Umweltschutz
Die Natur ist die Grundlage der menschlichen Zivilisation, sie kann aber auch zur Gefahr für den Menschen werden. Der Schutz des Menschen vor der Natur ist keinesfalls, wie viele denken, ein abgeschlossenes Kapitel der Menschheitsgeschichte: Spätestens seit Beginn der sesshaften Kulturen galt es, sich vor den Unbilden der Natur zu schützen. Der Mensch benötigte Unterkünfte, die Wind und Wetter trotzen. Ingenieure planen Tragstrukturen und Gebäudehüllen, die dies gewährleisten, und sie errichten Schutzbauwerke. Bauingenieure können Erdbeben und Flutkatastrophen nicht verhindern, aber erdbebensicheres Bauen und Schutzbauwerke können sehr wohl deren furchtbare Folgen lindern.
Schutzbauwerke gegen Hochwasser sind in allen Regionen, die potenziell flutgefährdet sind, eine schlichte Überlebensnotwendigkeit. Erzählungen und Novellen, beispielsweise Theodor Storms Schimmelreiter, belegen die Bedeutung des Deichens in den küstennahen Gesellschaften. Ein modernes Beispiel ist das Sperrwerk Mose in der Lagune von Venedig. Es soll das Weltkulturerbe vor dem steigenden Wasserspiegel bewahren. Der Klimawandel wird mit den bereits heute beobachtbaren Veränderungen noch zahlreiche Herausforderungen für Bauingenieure bringen.
Bauingenieure haben insofern im Hinblick auf Helfen und Schützen, Versorgen und Unterstützen nicht nur eine hohe technologische, sondern vor allem auch eine soziale Verantwortung, die in dieser Form nicht allen bewusst ist. Nicht zu vergessen, dass Nachhaltigkeit und Ökologie untrennbar verbunden sind mit den Beiträgen der Ingenieure. Ingenieurbaukultur und Umweltschutz sind kein Widerspruch, sie bedingen sich gegenseitig.
Tragwerksplanung: Strukturen materialisieren Architektur
Nicht zuletzt leisten Ingenieure einen unverzichtbaren Beitrag in der Planung von Gebäuden, in diesem Fall an der Seite von Architekten. Es gibt heute kein anspruchsvolles Gebäude, das ohne Tragwerksplaner – und viele andere Ingenieurdisziplinen – errichtet wird. Und es ist der Tragwerksplaner, der die Gestaltungskompetenz besitzt für alles, was trägt. Ingenieurtechnische Meisterleistungen in der Tragwerksplanung sind ein Teil der menschlichen Kultur, seit es diese gibt. Es gilt der einfache Satz: Strukturen materialisieren Architektur. Man denke an das Pantheon in Rom mit seiner Kuppel, die fast zweitausend Jahre Spannweitenrekord bedeutete. Oder an die gotischen Kathedralen mit filigranen Strebewerken, um lichtdurchflutete Räume zu erzeugen. Das Überwölben von Raum ist eine der faszinierendsten Aufgaben des Tragwerksplaners: Ingenieure und Konstrukteure wie Eladio Dieste, Felix Candela, Pier Luigi Nervi und Heinz Isler sind mit ihren Schalenbauten die legitimen Nachfolger der Gewölbebaumeister der vergangenen Jahrhunderte. Nicht zu vergessen die in ein Stabwerk aufgelösten Schalenstrukturen, also die Gitterschalenstrukturen, beispielsweise die Freiformgitterschale Chadstone in Melbourne, eine aus 105.000 Einzelteilen bestehende Stahl-Glas-Konstruktion.
Noch leichter sind dann textile Strukturen oder pneumatische Strukturen. Die Prinzipien des Leichtbaus ermöglichen ressourceneffizientes Bauen.
Tragwerke sollen also ressourcenschonend und elegant, gleichzeitig sicher sein. Es ist der Tragwerksplaner, der die Verantwortung für den Tragwerksentwurf und für dessen Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit trägt. Eine Verantwortung, die mutmaßlich größer ist als die der meisten anderen Berufe, denn es geht einerseits regelmäßig um bedeutsame ökonomische Werte und andererseits um die Sicherheit von Menschenleben. Nur der hervorragend ausgebildete und mit größtmöglicher Sorgfalt und Gewissenhaftigkeit arbeitende Ingenieur kann dieser Verantwortung gerecht werden und die anspruchsvolle Grammatik der geistreichen Konstruktion deklinieren. Es ist kaum zu glauben, dass es bei dieser Überfülle an Verantwortung fast keine gesetzlichen Regeln für die Ausübung des Berufes gibt.
Die geistigen Prozesse, die dem Entstehen von Tragstrukturen und Hüllen vorausgehen, erfordern stets die schöpferische Verbindung von kreativer Phantasie und wissenschaftlichen Methoden: Konstruktives Entwerfen ist eine kontrollierte Interaktion zwischen Ratio und Emotion.
Erkennbar wird dies auch bei den Sportbauten, den Großbauten der globalisierten Mediengesellschaften der Neuzeit. Stadionbauten und Skisprungschanzen dokumentieren eindrucksvoll das gestalterische und das technische Können von Bauingenieuren.
Beispiele für vollständig von einem Ingenieur erdachte Gebäude sind Werner Sobeks in die Zukunft weisende Häuser R128 und B10,die beide neben Gestaltungskompetenz ingenieurmäßigesDenken in hohem Maß offenbaren. Aber auch in vielen anderen Fällen sind es die Beiträge der Ingenieure – vom strukturoptimierten und filigranen Tragwerk über die hochleistungsfähige Fassade bis zum innovativen und nachhaltigen Energiekonzept –, die ein Gebäude aus der grauen Gebäudemasse hervorheben, beziehungsweise einzigartig machen.
Neben den aufgeführten Teilbereichen des Bauingenieurwesens umfasst die Ingenieurbaukunst zahlreiche Sonderkonstruktionen, die an dieser Stelle nicht beschrieben werden können: von notwendigen und industriellen bis hin zu sehr vergnüglichen Konstruktionen. Gemeint sind die Riesenräder und Achterbahnen der Volksfeste und Vergnügungsparks. Phantastische, tollkühne Ingenieurstrukturen!
Generalistische ingenieurwissenschaftliche Ausbildung
Um diese sehr vielfältigen und unterschiedlichen Bauaufgaben zielführend und nutzenbringend erfüllen zu können, benötigen Bauingenieure eine sehr anspruchsvolle und generalistische ingenieurwissenschaftliche Ausbildung mit höchsten Anforderungen an die Studierenden. Ein berufsbefähigendes Bachelor-Studium ist für den Bauingenieur aus den genannten Gründen nicht geeignet. Eine hervorragende Ingenieurausbildung besteht dabei niemals nur aus Technik. Der Kompetenzerwerb im Entwerfen und Gestalten, Bauingenieurgeschichte und Technikethik sind unverzichtbare Teile einer Bauingenieurausbildung.
Forschung: neue Werkstoffe und Konstruktionsprinzipien
Ingenieure erforschen Grundlagen und Anwendungen. Sie überlegen sich neue Bauweisen und sie experimentieren mit innovativen Werkstoffen und Fügetechnologien. Sie versuchen, eine wissensbasierte Kreativität zu entwickeln. Nicht nur in der Theorie, sondern vor allem auch im gebauten Projekt, denn der Umstand, dass jedes Bauwerk ein Prototyp ist, unterscheidet das Bauwesen in grundsätzlicher Weise vom Maschinenbau.
Ein Beispiel dafür ist das prototypische Kunststoff-Faltwerk der Klasse für Konstruktives Entwerfen und Tragwerkslehre der Staatlichen Akademie der Bildenden Künste Stuttgart. Ein hochleistungsfähiges Tragwerkskonzept mit komplexer Geometrie, ein innovativer und hochwertiger Werkstoff und eine neu entwickelte Fügetechnologie, bei der Haftverschlüsse eingesetzt werden, sind die besonderen Kennzeichen dieses Leichtbau-Experiments.
Die seele-Glasbrücke ist die weltweit erste Ganzglasbrücke aus kaltgebogenem Glas. Erscheinungsbild, Tragwerkslogik und Detailkultur ergänzen sich in perfekter Weise. Der Prototyp ist als Technologieträger für zukünftige Anwendungen im konstruktiven Glasbau zu verstehen. Aber auch mit intelligenten, wandelbaren und/oder adaptiven Strukturen können wir den Materialeinsatz optimieren. Bei der vom ILEK der Universität Stuttgart gebauten smartshell, einem adaptiven Schalentragwerk, bewegen hydraulisch angetriebene Zylinder die Auflagerpunkte der Holzschale in Abhängigkeit von der Belastung in einer Weise, dass Spannungen und Verformungen auf ein Mindestmaß reduziert werden. Das Tragwerk muss nicht mehr für alle Einwirkungskombinationen bemessen werden, kann vielmehr auf Beanspruchungen intelligent reagieren. So könnte das Bauen der Zukunft aussehen.
Der Prozess des Bauens: neue Bauweisen
Nicht zuletzt verantworten Ingenieure den Prozess des Bauens nicht nur in der Planung, sondern auch in der Ausführung. Die bauliche Umsetzung einer konzeptionellen Idee ist ein sehr spannender und anspruchsvoller Teil der Ingenieurarbeit, der viel zur Wahrnehmung des Ingenieurberufs beitragen könnte, von dem in Fachzeitschriften und Publikationen aber leider regelmäßig zu wenig gesprochen wird.
Nicht nur Leichtbau-Konstruktionsprinzipien und neue Werkstoffe wie ultrahochfester Beton, sondern vor allem auch neue Fertigungstechnologien werden das Bauen der Zukunft stärker beeinflussen, als wir es uns heute vorstellen können. Ob Pavillons aus verklebten Kohlestofffasern oder im 3D-Druck hergestellte Bauteile oder Bauwerke: Es stehen tiefgreifende Veränderungen der Gestaltungs- und Entwurfsprozesse an.
Wissenschaft und Technik erlauben es uns heute, die Massenproduktion zu überwinden und zu einer maßgeschneiderten Einzelfertigung zu gelangen (customized massproduction). Es wird in der Zukunft möglich sein, auf die spezifischen Anforderungen eines Orts zugeschnittene, komplexe Einzelstücke industriell – nicht handwerklich – mit einem vertretbaren Aufwand zu fertigen.
Schlussbemerkung
Bauingenieure erfinden, entwerfen und konstruieren in sehr vielfältiger Weise. Sie üben eine extrem anspruchs- und verantwortungsvolle, baukulturell hochbedeutsame Tätigkeit aus. Eine der nobelsten Professionen der Menschheit, denn die Ingenieurbaukultur umfasst Bauaufgaben mit einer überragenden Bedeutung für die menschliche Zivilisation. Ohne génie civil funktioniert keine moderne Gesellschaft!
Von der Komposition bis zum Detail sorgfältig und mit dem Anspruch einer ganzheitlichen Qualität gestaltet, werden Ingenieurbauten zu Ingenieurbaukunst: Technik als überwältigendes ästhetisches Erlebnis. Robert Maillarts Brücken und Pier Luigi Nervis Flächentragwerke sind genauso ästhetisch und bedeutsam wie Le Corbusiers Wohnbauten und Mies van der Rohes Hochhäuser. Der Ingenieurbau ist die Kunstform, die parallel zu und trotzdem unabhängig von der Architektur und der Bildhauerei besteht, schreibt David Billington. Eine Kunstform in ständiger Bewegung, denn sie verändert sich mit funktionalen Anforderungen und technischen Entwicklungen.
Und darüber hinaus: Es ist kein Zufall, dass die großen Fragen der Menschheit, also Energie, Wasser, Mobilität, ressourceneffizientes Planen und Bauen und Klimaschutz, ohne Ausnahme mit den Kompetenzen des Bauingenieurs in Zusammenhang stehen. Um sie zu lösen – und wir müssen sie lösen, denn sonst wird die menschliche Gesellschaft in dieser Form nicht fortbestehen –, werden wir nicht umhin kommen, anders zu bauen als bisher. Es sind diese Herausforderungen der Zukunft, die die gesellschaftliche Relevanz der Bauingenieurleistung weit über eine Kunstform hinausheben. Die These, dass Bauingenieure nicht nur in Vergangenheit und Gegenwart sehr erfolgreich gewirkt haben, sondern auch die Zukunft maßgeblich gestalten werden, ist nicht vermessen.
