Das auf Bali ansässige Architektur büro Ibuku hat eine wogende, leichte Hülle fertiggestellt, die einen Mehrzweck-Sportplatz auf einem Schulgelände in Abiansemal, Indonesien, überdacht. Das komplizierte Dach ist vollständig aus Bambus gefertigt, wobei die strukturelle Stärke von einer doppelt gekrümmten Geometrie abgeleitet ist. Der Bogen ist ein Projekt, das innovativ ist und sich gleichzeitig auf lokale, traditionelle Techniken für das Bauen mit Bambus stützt.
Im Jahr 2021 stellte Ibuku den Arc für die Green School fertig, eine Einrichtung, die das Lernen in einer natürlichen Umgebung fördert. Das Bambusprojekt ist die neueste Ergänzung eines Campus, auf dem bereits mehrere experimentelle Gebäude stehen, die im Einklang mit den Ambitionen der Schule stehen, durch die Zusammenarbeit mit der lokalen Gemeinschaft Nachhaltigkeit zu lehren.
Das in Bali, Indonesien, ansässige Designstudio Ibuku wurde von der gleichen Familie gegründet, die auch die Green School betreibt. Ibuku - ein Wort, das auf Indonesisch "unsere Mutter" bedeutet - hat sich einen Namen gemacht, indem es mit den natürlichen Formen des Bambus experimentiert und mit lokalen Handwerkern zusammenarbeitet, die ihr Leben lang mit diesem Material gearbeitet haben.
The Arc wurde in Zusammenarbeit mit dem deutschen Bambusspezialisten Jörg Stamm und dem britischen Ingenieurbüro Atelier One entworfen. Programmatisch ist das Projekt einfach und besteht aus einem offenen Wellnessbereich und einer Turnhalle. Seine Komplexität erhält es jedoch durch seine außergewöhnliche Hülle - eine geschwungene Schale, die von außen wie ein glattes, zwischen den Bäumen tanzendes Blatt wirkt und von innen eine raffinierte Granulatstruktur aufweist.
Bauen mit Bambus
Bambus bietet eine gewisse Formbarkeit, Haltbarkeit und Schönheit, die sich nur schwer mit anderen Baumaterialien vergleichen lässt. "Wir verwenden Bambus, weil wir ihn in Indonesien haben", sagt Defit Wijaya, der Leiter der Architekturabteilung von Ibuku. "Er ist Teil unseres kulturellen Erbes, und wir verwenden ihn schon seit langem.
Es besteht kein Zweifel daran, dass das Know-how im Bambusbau gesellschaftlich verankert ist. Bambus ist in tropischen Klimazonen heimisch und in Süd- und Ostasien, im Südpazifik sowie in Mittel- und Südamerika weit verbreitet. Die Bewohner dieser Regionen arbeiten seit Hunderten von Jahren mit Bambus, und die heutigen Bauherren sind mit den Möglichkeiten und Grenzen des Materials bestens vertraut.
Tatsächlich gibt es nur sehr wenige Vorbereitungen zu treffen, bevor ein Projekt wie der Arc an einem Ort wie Bali in Angriff genommen wird. "Wir haben viele Kunsthandwerker, die bereits mit diesem Material arbeiten können", sagt Wijaya. "Sie sind darin geschult, es zu verwenden. Sie wissen, dass es kaputt geht, wenn man dies macht, und dass es nicht kaputt geht, wenn man das macht." Stattdessen soll das Projekt laut Wijaya Besuchern und Nutzern etwas über Bambus beibringen. "Wir versuchen, das Bewusstsein der Menschen für dieses Material zu schulen", sagt er.
Bambus ist nachhaltig, stark und wirtschaftlich. Obwohl er nicht überall angebaut wird, ist er ein relativ kostengünstiges Produkt, das aufgrund seines Vorkommens und schnellen Wachstums in bestimmten Klimazonen weltweit verfügbar ist. Tropische Bambusarten werden in der Regel größer als die Arten der gemäßigten Zonen und haben daher dickere Wände, was oft zu besseren strukturellen und mechanischen Eigenschaften für den Einsatz im Bauwesen führt. Der für den Bau des Arc verwendete Bambus stammt größtenteils aus Bali und zu einem kleinen Teil aus Java.
Aufgrund seines kurzen Wachstumszyklus und seiner Fähigkeit, Kohlenstoff zu binden, gehört Bambus auch zu den nachhaltigeren Baumaterialien auf dem Markt. Bambus kann nach etwa vier Jahren geerntet werden, verglichen mit durchschnittlich 30-40 Jahren bei Bäumen, die Massivholzprodukte liefern.
Während Bambus in ländlichen Gebieten gerne verwendet wird, ist er in den meisten Städten nicht als Bauelement zugelassen. Dies liegt zum Teil an der Unbeständigkeit des Naturmaterials, seiner Neigung zur Fäulnis, wenn es Wasser ausgesetzt ist, und daran, dass es ein Ziel für den Befall durch Insekten ist, die von der Stärke des Bambus angezogen werden.
Auch wenn Bambusbauten in Großstädten noch nicht zu sehen sind, heißt das nicht, dass Bambus in Zukunft nicht zu einem typischen Baumaterial werden kann. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) hat im Jahr 2004 drei Normen zum Bambusbau veröffentlicht. Diese verweisen auf bestehende Holznormen mit an Bambus angepassten Prüfverfahren für physikalische und mechanische Eigenschaften. Mehrere Länder, darunter China, Kolumbien, Indien und die USA, haben in unterschiedlichem Maße eigene Normen für Bambus verabschiedet. Im Jahr 2021 fügte die American Society for Testing and Materials (ASTM) Bambus als Fasermaterial hinzu, das zum Beispiel bei der Herstellung von strukturellen Verbundholzprodukten verwendet werden kann.
Traditionelle Materialien, fortschrittliche Geometrien
Wie mehrere andere Projekte von Ibuku lehnt sich auch das Design des Arc an Formen aus der Natur an, wobei die spezifischen Eigenschaften von Bambus eine Rolle spielen.
Der Arc ist von der Geometrie einer "antiklastischen" Gitterschale abgeleitet. Dünne Schalen besitzen aufgrund ihrer gekrümmten Beschaffenheit Festigkeit und Steifigkeit, wie etwa die Oberfläche eines Eies oder eines Schildkrötenpanzers. Und dehnbare Oberflächen, die nur Zug und keinen Druck ausüben, sind auf die doppelte Krümmung angewiesen, um stabil zu sein. Antiklastische Oberflächen sind in zwei entgegengesetzte Richtungen gekrümmt und nehmen Formen wie Sättel an. Der Bogen nutzt solche gespannten Flächen, die von einer Druckstruktur durchzogen sind.
Nach Angaben der Architekten erforderte das Projekt monatelange Recherchen, um herauszufinden, wie die Form des Daches zu konstruieren ist. Ibuku verwendete sandwichartige Oberflächen aus Bambusschindeln, um die Gitterschalen zu bilden, die dann auf einer Reihe von 14 Meter hohen Bambusbögen mit einer Spannweite von 19 Metern getragen werden. Im Grundriss ist das Gebäude 23,5 Meter breit und 41 Meter lang. Der Bau des Gebäudes dauerte acht Monate.
Material und Innenraum
Innerhalb des Rohbaus ermöglicht ein ununterbrochener Raum von 760 Quadratmetern eine Reihe von Aktivitäten, die vor der Hitze der äquatorialen Sonne Balis geschützt sind. Da sowohl die Bambusstruktur als auch der Rohbau sichtbar sind, sind die Oberflächen des Innenraums warm, einheitlich und großflächig. Wenn man nach oben blickt, sieht man eine Decke, die strukturiert und komplex ist. Die Bögen ähneln den gerippten Gewölben einer gotischen Kathedrale und erstrecken sich vom Scheitelpunkt des Bogens bis zum Boden entlang feiner Linien, die die physische Leichtigkeit der Struktur zum Ausdruck bringen.
Das Dach ist vom Boden abgehoben, um die Durchlässigkeit zwischen Innen- und Außenraum zu gewährleisten. Wenn das Sonnenlicht von unten einfällt und vom Boden reflektiert wird, krümmt es sich um die gekrümmten Oberflächen im Inneren der Hülle und erzeugt interessante, dramatische Muster. Die Konstruktion des erhöhten Vordachs ermöglicht auch das Durchströmen von Brisen und sorgt für eine natürliche Belüftung. Entlüftungsöffnungen im Scheitelpunkt des Daches lassen die warme Luft entweichen.
Schutz für Bambus
Die verholzten Säulen des Bambus, die so genannten Halme, sind in der Regel hohl zwischen ihren festeren Ringen oder Knoten, die ihnen Festigkeit verleihen. Die Halme wachsen in verzweigten Büscheln aus einem dicken Stamm. Bambushalme sind zwar leicht, zäh und haltbar, müssen aber vor längerer Wassereinwirkung, vor Sonnenlicht und vor allem vor dem Befall von Insekten geschützt werden, die sich vom Zucker des Bambus ernähren.
Leider sind die tropischen und subtropischen Klimazonen, in denen Bambus beheimatet ist und in denen die meisten Gebäude aus diesem Material gebaut werden, auch Regionen mit langen feuchten Jahreszeiten, extremer Hitze und viel Insektenleben. Daher ist viel Rücksichtnahme erforderlich, um den in Gebäuden verwendeten Bambus angemessen zu schützen.
"Erst in den letzten 10 oder 15 Jahren haben wir hier auf Bali herausgefunden, wie wir den Bambus behandeln können, um ihn langlebig und haltbar zu machen", sagt Wijaya. Wie auch anderswo werden die Bambushalme auf Bali in der Regel mit einer borhaltigen chemischen Bambuslösung, einer schwach toxischen Mischung aus Borax und Borsäure, vor Insekten geschützt.
Laut Wijaya gibt es zwei Möglichkeiten für diese Behandlung, und die Methode kann je nach den zeitlichen Beschränkungen und Ressourcen eines Projekts gewählt werden: Die erste Möglichkeit besteht darin, den Bambus zwei Wochen lang in der Borlösung zu versenken; die zweite besteht darin, den Bambus in einer Kammer mit der Lösung 24 Stunden lang zu kochen. Bevor die Halme der Lösung ausgesetzt werden, werden sie an den Enden gelocht, um Löcher an den massiven Ringen zu schaffen, die es der Chemikalie ermöglichen, den Halm vollständig zu durchdringen.
Zum Schutz vor UV-Strahlung wird auf den Bambus eine klare Vinylschicht auf Wasserbasis aufgetragen. Für den Arc wird diese Beschichtung während der gesamten Lebensdauer des Gebäudes alle 2 Jahre erforderlich sein.
Um die strukturellen Komponenten des Bogens vor Witterungseinflüssen zu schützen, wurden tiefe Vordächer und große Überhänge in den Entwurf integriert, um die Bögen dauerhaft im Schatten zu halten.
Unvorhersehbare Bedingungen
Ibuku arbeitet mit Ingenieuren zusammen, die die statischen Berechnungen und Details liefern, die dann einem Bambusunternehmen zur Beurteilung vorgelegt werden. Und als Designberater liefert Ibuku einen vollständigen Satz von Konstruktionsunterlagen, in denen die Länge der einzelnen Halme angegeben ist. Aber Modelle sind oft der effektivste Weg, um die Designabsicht vor Ort zu vermitteln. "Die physischen Modelle sind sehr wichtig, weil die Handwerker sie verwenden, anstatt anhand der Zeichnungen zu arbeiten", sagt Wijaya.
Ein weiteres Problem ist die Variabilität des Bambus. "Die Arbeiter versuchen so gut sie können, die Modelle zu kopieren, aber wir haben es mit einem natürlichen Material zu tun, so dass wir den Durchmesser nicht vorhersagen können", sagt Wijaya. "Es gibt immer wieder Anpassungen vor Ort." Bei größeren Änderungen muss Ibuku eingreifen, während kleinere Änderungen in der Regel von den Kunsthandwerkern selbst vorgenommen werden.
Um die Handwerker anzuleiten, die Bauqualität zu gewährleisten, die Festigkeit der Struktur zu testen und das Design zu vermitteln, wurden vor der Errichtung der Struktur eine Reihe von Modellen angefertigt.
Details aus Bambus
Die Basis des Arc besteht aus einer Reihe von geformten Betonfundamenten, die die Bambusrippen mit der Erde verbinden und sie gleichzeitig sicher über dem feuchten Boden halten. Wijaya behauptet, dieses Fundamentdetail sei sehr einfach. "Bei allen Bambuskonstruktionen, die ich kenne, gibt es eine Art Scharnierfundament", sagt er. "Man hat einen Sockel, der je nach den Bodenverhältnissen vor Ort auf ein Fundament gesetzt wird, und dann wird in jedes Bambusstück, das auf dem Sockel aufliegt, ein Bewehrungsstab eingefügt."
Sobald die Bambusbögen an ihrem Platz sind, wird in jeden Bambushalm ein kleines Loch über dem Ende des Bewehrungsstabs gebohrt. So kann der Beton bis zu einer Gesamttiefe von 60 oder 70 Zentimetern eingegossen werden, was ausreicht, um den Bambus sicher an den Armierungseisen zu verankern. Bei einem seiner Besuche vor Ort überprüfte Ibuku die Position der einzelnen Bewehrungsanschlüsse des Bogens vor dem Aufstellen und Gießen der Bögen.
Die Bambusbögen des Arc scheinen organisch aus ihren Sockeln zu sprießen, wie aus den Stämmen im Wald. Die Rippen sind gebündelt und an ihren Kreuzungen mit Stahldraht zusammengebunden, um sie zu stützen. Jede der Rippen ist mit einer Reihe von einfachen Schrauben mit der Gitterschale verbunden. Das Dach des Arc ist ebenfalls von einfacher Natur: eine wasserdichte Schicht zwischen zwei Lagen Bambusschindeln, die dem Rohbau auf beiden Seiten eine natürliche Oberfläche verleiht.
Das gesamte System aus Rippen und Schalen wurde mit einem Gerüst fixiert, das erst nach dem Trocknen des Betons und der Fertigstellung der strukturellen Verbindungen freigegeben wurde.
