Professur fürTragwerksentwurf

Chair of Structural Design

ProfessorDr. Joseph Schwartz

AssistenzAssistantsLars AebersoldLara Borgonovi e Silva Léa BoulicTing CaoJuan José Castellón GonzálezAikaterina ChalvatziPierluigi D’AcuntoLluis Enrique MonzoAnil ErkanLaura Favre-BullyJuliana FelknerPaul FrlickaJonas HodelLukas IngoldUrsula Jaray BergiantiÖzgür KelesDr. Toni KotnikLorenz LachauerMaider Llaguno MunichaPatrick Ole OhlbrockDr. Mario RinkePaula SchiligerMaximilian SchremsAnna SommerlatteMaria VrontissiSimon Wolfensberger

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Teaching ConceptTo the chair, the term structural design signals the pro -grammatic reconciliation of engineer and architectthrough the fusion of supporting structure and designconcept. Graphic statics represent a central element

of this rapprochement: the vector-geometric representa tionof the force flow in supporting structures, which can be credited to eth professor Karl Culmann (1821–1881). The exchange of structural information through avisual language that is both intuitive and understandableto the architect does not represent an excessive sim -plification of the physical condition. Rather, this view ofstructural systems is mathematically precise and satisfiesthe standards of engineering, but, at the same time, it en -courages a unified understanding of the interplay of formand load-bearing capacity – that is, an understanding of the formative effect of active forces within a supportingstructure and the targeted control of these forces. Therefore, the main emphasis of the teaching lies inthe design-oriented observation of questions related tothe structural system, and less in a traditional, engineering-based analysis thereof.

Structural Design III + IVIn the second-year course, exemplary buildings are ana -lyzed. Focus is placed both on the interplay of designconcept and structural system and on the materials used, –specifically on the particularities of the design andconstruction of structural components made of reinforcedconcrete, pre-stressed concrete, steel, wood, and masonry,as well as the building substrate.

Seminar Week: Wooden TurkeyUntil late in the twentieth century, wooden houses definedthe cityscape of Istanbul. Since the 1950s and 1960s,however, these structures have increasingly disappeared.The seminar week was devoted to this ‘obliviated city’and studied the remaining traces of traditional craftsman-ship and wooden construction details. In addition toexchange with local experts, students visited Safranbolu’srich collection of timbered-framed architecture from the Ottoman period, which was included in the unescoWorld Heritage Sites list in 1994.

Lehre Teaching

Inst

itut

ITA

Departement Architektur

Joseph Schwartz

LehrkonzeptDer Begriff Tragwerksentwurf signalisiert die für die Pro -fessur als programmatisch zu bezeichnende Idee einerAnnäherung von Ingenieur und Architekt durch die Ver -schmelzung von Tragwerk und Entwurfskonzept. Zen -trales Element dieser Annäherung ist die graphische Statik,eine auf den eth-Professor Karl Culmann (1821–1881)zurückreichende vektorgeometrische Darstellung des Kräfte -flusses in Tragwerken. Die Vermittlung von tragwerksorientiertem Wissendurch eine dem Architekten verständliche und dieIntuition fördernde visuelle Sprache stellt keine unzu -lässige Vereinfachung der Zusammenhänge dar, son-dern ist mathematisch präzis und genügt ingenieurwissen- schaftlichen Standards. Zugleich aber fördert dieser An satz der Tragwerksbetrachtung ein ganzheitliches Ver -ständ nis des Zusammenspiels von Form und Tragwir- kung, also ein Verständnis für die formgebende Wirkungder im Tragwerk wirkenden inneren Kräfte und ermög -licht so deren gezielte Steuerung. Der Schwerpunkt der Ausbildung liegt daher aufeiner entwurfsorientierten Betrachtung von das Trag-werk betreffenden Fragen und weniger auf einer tradierteningenieurwissenschaftlichen Tragwerksanalyse.

Tragwerksentwurf III + IVIm 2. Jahreskurs werden exemplarische Bauwerke analysiert,wobei der Fokus zum einen auf dem Zusammenwir-ken von entwerferischem Konzept und Tragwerk und zumanderen auf dem verwendeten Material liegt, das heisstauf den Besonderheiten des Entwerfens und Konstruierensvon Bauwerksteilen aus Stahlbeton, Spannbeton, Stahl,Holz, Mauerwerk sowie auf Baugrund.

Seminarwoche «Wooden Turkey»Bis spät ins 20. Jahrhundert prägten Holzhäuser das Stadt-bild von Istanbul. Seit den 1950er und 1960er Jahrenverschwinden diese Bauten jedoch mehr und mehr. DieSeminarwoche widmete sich dem Thema dieser «ver-gessenen Stadt» und folgte den Spuren alter Handwerks-

kunst sowie traditioneller Konstruktionsdetails. Nebendem Austausch mit Experten vor Ort besichtigten dieStudierenden auch die osmanische Fachwerkarchitek-tur in Safranbolu, die 1994 in die Liste des unesco-Welt-kulturerbes aufgenommen worden ist.

Wooden TurkeyGriechisch-orthodoxesWaisenhaus auf Büyükade (Prinkipo)

Greek Orthodox orphanage on Büyükade (Prinkipo)

Tragwerksentwurf ivStrucCards-Entwurfsübung

Structural Design ivStrucCards design exercise

Links/ left:BenchArmierungReinforcement

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Vertiefungsfach «Architektur und Tragwerk»Anhand entwerferischer Methoden werden konstruktiveund tragwerkstechnische Fragen der Umsetzung unter-sucht. Der Fokus liegt auf dem Zusammenwirken von Entwurfsidee, Tragwerkskonzept und verwendetemMaterial und den damit verbundenen Besonderheitendes Konstruierens.

Wahlfach «Kraft Material Form»Das Zusammenspiel von innerem Kräftefluss, materia-lisierter Form und architektonischer Entwurfsidee wird unter dem Aspekt des zeitlichen Wandels im Ver-ständnis von Material und Wissenschaft sowie desExperimentierens betrachtet.

Wahlfach «Verhandlung struktureller Formen»Das Seminar konzentriert sich auf die zentralen Akteureder Betonarchitektur der 1930 bis 1950er Jahre, die ihre Projekte an der Grenze zwischen architektonischemEntwerfen und tragstrukturellem Modellieren ent-wickelten. Anhand von Texten, Konzepten und Bautenwerden die Arbeiten von Pier Luigi Nervi, OwenWilliams, Eduardo Torroja, Felix Candela, Ove Arup,Robert Maillart und anderen diskutiert.

Vertiefungsfach «Parametrischer Tragwerksentwurf»Der Kurs untersucht die Verwendung der Logik desinneren Kräfteflusses als gestaltendes Element imEntwurfsprozess. Die Formalisierung von Entwurfs-

ideen und die inhärenten geometrischen Bezie-hungen werden anhand parametrischer Modellierungassoziativer geometrischer Abhängigkeiten sowie physischer Modelle auf verschiedenen Massstabs-ebenen untersucht.

Major Course ‘Architecture and Building Structures’The influence of the construction process on the design of construction details and building structures is ex-plored. The focus is on the interplay of design idea, struc-tural concept and the specification of building materials.

Elective Course ‘Force Material Form’The course investigates the nexus among inner flow offorces, built form, and architectural design ideas, focusing on historic changes in the understanding ofmaterial, the emergence of scientific thinking, and the role of experiment in design.

Elective Course ‘Negotiating Structural Forms’The seminar focuses on key protagonists in concretearchitecture of the 1930–50s, who developed their projects at the threshold between architectural designand structural engineering. The work of Pier Luigi Nervi, Owen Williams, Eduardo Torroja, Felix Candela,Ove Arup, Robert Maillart and others is discussed in detail, drawing on texts, concepts and buildings.

Major Course ‘Parametric Structural Design’The course is focused on the use of the logic of the innerforce flow as the primary input for the design pro-cess. The formalization of design ideas and the inherentgeometric relationships with building structures areexplored using a parametric modeler of associative geo-metry, as well as physical models in varying scales.

Architektur und TragwerkBetonboot

Architecture and BuildingStructureConcrete boat

Andreas Thoma, Botian Li, Bo Cheng

Parametrischer Tragwerks-entwurfPolyvalent porosity

Parametric Structural DesignPolyvalent porosity

Andreas Thoma, Maja Zeller,Simon Zemp

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Forschung Research

Thermodynamischer MaterialismusZiel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines theo-retischen Rahmens im Hinblick auf die entwurfsorien-tierte Integration tragstruktureller und thermodynamischerPrinzipien in der Architektur. Die Annäherung an dieFragestellung erfolgt aus einer wissenschaftlichen und einerentwerferischen Perspektive. Das Projekt versteht sich als grundlegender Beitrag zur Definition eines neuen Para-digmas im zeitgenössischen architektonischen Denken.

Stoff und/oder FormWelche Grenzen bleiben, welche Aussichten tun sich auf, wenn für Konstruktionen oder Objekte aus Holz dasMaterial selbst verändert wird? In welcher Beziehungstehen stoffliche Form und Charakter des Stoffs? Überdie industriellen Möglichkeiten der Herstellung undVerarbeitung von Holz hinaus erforscht eine breit ange-legte Untersuchung die Möglichkeiten eines neuenMaterials im Vergleich zum reinen Naturstoff und stelltFragen nach einer neuen Logik der Holzform. In einem Sammelband sollen Positionen der Architektur,des Ingenieurwesens, der Konstruktionsgeschichte,Kunst, Philosophie und Anthropologie überlagert undals Rück- und Ausblick verdichtet werden.

Faltung im architektonischen EntwurfAusgehend von der Wechselwirkung räumlicher und trag-struktureller Eigenschaften der Faltung soll eine Ent-wurfsmethode ausgearbeitet werden, die auf ein effektivesZusammenführen von Architektur- und Ingenieur-denken bereits in einer frühen konzeptionellen Phase desEntwurfsprozesses ausgerichtet ist. Zur digitalen Um-setzung der Untersuchung wird ein parametrisches Werk-zeug basierend auf einer räumlichen Anwendung dergraphischen Statik entwickelt und durch Fallstudien aufunterschiedlichen Massstabsebenen getestet.

BenchDas Projekt erforscht das Zusammenspiel von Entwurf,Tragwerk und Fabrikation am Beispiel von Beton. Der Entwurf einer Sitzbank als skulpturaler, spannbe-

wehrter Stahlbetonkörper mit einer über drei Meterauskragenden Sitzfläche dient als Test. Alle hierfür not-wendigen Fabrikationsprozesse wie Schalung, Armie-rung, Betonarbeiten oder Nachspannung werden aus-schliesslich an der eth Zürich ausgeführt.

Thermodynamic MaterialismThe research project is intended to develop a theoreticalframework for integration of structural and thermo-dynamic principles into the design of architectural space.Approaching the challenge from a scientific and a

design perspective, the project aims to be a significantcontribution towards the definition of a new paradigmin contemporary architectural thinking.

Matter and/or FormWhat are the limits and what is the potential of construc-tions in wood if the material substance itself changes?What is the relationship between material form and ma-terial expression? Based on changes in the industrialproduction and processing of wood, the projects broadlyexplores the opportunities of new wooden material in comparison to wood as natural matter, as well as theresulting possibilities for a new logic in wooden con-structions. Moving forward and backward in time, theproject anthology superimposes and collates variouspositions in architecture, engineering, construction his-tory, art, philosophy and anthropology.

Folding for Architectural DesignThe research aims to develop a design method based on the interplay of spatial and structural properties offolding, effectively combining architectural and engi-neering thinking at an early conceptual stage of the designprocess. As a digital implementation of the research, a parametric tool is being developed based on spatialapplication of graphical statics and tested through case studies in different scales.

BenchThe project investigates the interplay of design, structureand fabrication technology using the example of concrete. To this end, the design of a sculptural, post-tensioned concrete bench that cantilevers over threemeters serves as a test. All of the relevant manufacturingprocesses – such as formwork, reinforcement, concretework or post-tensioning – are performed internally andexclusively at the eth Zurich.

Inst

itut

ITA

Departement Architektur

Joseph Schwartz

BenchÜberwachung des Mate-rialverhaltens während dem Vorspannen

Monitoring of material behavior during postten-sioning

ThermodynamischerMaterialismusStudie «Aushöhlen»

Thermodynamic Materialsim‘Hollowing’ study

Léa Boulic