momentum magazin für Bauingenieure präsentiert von Ernst & Sohn
Gespräch

„Der wirklich geniale Ingenieur ist poetischer Denker“

Karl-Eugen Kurrer im Gespräch mit momentum

Karl-Eugen Kurrer im Gespräch mit momentum (Foto: Sylvia Rechlin)

Dies ist keine Home-Story. Karl-Eugen Kurrer ist international ausgewiesener Historiograph der Baustatik und Bautechnik, er leitet seit 1996 den Berliner VDI-Arbeitskreis „Technikgeschichte“ und ist Chefredakteur der Zeitschriften „Stahlbau“ und „Steel-Construction – Design and Research“ im Verlag Ernst & Sohn. Jetzt hat er mit der 2. grundlegend überarbeiteten und erweiterten Auflage seiner bereits gleich bei Erscheinen international hymnisch rezensierten „Geschichte der Baustatik. Auf der Suche nach dem Gleichgewicht“ so etwas wie die Summa der Baustatik vorgelegt. Anlass genug zu einem momentum-Gespräch mit ihm, von dem Sie hier den ersten Teil lesen.

momentum: Herr Kurrer, mit der zweiten, grundlegend überarbeiteten Auflage Ihrer „Geschichte der Baustatik“ legen Sie etwas wie die Summa der Baustatik vor. Ein Anspruch, dem die erste Auflage auch so noch nicht gerecht wurde. Da fehlte etwa das große Kapitel zur Erddrucktheorie. Warum?

Kurrer: Die erste Auflage des Buches stützt sich im Wesentlichen auf meine Tutorentätigkeit, die am Anfang stand, damals an der TU-Berlin am Fachgebiet Statik der Baukonstruktion. Weil der Statik-Lehrstoff nicht besonders gut verdaubar ist und die Studenten immer fragten warum und wozu, wollte ich nicht darauf antworten, „weil es für die Klausur relevant ist“, sondern ich wollte ihnen den Entwicklungsverlauf der Statik als spannende Suche nach dem Gleichgewicht von Tragwerken, nicht an der Strichstatik und nicht am Modell, sondern an konkreten Tragwerken klarmachen. Also Didaktisierung durch Historisierung war das Konzept …


Aber Ihre statische Initiation haben Sie doch schon in Stuttgart gehabt …

Karl-Eugen Kurrer

Karl-Eugen Kurrer (Foto: Sylvia Rechlin)

Ja, ich war ja in der Staatsbauschule Stuttgart (der heutigen Hochschule für Technik), habe da Ingenieurbau studiert und habe mich da natürlich für die geschichtliche Entwicklung schon interessiert. Das war aber unspezifisch, eher ein allgemeines Interesse an der Geschichte. Das hing eigentlich auch mit der Studentenbewegung zusammen, mit der allgemeinen Politisierung und mit der geschichtlichen Bewegung „auch des Denkens“ in den einzelnen Wissenschaften.

Im Studium an der Ingenieurschule war das praktisch nur Anwendung und ich wollte mehr wissen. Ich wollte mehr Begründungswissen und dieses auch historisch durchleuchten. Allerdings hatte ich damals noch nicht so genaue Vorstellungen, aber ein tieferes Interesse an Geschichte war schon vorhanden, eben durch die Politisierung, durch die Auseinandersetzung mit der Kriegsgeneration über das Dritte Reich, über die Restauration in der Bundesrepublik Deutschland usw.


Aber das bringt uns ab von der Frage nach der im ersten Buch fehlenden Erddrucktheorie

Die Erddrucktheorie gehörte damals einfach noch zum Stoff der Statik. Nach den 70er Jahren mit der Hochschulreform, mit der Transformation der Ingenieurschulen in Fachhochschulen, wurde sie aus dem Statik-Curriculum genommen. Wir hatten es noch, und die Nachfolger in der Fachhochschule hatten es nicht mehr. Es wurde ausgelagert und so zum alleinigen Gegenstand der Geotechnik, bzw. früher sagte man Grundbau und Bodenmechanik, und dem wurde es zugeschlagen. Früher gehört es zum Korpus der praktischen Baustatik. Mit der Gewölbetheorie ist es übrigens das gleiche.


Die Erddrucktheorie, die also in den 70ern den bekanntlich etwas radikalen Curricula-Reformen zum Opfer fiel, war ja kein sehr alter Hut, oder?

Sie ist gute 300 Jahre alt.


Und wie sah es vor der Geburtsstunde dieser Theorie aus? Als 1578 der Senat von Venedig das ausschreibt, was dann zur Rialto-Brücke wurde, ging es ja doch auch um die Bodenverhältnisse in der Stadt, wie Sie in Kapitel 4 (Vom Gewölbe zum Bogen) schreiben. Und bei der Filiation in Gestalt der Nürnberger Fleischbrücke auch …

Bild 1. Albertis geometrische Proportionsregeln für Gewölbebrücken

Bild 1. Albertis geometrische Proportionsregeln für Gewölbebrücken (Bild: Verlag Ernst & Sohn)

Da gab es sogar schon sehr genaue Vorstellungen. Die wurden in Konstrukten von Regeln, die in Zahlen und Zahlenverhältnissen ausgedrückt wurden, beschrieben. Das war so eine Art geometrische Statik wenn Sie so wollen, eine Proportionslehre, ähnlich wie in der Architektur. Bei Alberti finden sich nicht nur genaue Beschreibungen wie sich ein Gewölbe beim Ausrüsten verhält oder wie es sich beim Ausweichen der Widerlager verhält, sondern auch Proportionsregeln für Brückengewölbe (siehe Bild 1) – und das im 15. Jahrhundert. Aber es gab auch eine Proportionslehre im Grundbau. So habe ich in den „Zehn Büchern über Architektur“, die Vitruv vor 2000 Jahren geschrieben hatte, gefahndet, was er über Bodenverhältnisse sagt. Und siehe da: Dort finden sich schon verbal Formeln beschrieben. Also etwa, dass eine Mauer nach unten immer um ein Zehntel dicker werden müsse. Die Architekten und Ingenieure verfügten also schon seit gut 2000 Jahren über eine Proportionslehre auch im Grundbau.


Die aber jetzt, wenn man es wissenschaftstheoretisch sieht, keine Empirie war oder doch?

Es waren mathematische, sprachlich sehr präzise gefasste empirische Regeln. Zu Vitruvs Zeit kannte man noch nicht den Kraftbegriff, aber die Kraftwirkung kannte man natürlich. Das Hebelgesetz war seinerzeit schon bekannt. Aristoteles hatte vor Vitruv darüber gearbeitet – auch das habe ich in meinem Buch kurz dargestellt. Dasselbe gilt für Archimedes, der seiner Zeit weit voraus war. Was Vitruv betrifft, so hat er an drei Stellen die Wirkung des Erddrucks beschrieben und das hat er sehr genau gemacht.


Wie kam es dann zur eigentlichen Erddrucktheorie?

Bild 2. Von Vauban 1699 entworfene Stützmauer mit Strebepfeiler für die Festung Ypern

Bild 2. Von Vauban 1699 entworfene Stützmauer mit Strebepfeiler für die Festung Ypern (Bild: Verlag Ernst & Sohn)

Die erste Erddrucktheorie stammte von Bullet kurz vor 1700. Wichtiger aber ist, dass mit dem Festungsbau im Barock als Frankreich im Gefolge der Erbfolgekriege sein Territorium sichern musste, Vauban geometrische Regeln für Profile von Stützmauern aufstellte (siehe Bild 2); er wusste sehr genau um den Erddruck, um die Schäden im Gründungsbereich und um deren Sanierung. Auch als Chefingenieur Ludwig des XIV. erstellte Vauban für seine Genieoffiziere Vorschriften zum Bau von Stützmauern.


Sie beschreiben im Kapitel mit der schönen Überschrift: „noch immer Empirie“ die Geschichte William Edwards und des dreimaligen Brückeneinsturzes in Pontypridd/Wales, Das dürfte ja wirklich Empirie gewesen sein …

Bild 3. Pontypriddbrücke mit jeweils drei zylindrischen Aussparungen im Kämpferbereich

Bild 3. Pontypriddbrücke mit jeweils drei zylindrischen Aussparungen im Kämpferbereich (Bild: Verlag Ernst & Sohn)

Eine Gewölbebrücke, unglaublich kühn. Edwards ordnete zylindrische Aussparungen in den Bogenvierteln im Kämpferbereich an (siehe Bild 3). Zu dieser Lösung hatte er sich über die Empirie herangetastet. Er hatte die Erfahrung gemacht, dass ohne die Aussparungen der Bogenscheitel nach oben geschoben wurde. Solche Versagenszustände waren schon im 18. Jahrhundert bekannt, Systematisiert wurden sie nicht in England, dem Land des praktischen Empirismus eines Hobbes, Locke und Hume, sondern in Frankreich. Dort herrschte noch immer der Rationalismus von Descartes vor, der die Welt aus einem Prinzip ableitete und eine mathematisierte Weltbeschreibung begünstigte. So ist es nicht verwunderlich, dass die Baustatik im Frankreich des 18. Jahrhunderts in Gestalt der Erddruck-, der Gewölbe- und der Balkentheorie das Licht der Welt erblickte.


Wie hat man sich das denn aber nun bei der Gründung der Rialtobrücke vorzustellen. Der mittelalterliche Baumeister eines Kirchturms etwa hat ja auch deutlich massiver gebaut, als mit heutigen Berechnungen erforderlich. Galt das für den Tiefbau der Renaissance auch so, oder war das schon wissenschaftlicher?

Bild 4. Zur Gewölbetheorie Coulombs

Bild 4. Zur Gewölbetheorie Coulombs (Bild: Verlag Ernst und Sohn)

Es gab durchaus schon im 16. / 17. Jahrhundert Fortschritte, also in der Epoche zwischen dem Mittelalter und der Spätrenaissance. Aber eben aufgrund von geometrischen Vorstellungen und natürlich auch einer Quantifizierung von Erfahrung. Balthasar Neumann etwa hat keine Gewölbe berechnet, obwohl um 1700 erste Ansätze existierten. Doch waren diese viel zu grob, um die Empirie ersetzen zu können. Sie haben sich erst nach Coulombs Mémoire aus dem Jahr 1773 in Gestalt der sog. Kantungstheorie langsam durchgesetzt. Diese Theorie geht u.a. davon aus, dass sich im Gewölbe für kleine Widerlagerverschiebungen nach außen drei Gelenke ausbilden (siehe Bild 4, Fall 3). Statisch liegt ein bestimmtes System vor, bei dem die Gewölbeteile sich als Starrkörper gegeneinander verkanten, mithin die Fugen an bestimmten Stellen aufklaffen. Die Lage dieser klaffenden Fugen konnte Coulomb rechnerisch bestimmen. Den Ansatz der Grenzgleichgewichte hatte Coulomb aus seiner Erddrucktheorie übernommen. Dies ist ein Zustand, wo das System gerade noch stabil ist und im nächsten Moment, wenn eine Fliege draufsitzt, versagt. Damit reduzierte Coulomb das Problem auf ein statisch bestimmtes Problem, das gewissermaßen auch eine praktikable Lösung der Suche nach dem Gleichgewicht darstellt. Und es ist eine statisch bestimmte Aufgabe. Aber: verhält sich die Erde so brav? Erde ist ja ein komplizierter Baustoff. Coulomb fasste das Problem mathematisch als Extremwertaufgabe der Differenzialrechnung auf. Mit dieser mathematischen Methode rückte er auch dem Gewölbeproblem zu Leibe. Wobei meine Behauptung ja ist, dass Coulombs Erddrucktheorie mathematisch klarer herausgearbeitet ist als die Gewölbe- und die Balkentheorie. Deshalb wurde seine Methode zur Bestimmung des Erddrucks später zu Recht als klassische Erddrucktheorie bezeichnet, die in den letzten 200 Jahren oftmals kritisiert…


… und auch heute noch weiterentwickelt wurde.

Bild 5. Bestimmung des aktiven Erddrucks E nach Coulomb

Bild 5. Bestimmung des aktiven Erddrucks E nach Coulomb (Bild: Verlag Ernst & Sohn)

Ja, als Abschätzung. Coulombs klassische Erddrucktheorie ist letztlich nur einfache Statik. Man kann etwa für rollige Böden den aktiven Erddruck (siehe Bild 5) und den viel größeren passiven eingrenzen, die genannten Werte sind nichts anderes als Grenzgleichgewichtszustände. Dazwischen befindet sich irgendwo der Ist-Zustand der durch Erddruck belasteten Stützmauer. Das ist modernes Ingenieurdenken. So lässt sich sagen, dass die klassische Erddrucktheorie tatsächlich eine Referenztheorie des modernen Bauingenieurs ist. Sie hat das Werden dieser Profession und ihr Selbstverständnis wesentlich geprägt. Der Bauingenieur ist also nicht nur aus einer Abspaltung des Baumeisters entstanden, sondern ist in erster Linie Produkt des Ancien Régime. So hat sich der moderne Bauingenieur aus den Militär-Ingenieurcorps Frankreichs entwickelt, spielte dort wirklich eine Schlüsselrolle in der Bautechnik des 18. Jahrhunderts. Diese Ingenieure gestalteten mit ihren Erdbauten, Chausseen und Brücken sowie Festungsanlagen das Landschaftsrelief des absolutistischen Zentralstaates und wirkten auch außerhalb Frankreichs als Vorbild.


Herr Kurrer, in Ihrem Buch machen Sie etwas, was in der Geschichte der Bauliteratur alles andere als selbstverständlich ist. Bei Ihnen sind alle technischen Informationen immer auch integrierte Geistesgeschichte und sie sind mit ihr verquickt bis in die Lebensläufe hinein, wo Sie dann noch den Einfluss des Kartesianismus, der protestantischen Arbeitsethik oder was es jeweils sei, verdeutlichen.

Ja, mir geht es um die Einbettung des technischen Denkens und der technischen Wissenschaften in den gesellschaftlichen Zusammenhang.

 

Karl-Eugen Kurrer (r.) und Burkhard Talebitari (l.) im momentum-Gespräch

Karl-Eugen Kurrer (r.) und Burkhard Talebitari (l.) im momentum-Gespräch (Foto: Sylvia Rechlin)

Aber sind Sie da nicht Rufer in der Wüste – heute womöglich mehr denn je?

Ich weiß es nicht, aber ich habe es auf diese Art umgesetzt, weil ich nur so Geschichte interessant finde. Das ist reale und lebendige Geschichte. Die hat mit Menschen zu tun, die hat mit menschlicher Gesellschaft zu tun, die hat etwas mit Kommunikation zu tun, die hat etwas mit Schulenbildung zu tun, mit Politik. Eine solcherart begriffene Geschichte hat auch mit dem philosophischen Denken und der Sprache zu tun. Es ist manchmal sehr schön zu sehen, wie diese Ingenieure – beispielsweise im 19. Jahrhundert – geschrieben haben. Man gewinnt dadurch auch zur eigenen Sprache ein neues Verhältnis. Auch die historische Begriffsbildung, die sich heute normiert hat besaß noch in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts eine erzählerische Komponente – Ähnliches trifft auch für das technische Bild zu: Vergleicht man die technischen Bilder in den Mechanik-Bücher Julius Weisbachs aus den 1850er-Jahren mit den von Alois Riedler kultivierten Maschinenzeichnungen um 1900, so fällt der Zug zur Normierung der technischen Zeichnung buchstäblich ins Auge. Um die Jahrhundertwende gehörte die Anfertigung handkolorierter Zeichnungen bereits der Vergangenheit an. Mit der computergefertigten technischen Zeichnungen ist die Erinnerung daran gleichsam gelöscht. Das führt auf die Frage nach dem Verhältnis von Technik und Kultur, die in den 1920er-Jahren debattiert wurde. Ein lohnenswerter Ansatz vertrat der ehemalige Braunschweiger Statikprofessor Heinz Duddeck vor 20 Jahren als er der Verschmelzung von Technik- und Kulturwissenschaften das Wort redete.

 Das ist wichtig, aber es ist auch unmöglich. Sie sagen ja an einer Stelle, Wissenschaft wird sinnlich und Poesie wissenschaftlich. Das ist ein schöner Traum, aber philosophisch gedacht, wird das nicht gehen, weil Technik keine Kultur hervorbringen kann, solange wir Kultur von Kultus herleiten …

Aber in letzter Instanz ist Technik Grundlage der Kultur…

 Vorschlag: Wollen wir noch mal zur Empirie springen? Vielleicht kann man das dann da auch klären. Auf Seite 224, wo sie mit dem Abschnitt „Immer noch Empirie“ beginnen, findet man den Ansatz zu einer Empirie-Kritik, die ja bei Ihnen immer auch da ist. Und klar dürfte sein, dass es absolute Empirie nicht geben kann. Goethe spricht an einer Stelle von der „zarten Empirie“ … und da könnten wir zu dem Topos von der Suche nach dem Gleichgewicht überleiten, das ja eigentlich ein U-Topos ist.

Das ist richtig. Im realen Sinne gibt es kein Gleichgewicht. Es ist eine Modellvorstellung, eine utopische, natürlich. Es ist immer eine Bewegung. Gleichgewicht ist, das schreibe ich ja auch so, gefrorene Bewegung. Im Sinne einer lebendigen Baustatik gibt es kein Gleichgewicht. Auch Häuser bewegen sich, wenn auch in kleinen Schritten. Der Boden „arbeitet“, er gibt nach. Selbst historische Bauten, die vor 300 Jahren errichtet wurden, können sich noch heute setzen. Diese Aussage bezieht sich nicht nur auf die Mikro-Ebene, im Atombereich, sondern auf den makroskopischen Bereich. Dort können wir Bewegung nachweisen und messen. Bauwerke sind also nicht tot. Es bilden sich Risse, es stellen sich immerzu neue Gleichgewichtszustände ein. So ist auch Bauwerken das Historische auf elementare Weise eingeschrieben.

Wenn man jetzt mal versuchsweise Gleichgewicht mit Harmonie gleichsetzt, was jeder Ingenieur wie jeder Philosoph einem um die Ohren hauen würde, aber wenn wir das jetzt einfach mal machen, dann kommt man doch auch zu der Frage, ob Harmonie, die ja auch immer etwas gesellschaftlich Abhängiges ist, nicht in gewisser Weise auch der Mode unterworfen ist. Die Vorstellungen der Musik von Harmonie sind ja quer durch die Jahrhunderte auch sehr, sehr unterschiedlich. Was wir heute als harmonisch empfinden, war einmal dissonant … und nun sprechen Sie ja auch von der Komposition der Konstruktion, da sind ja Zusammenhänge. Und insofern gäbe es dann ja auch das Thema Statik und Mode …

Dies trifft in dem Sinne zu, als dass man heute mit der Computerstatik sozusagen alles rechnen kann. Das steht wiederum in engem Zusammenhang mit dem Übergang vom infiniten zum finiten Element in der angewandten Mathematik und der Baustatik. Wenn wir seit Eulers Zeiten gewohnt sind, aus einem Kontinuum ein unendlich kleines Teil herauszuschneiden und die Gleichungen des Gleichgewichts ableiten, so geht man heute von immer feineren finiten Elementen aus.

Bild 6. Finite Elemente der Göltzschtalbrücke

Bild 6. Finite Elemente der Göltzschtalbrücke (Bild: Verlag Ernst & Sohn)

Mit der irrsinnigen Leistungsfähigkeit von Computern werden die Grenzen von der Makro- zur Mikrophysik immer weiter vorgeschoben, weil heute sehr feine Netze generiert werden können. Diese müssen nicht mehr händisch eingegeben werden wie noch vor 50 Jahren, sondern werden von Algorithmen erzeugt. So können relativ scharfe Ecken modelliert und Aussagen über das Verhalten des Kontinuums an solchen diskontinuierlichen Stellen getroffen werden. Das ist einer der Gründe, weshalb praktisch alles berechenbar ist. Selbst komplizierte Mauerwerksstrukturen, wo natürlich durch Tests abgesicherte Materialgesetze mit vielen Materialparametern besonders wichtig sind. Das habe ich im Buch am Beispiel der Göltzschtalbrücke dargelegt (siehe Bild 6). Dort musste ein nichtlineares Gleichungssystem mit 190000 Unbekannten iterativ gelöst werden, um den Spannungszustand zu ermitteln. Früher bereitete schon die Lösung eines linearen Gleichungssystems mit vier Unbekannten praktisch Schwierigkeiten, weil man sich oft verrechnen konnte …


Und das ist die Nichtlinearität als Prinzip, die dann auch ästhetische Grundlage für den Aufbau Ihres Buches ist?

So ist es. Ich habe ja gesagt, dass dies mit dem eidetischen Charakter des Ingenieurdenkens zusammenhängt. Es ist dieses Moment, wo Wissenschaft sinnlich und Poesie wissenschaftlich wird. Darauf will ich eigentlich hinaus, auf den Blick aufs Ganze, dass man sich ein Bild von etwas macht, von einem Vorgang, das ist das Wertvolle. Denken wir mal an die Doppelhelix von Watson und Crick, die ein solches Bild im Kopf hatten. Aber dieses Denken in Bildern wird beeinträchtigt durch die von mir ja auch kritisierte Bilderflut. Durch computerbasierte Simulation können unendlich viele Bilder erzeugt werden, bloß welches Bild ist wichtig? Welches Bild hat eine Erkenntnisfunktion? Sie müssen ja auch wie bei diesen endlosen Zahlenkolonnen, die sie vorher hatten und die nunmehr ins Bild umgesetzt werden, da müssen Sie sich ja auch Gedanken machen, welches der 100 Bilder das wichtigste ist. Und da geht es um das Assoziative, um das nichtlineare Verknüpfen, nicht um das, was man Querdenken nennt, nicht um das lineare Denken, nicht um das folgerichtige Denken, nicht um die Logik und Konsequenz…


… eben um poetische Prozesse.

Absolut. Gleichsam poesieförmiges Konstruieren. Im Grunde genommen ist der Ingenieur, der wirklich geniale Ingenieur – wie beispielsweise Jörg Schlaich – poetischer Denker. In dessen Streben nach Ganzheitlichkeit kommt dem Denken in Bildern, dem Eidetischen jedenfalls relativ nahe.


Herr Kurrer, haben Sie vielen Dank für dieses Gespräch!

Lesen Sie auch den zweiten Teil des Gesprächs „Die Verschränkung von Erkennen, Gestalten und Verantworten“.

Das Buch

Kurrer, Karl-Eugen
Geschichte der Baustatik. Auf der Suche nach dem Gleichgewicht
2., stark erweiterte Auflage

Cover-Kurrer-2015

Wann setzte das statische Rechnen im Entwurfsprozess ein? Beginnend mit den Festigkeitsbetrachtungen von Leonardo und Galilei wird die Herausbildung baustatischer Verfahren vorgestellt. Neu in der 2. Auflage: Erddrucktheorie, Schalentheorie, FEM, historische Lehrbuchanalyse.

Lesen Sie hier einige Rezensionen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leserkommentare

  1. Brigitte u. Alf Schreier sowie Maria Kurrer | 13. Februar 2016

    Glückwunsch, lieber Karl-Eugen zu deinem gelungenen Werk

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Datum 29. Januar 2016
Autor Burkhard Talebitari
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