Die Menschen haben seit Jahrhunderten Kuppeln gebaut. Antike Völker wie die Römer nutzten ihre maurerischen Fähigkeiten – und ihr Wissen über den Bogen – um massive Kuppeln zu schaffen. Aber diese Kuppeln brauchten ebenso große Stützmauern, damit die gesamte Struktur nicht auf den Boden stürzte. Kurz gesagt, die riesigen alten Kuppeln waren schwer und mussten irgendwann versagen.
Geodätische Kuppeln sind anders. Sie haben nicht nur die Stärke einer starken Bogenform, sondern sind auch aus vielen Dreiecken zusammengesetzt. Kombiniert man Kuppeln mit Dreiecken, erhält man eine extrem haltbare Struktur. Dreiecke sind die stärkste Form, weil sie feste Winkel haben.
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Viel von dieser Haltbarkeit resultiert aus den Eigenschaften der Dreiecke, die die Superhelden der Formen sind. Dreiecke sind die stärkste Form, weil sie feste Winkel haben und sich nicht so leicht verformen.
Michael Busnick, Inhaber von American Ingenuity, der Kuppelhäuser verkauft, sagt, dass Dreiecke der Schlüssel zur Stärke von Kuppeln sind. „(Kuppeln) sind dreidimensionale Strukturen, die stabile Dreiecke verwenden, die sich Kugeln annähern, um mehrere lasttragende Pfade vom Punkt der Last zum Punkt der Unterstützung zu schaffen. Das Dreieck ist die einzige Anordnung von Strukturelementen, die in sich selbst stabil ist, ohne dass zusätzliche Verbindungen an den Schnittpunkten erforderlich sind, um eine Verformung der Geometrie zu verhindern.“
Mit anderen Worten: Übt man Druck auf eine Kante eines Dreiecks aus, so wird diese Kraft gleichmäßig auf die anderen beiden Seiten verteilt, die dann den Druck auf die angrenzenden Dreiecke übertragen. Durch diese kaskadenartige Druckverteilung verteilen geodätische Kuppeln die Spannung effizient entlang der gesamten Struktur, ähnlich wie die Schale eines Eies.
Das Muster dieser Dreiecke ist entscheidend für die Struktur der geodätischen Kuppeln. Um zu verstehen, warum, betrachten Sie zunächst ein einfaches vierseitiges Quadrat. Wenn Sie viele Quadrate senkrecht (im rechten Winkel) zueinander legen, können sie sauber in einer flachen Ebene liegen.
Das Gleiche gilt nicht für Fünfecke oder Sechsecke. Versuchen Sie, diese Formen auf die gleiche Weise flach zu legen wie das Quadrat, und es wird nicht funktionieren. Kippt man diese Formen jedoch nach innen in eine Kugel- oder Sphärenform, so passen die Seiten gut zu Tessellationen, die einfach Muster sind, die wiederholt werden können, um eine andere Form ohne Überlappung oder Zwischenräume zwischen den Formen zu schaffen. Und wie es der Zufall will, lassen sich Fünfecke und Sechsecke sauber in Dreiecke unterteilen, die die Grundlage für geodätische Kuppeln bilden und daher auch äußerst stabil sind.
Aus verschiedenen Mosaiken ergeben sich unterschiedliche Designs für Kuppelgebäude. Auf der nächsten Seite lesen Sie mehr darüber, wie Designs es einfacher – oder viel schwieriger – machen, Kuppeln zu bauen.