Current members of the Chair of Structural Design:

• Prof. Dr. Jacqueline Pauli
• Dr. Federico Bertagna
• Dr. Lluis Ernique Monzo
• Dr. Ioannis Mirtsopoulos
• Dr. Yasaman Yavaribajestani
• Bartosz Bukowski
• Michele Capelli
• Simon Eisenlohr
• Philine Euler-Rolle
• Ursula Jaray
• Stefan Jos
• Leo Kleine
• Juan Orjuela Sepulveda
• Natalia Pieroni

Former members of the chair:

• Dr. Davide Tanadini
• Linus Schmitz

Final presentations of focus works from the summer session 2025 took place on 11th September 2025. 

Beschreibung 

Die Vorlesung Tragwerksentwurf IV wendet das in den Vorlesungen Tragwerksentwurf I-III erlernte Wissen auf bestehende Bauwerke an. 
Dabei betrachten wir Bestandsgebäude als funktionierende Einheiten, deren konstruktive Integrität bewahrt werden soll, ohne sie zu unantastbaren Museumsstücken zu erklären. Zentral ist dabei ein Verständnis für das Zusammenwirken der Tragwerksteile, deren Stärken und Schwächen einerseits, sowie den Auswirkungen von Umbaumassnahmen auf die tragenden Komponenten.

Die Vorlesungen soll Strategien aufzeigen, wie sinnvoll mit bestehenden Tragwerken umgegangen werden kann, ohne die Kreativität des Entwurfs einzuschränken.
 

Ziele

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Kurses sollten die Studierenden in der Lage sein:

1. Die Konstruktionsweisen typischer Schweizer Stadthäuser des 20. Jahrhunderts zu erkennen und zuzuordnen.
2. Das Tragsystem eines bestehenden Bauwerks anhand von Planmaterial zu analysieren und fehlende Informationen zu benennen.
3. Die Hauptursachen für Umbauten und deren Auswirkungen auf das Tragwerk zu kennen.
4. Alterungsprozesse von Baustoffen und deren Instandhaltung sowie Ertüchtigung resp. Verstärkung zu verstehen. 
5. Die baulichen Eingriffe in typische Stadthäuser statisch sinnvoll zu entwerfen.
6. Auswirkungen von Aufstockungen zu kennen und zusätzliche Lasten statisch sinnvoll anzuordnen.
    

Inhalt

Die Vorlesung konzentriert sich auf den Gebäudebestand der Schweizer Städte, vornehmlich auf das 20. Jahrhundert. An den in diesem zeitlichen Rahmen üblichen Konstruktionsweisen zeigt sie beispielhaft verschiedene Umbaumassnahmen auf, beispielsweise Umnutzungen, Einfügen neuer Öffnungen und Schächte (Lifte), entfernen tragender Wände sowie Anbauten und Aufstockungen. An beispielhaften realen Gebäuden werden diese Eingriffe diskutiert und die Entwurfsparameter abgesteckt. 

Begleitet werden die Vorlesungen von Übungseinheiten und Kolloqiuen, die den Vorlesungsstoff anwenden und veranschaulichen.

Eine letzte Vorlesung am Ende des Semestes widmet sich dem Thema des Tragwerksentwurfs im Hinblick auf einen zukünftigen modularen Rückbau (Design-to-Disassembly) sowie dem Tragwerksentwurf aus wiederverwendeten Bauteilen (Re-Use).

Formulas and Reference: 
01_Formelsammlung_TEIII-IV

Consultations:
Sign up sheet

The construction industry is responsible for about 40% of greenhouse gas emissions, highlighting the need for sustainable practices. To achieve the net-zero target by 2050 it is essential to focus on renovation and extension practices as well as new construction methods, especially in densely populated areas. However, effective renovation practices require a comprehensive understanding of the evolution of building structures over time. This paper discusses the historical development of different construction materials and methods from 1880 to the present, analyzing the key driving factors such as thermal insulation, seismic safety, and fire protection regulations. From the perspective of structural systems, buildings are categorized into three main categories. Through an analysis of the potentials and limitations of these different structural systems and building categories, this research aims to provide insights that will inform future targeted approaches in the renovation and extension of the existing buildings given their inherent capabilities.

https://www.research-collection.ethz.ch/entities/publication/ea5e8e4d-19b5-415f-9e06-b18c41e76832

Beschreibung

Die Lehrveranstaltung Tragwerksentwurf III ergänzt die Lehrveranstaltungen Tragwerkentwurf I und II in Bezug auf Baumaterialien und Konstruktionstechniken.

Ziel der Lehrveranstaltung ist die Vermittlung eines ganzheitlichen Verständnisses für den Entwurf von Tragwerken auf der Grundlage der in den vorangegangenen Semestern erworbenen Kenntnisse des statischen Gleichgewichts in Verbindung mit den mechanischen Eigenschaften der wichtigsten Baustoffe und den entsprechenden Konstruktionstechniken.
Die Lehrveranstaltung untersucht die Beziehung zwischen Architektur und Tragwerk durch die Einführung und Diskussion von Entwurfsparametern und deren Auswirkungen auf verschiedene Leistungskriterien. Zu den Leistungskriterien gehören neben statischen Aspekten auch Aspekte des Material- und Energieverbrauchs, die in direktem Zusammenhang mit Fragen des ökologischen Fußabdrucks stehen.

Die Lehrveranstaltung soll aufzeigen, dass bei der Planung von Bauwerken eine Vielzahl von Aspekten aus unterschiedlichen Disziplinen gleichzeitig berücksichtigt werden müssen. Dies führt zu einer Komplexität, die sich nur selten auf eine eindeutige "richtige" Antwort reduzieren lässt. Kritisches Denken und technisches Wissen müssen sich gegenseitig ergänzen. Die Lehrveranstaltung zielt darauf ab, die Werkzeuge zur Entwicklung dieser Fähigkeiten zu vermitteln.
 

Ziele

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Kurses werden die Studierende folgendes beherrschen:

1. Strukturelles Verständnis von Bauwerken und ihren Bauteilen sowie deren statisches Verhalten.
2. Erkennen, Beherrschen und Berücksichtigen von Entwurfsparametern als Teil des Entwurfsprozesses.
3. Entwurf statischer Systeme nach verschiedenen Leistungskriterien, einschließlich architektonischer, struktureller, konstruktiver und ökologischer Aspekte.
4. Materialgerechtes Entwerfen von Tragwerken.
5. Dimensionieren von Bauteilen aus unterschiedlichen Baustoffen.
6. Entwicklung von Konstruktionsdetails nach vorgegebenen statischen Schemata.
    

Inhalt

Nach einer kurzen Wiederholung der in Tragwerksentwurf I und II vermittelten Schwerpunkte, werden in Tragwerksentwurf III verschiedene tragende Elemente in ihrer Beziehung zueinander und in ihrer Beziehung zum architektonischen Raum hin untersucht.
Ausgehend von zweidimensionalen statischen Systemen wird in einer Reihe von fünf Vorlesungen die Funktionsweise der wichtigsten tragenden Elemente eines Gebäudes mit Hilfe von graphischer Statik und analytischen Methoden veranschaulicht.
Die Auswirkungen der Tragwerksperformance, der räumlichen Qualitäten, des Materialeinsatzes und des ökologischen Fußabdrucks werden anhand von Analysen von Gebäuden mit besonderer Qualität während des gesamten Kurses diskutiert.
Die Inhalte der Lehrveranstaltung werden durch fünf Übungseinheiten vertieft, in denen die Studierenden die Möglichkeit haben, das in den Vorlesungen erworbene Wissen anzuwenden und ihre Entwurfsfähigkeiten durch spezielle Entwurfsübungen unter Betreuung eines Tutorenteams zu verfeinern.

Formulas and Reference: 
01_Formelsammlung_TEIII-IV

Consultations:
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By 2050 at the latest, humanity must manage to step into an ecological age – an age in which it only consumes what is actually available to it, and in which all, absolutely all, material cycles are closed (including those of greenhouse gases). The period, leading up to then, will be marked by a tremendous transition, bringing seemingly enormous challenges, but simultaneously offering a unique opportunity to question everything that is not based on a fundamental physical law of the universe. Like many other things, the way we design, use, and dispose of our buildings will adapt to the new framework conditions. Structural design theory, on the other hand, is based on the basic physical laws of mechanics. From the material, through the construction process, to the building: for centuries, the locally accessible construction material and available artisans with their technical means and skills, in interplay with the local climate conditions, defined how buildings were constructed. Established knowledge of material properties, structural mechanics, and the relationships and interaction between them will remain valid and continue to constitute the backbone of structural design. Ideas, concepts, and utopias for a new generation of load-bearing structures can emerge on this basis.
 

Professur für Tragwerksentwurf

Prof. Dr. Jacqueline Pauli
Stefano-Franscini-Platz 1
8093 Zürich
Switzerland

assistenz.*pauli@arch.*ethz.*ch

Consultations:
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