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Integral planen

Integrale Planung ist derzeit der Schlüssel für zukunftsfähige Gebäude. Architekten und Ingenieure entwickeln von der allerersten Planung gemeinsam Fassade und Konstruktion, Heiz- und Lüftungsstrategien im Sinne von Ressourcenschutz, Energieverbrauch und Behaglichkeit.

Hintergrund des gemeinsamen Planungsprozesses 
»Vor drei Jahren ist der Büroleiter eines großen internationalen Architekturbüros auf mich zugekommen«, beschreibt Lutz Schöne den ersten Kontakt mit seinem vorgestellten Projekt. Es handelt sich um einen Verwaltungsbau mit einer Bruttogeschoßfläche von ca. 25.000 m2 bei einer Fassadenfläche von ca. 10.000 m2. Die Primärstruktur des Gebäudes ist als hölzerne Gitterstruktur konzipiert ist. Auf einer Freiform sollte eine modulare Fassade angeordnet werden, die aus insgesamt 2.800 Elementen, aufgeteilt in vier Typen sowie Sonderbereiche besteht. Neben verglasten Modulen waren transluzente, pneumatisch gestützte ETFE-Folienkissen und geschlossene opake Elemente, die teilweise mit aufgeständerten PV-Elementen belegt waren, für den Einsatz vorgesehen. An diesem Gebäude zeigt sich, welche Potenziale ein integraler Planungsprozess eines speziellen und komplexen Bauteils bei freien Gebäudegeometrien und hybriden Aufbauten birgt. Während die Architekten beim damaligen Entwurfsstand Zweifel hinsichtlich der bauphysikalischen Belange, insbesondere der Kondensatbildung, äußerten, führte die frühe Beteiligung der Ingenieure u.a. dazu, dass bereits im Entwurf auch Problematiken beim Schallschutz aufgezeigt werden konnten.

Zwei Jahre zuvor hatte das Team des Ingenieurbüros Leicht bereits einen Pavillon für die Olympischen Spiele in London mitentwickelt. »Der Entwurfshintergrund war, dass der Planungsprozess sich hauptsächlich um die Farbe rot drehte, die exakt dem CI des Unternehmens entsprechen musste. Dies war mittels Einfärben oder Bedrucken der ETFE-Folien nicht möglich«, erläutert Lutz Schöne die besondere Problematik. Als Lösung teilten die Planer die ETFE-Kissen und ordneten rot gefärbte Polycarbonatplatten zwischen den Ober- und Unterseiten der Kissen an. »Mit dieser Idee war das Potenzial von ETFE-Modulen durch die Integration von Bauteilen innerhalb des Kissens geboren«, führt er aus.

Bauphysikalische Aspekte
Der Input aus dem Londoner Projekt konnte nun auch auf den Verwaltungsbau übertragen werden. Die Ingenieure schlugen auch hier die Integration von Bauteilen – nämlich der Dämmebene in Form eines hoch dämmenden Stegplattensandwichs – in die ETFE-Kissen vor, und markierten damit den Eintritt des Büros in den eigentlichen Forschungs- und Planungsprozess. Es wurden nicht nur die ursprünglichen Probleme der Kondensatbildung und des Schallschutzes gelöst, sondern zugleich erhielt das Bauteil durch die Integration neue Eigenschaften. »Über die Addition der Einzeleigenschaften der zusammengesetzten Bauteile bringt die neue Konstruktion einen zusätzlichen Mehrwert ein. Wir haben die Stegplatte in der Mitte des Elements platziert, um die Kondensatbildung in den Griff zu kriegen. Am Ende hatten wir den positiven Effekt, dass die Polycarbonatplatte die Horizontalkräfte aus dem Kissen aufnimmt. Der Lastabtrag ermöglichte erst die Modularisierung der Elemente. Umgekehrt schützt die ETFE-Folie die Polycarbonat-Platte vor der UV-Strahlung und erhöht somit die Beständigkeit des Bauteils.«

Formgebung und Ästhetik
In einem weiteren Aspekt der Planung zeigt sich das Potenzial der integralen Detailplanung hinsichtlich der Konstruktionshöhe bzw. des Gesamtquerschnittes. Der klassische Ansatz zum Aufbau der Konstruktion war zu Beginn der Planung, die einzelnen Funktionen in Schichten additiv anzuordnen. Das ergab eine Aufbauhöhe von rund 1,40 Meter bei einer Modulgröße von 2,00 Metern. »Auf einer Serviette wurde Anfang 2015 erstmals die Idee festgehalten«, schmunzelt Lutz Schöne, »dass die veschiedenen Bauteile ineinander greifen könnten, um Bauhöhe einzusparen. Mit den Architekten gemeinsam weiterverfolgt, führte dieser Ansatz dazu, dass die Installationen in der mittleren Ebene des Holzquerschnitts platziert wurden, wo dieser weniger beansprucht ist und zugleich durch Ebenenverschiebungen die Kreuzungspunkte einfacher zu gestalten waren. Der integrale Planungsansatz führt also nicht nur zur Material- und Querschnittsoptimierung, sondern auch zu einer klaren und eigenständigen Ästhetik.«

Teamwork
Um gemeinsam im Team mit Planern und ausführenden Firmen an einem Detail zu arbeiten, ist eine gute Kommunikation und Planungsgrundlage notwendig. »Unser Glück war, sehr früh ein Büro hinzugezogen zu haben, das sich ausschließlich mit dem Geometriemodell beschäftigte«, erläutert Schöne die Vorgehensweise. Von den ersten Planungen bis zur Fertigung stand das so gewonnene parametrisierte, geometrische Modell allen Planungs- und Ausführungsdisziplinen zu Verfügung. Es wurde auch für die Erstellung sämtlicher Zuschnitts- und Fräsdaten für die Glas- und ETFE-Elemente genutzt.

Zusätzlich zur rein technischen Umsetzung muss zum Gelingen einer gemeinsamen Detailplanung eines Bauteils nach Schöne aber auch ein Paradigmenwechsel bei den Planungsbeteiligten stattfinden: »Differenzierendes und integrierendes Denken stehen nicht in Konkurrenz zueinander, sie sind auch nicht besser oder schlechter. Entwicklungstheoretisch stehen sie vielmehr in einem kontinuierlichen Wechsel und bedingen einander.«

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