Archiv des Autors: Frank Will

Ästhetische Hülle für regenerative Energie, Wasserkraftwerk Keselstraße, Kempten

Das neue Laufwasserkraftwerk an der Iller bei Kempten besticht seine Betrachter durch eine dynamisch-elegante Form. Die knapp 100 Meter lange skulpturale Hülle weckt eine Vielzahl an Assoziationen: von Walen über Wellen bis hin zu geschliffenen Flusssteinen. Das Kraftwerk ersetzt einen Bau aus den 50er Jahren und versorgt heute ca. 4000 Haushalte mit einer Leistung von rund 14 Gigawattstunden pro Jahr.

copyright by Konstruktionsgruppe Bauen AG

Der Bauherr, das Allgäuer Überlandwerk (AÜW) Kempten, forderte im Wettbewerb einen Hochbauentwurf, der sich in das denkmalgeschützte Ensemble der gegenüberliegenden ehemaligen Spinnerei und Weberei Rosenau harmonisch einpasst. Das Ergebnis ist ein mehrfach preisgekröntes Bauwerk: Es erhielt den Deutschen Architekturpreis 2011, den Deutschen Architekturpreis Beton 2010, den Deutschen Gewerbebaupreis 2010 und war in der Endauswahl für den internationalen Liechtensteinpreis für nachhaltiges Bauen in den Alpen 2010. Das Konzept des Architekturbüros Becker Architekten aus Kempten sah vor, die beiden Endpunkte Krafthaus (mit Generatoren und Transformator) und Staubalkenwehr (mit Rechenreinigungsanlage) über eine durchgängige Gebäudehülle zu verbinden. Ungefähr in der Mitte tauchte diese Hülle unter dem historischen Stahlfachwerkbogen des Kabelsteges hindurch. Trotz der Gesamtgröße sollte ein sehr differenziertes, organisches Gebilde entstehen,das sich einerseits an seine Umgebung angleicht, sich jedoch andererseits in seiner Ausformulierung als eigenständiges Bauwerk erfahren lässt.

Als die Tragwerksplaner der Konstruktionsgruppe Bauen AG, Kempten zu diesem Projekt hinzugezogen wurden, standen die Materialien noch nicht fest. Man entschied sich letzten Endes für eine Betonkonstruktion, um die komplexe organische Form umzusetzen, die die Anlage umschließt. Zuerst ermittelten die Bauingenieure mit Hilfe einer Handzeichnung, an welchen Stellen die Konstruktion auf die bestehende technische Anlage auflagern kann. Die Hülle wurde in sechs Abschnitte aufgeteilt, zum einen wegen temperaturbedingter Dehnungsfugen und zum anderen, weil die Dachauflager an bestimmen Stellen fest verankert und an anderen beweglich sein mussten. Im nächsten Schritt entwickelten die Ingenieure eine Rippenstruktur für die Betonkonstruktion. Sie sollte zum Gesamtbild passen, musste aber in sechs Abschnitte segmentiert werden können. Schließlich wurden Modelle der Betonhülle in Allplan Engineering geometrisch detailliert aufgebaut, um als Basis für die Bewehrungs- und Schalplanung zu dienen. Das Ergebnis ist ein monolithisches Betondachtragwerk aus frei gekrümmten Rippenbögen, geschwungen verlaufenden Wänden und gewölbten Dachflächen. Die größte freie Spannweite der Rippenbögen beträgt 9,3 Meter, die Dicke der Betonflächen
liegt zwischen 20 und 25 Zentimetern.

Mit dem Wasserkraftwerk an der Iller ist es gelungen, ein Bauwerk zu schaffen, das die Umgebung nicht beeinträchtigt sondern ästhetisch bereichert. Damit trägt es unter anderem auch dazu bei, Menschen für eine Versorgung mit regenerativen Energien zu begeistern. Das Iller-Kraftwerk ist Teil der Erlebniswelt Wasserkraft, das der Öffentlichkeit über einen durchgängigen Rad- und Gehweg entlang des Flusses zugänglich ist. Dieser Weg führt direkt zwischen der ehemaligen Weberei und dem neuen Kraftwerk hindurch und passiert dabei die beeindruckenden hohen Innenräume mit ihren Betonrippen. Ein Anblick, der Betrachtern den Eindruck vermittelt, sie befänden sich im Inneren einer modernen Kathedrale.

„Die organisch geformte Hülle des Wasserkraftwerks konnte mit Allplan Engineering sehr detailliert aufgebaut werden und stellte eine optimale Grundlage für Schal- und Bewehrungspläne dar.”
Andreas Möller Konstruktionsgruppe Bauen

Bei der Konstruktionsgruppe Bauen AG, Kempten findet man das gesamte Leistungsspektrum von der Objektplanung im Brücken- und Ingenieurbau über die Tragwerksplanung und der baustatischen Prüfung bis hin zur Bauleitung sowohl im Neubau als auch im Bestand. Die gutachterlichen Stellungnahmen und die Bauwerksprüfung im Brückenbau und im Hochbau runden das Leistungsbild der Konstruktionsgruppe Bauen AG ab. Im Bereich Tragwerksplanung Hoch- und Industriebau befasst sich die Konstruktionsgruppe Bauen mit allen Fragen rund um die Statik, Konstruktion und Bauleitung mit dem Ziel, wirtschaftliche Lösungen in  anspruchsvoller Planungsqualität zu erarbeiten.

PROJEKTINFORMATIONEN IM ÜBERBLICK
Gebäudetypologie: Wasserkraftanlage
Eingesetze Software: Allplan Engineering
Projektdaten:
Tragwerksplanung Hochbau: Konstruktionsgruppe Bauen AG, Kempten
Tragwerksplanung Tiefbau: RMD Consult, München
Architektur: Becker Architekten, Kempten
Bauherr: Allgäuer Überlandwerk AÜW Kempten
Baubeginn: November 2007
Fertigstellung: Juli 2010
Umbauter Raum: 3865 m3
Nutzfläche: 590 m2

© 11.2015 Allplan GmbH, Munich, Germany; © Fotos: Brigida González

Wolkenkratzer mit unkonventioneller Geometrie, Limmat Tower Dietikon, Schweiz. Mit dem 80 Meter hohen Limmat Tower hat das Schweizer Limmattal seinen ersten Wolkenkratzer bekommen, der zum Wahrzeichen der Stadt Dietikon, vielleicht sogar der ganzen Region, werden könnte. „Der Limmat Tower steht für Innovation, Einmaligkeit und Aussicht“, erklärt Maik Neuhaus, Leiter Entwicklungen bei der Halter AG, anlässlich des Spatenstichs im Juni 2013.

copyright by Synaxis AG, Zürich

In rund eineinhalb Jahren wurden die Rohbautenn vom Limmat-Tower und den weiteren Gebäuden auf dem Baufeld E im Gebiet Limmatfeld in Dietikon bei Zürich fertiggestellt. Seit 2002 entwickelt sich im Limmatfeld auf einem rund 90.000 Quadratmeter großen Areal ein neuer Stadtteil. Bis zum Jahr 2019 wird in den zahlreichen Liegenschaften der elf Baufelder Wohnraum für bis zu 3000 Einwohner und rund 600 Arbeitsplätze geschaffen. Die gesamten Investitionen betragen schätzungsweise rund 850 Millionen Schweizer Franken. Der Limmat Tower auf dem Baufeld E markiert den Eintritt in das neue Quartier. Um das Hochhaus gruppieren sich drei Solitärbauten, die unterschiedlich genutzt werden und mit Handschriften von drei Architekten in Erscheinung treten.

UNKONVENTIONELLE GEOMETRIE
Das markante Hochhaus mit 25 Obergeschossen hat eine unkonventionelle Geometrie. Der fünfeckige Gebäudegrundriss ist im Fassadenbereich in den Wohngeschossen vom 5. bis zum 25. Obergeschoss unterschiedlich gefaltet. Vor- und Rücksprünge wechseln sich ab. Dank der unkonventionellen Grundrissform genießen die Bewohnerinnen und Bewohner jeder Wohnung eine fantastische Aussicht in jeweils zwei Himmelsrichtungen. Auf den 20 Etagen sind 98 extravagante Apartments entstanden. Acht luxuriöse Penthouse- Wohnungen erstrecken sich über die obersten zwei Stockwerke des Limmat Towers und bieten von der privaten Dachterrasse eine atemberaubende Aussicht hoch über den Dächern von Limmatstadt. Im 10. und 15. Obergeschoss weist das Gebäude zudem Rücksprünge auf, das heißt der Gebäudegrundriss verkleinert sich ab diesen Ebenen. Sowohl die Faltung der Fassade wie auch
die Gebäuderücksprünge haben für die Bauingenieure eine große Herausforderung dargestellt.

DIE ENTWICKLUNG DES OPTIMALEN TRAGKONZEPTS
Der Limmat Tower ist ein Massivbau in Skelettbauweise. Die Tragstruktur besteht aus Stahlbetonstützen entlang der Fassaden und im Innern, sowie einem stabilisierenden Erschließungskern und Flachdecken in Stahlbeton. Gegründet ist der bis zu 28 Stockwerke hohe Baukörper mit einer kombinierten Pfahl- Plattengründung. Die großen Herausforderungen für die Bauingenieure zählt Robert Sigrist auf, leitender Ingenieur der Synaxis AG in Zürich:

„Aufgrund der Fassadenfaltung ist durch die Vor- und Rücksprünge an diversen Stellen keine
direkte Kraftdurchleitung möglich. Weiterhin sind bei den Gebäuderücksprüngen die Stützenkräfte jeweils abzufangen oder umzulenken. Und bezüglich des Brandschutzes muss bei Hochhäusern der Brandüberschlag durch die umlaufende Brüstung verhindert werden.“

Das gewählte Tragkonzept sollte die aufgezählten Randbedingungen auf möglichst einfache Art und Weise erfüllen.Die Bauingenieure verschoben daher die vormals innenliegend vorgesehenen Stützen an den Deckenrand und bildeten nur diejenigen Stützen als tragend aus, die in allen Stockwerken übereinander liegen. Die restlichen Stützen sind nicht tragend und werden lediglich als Fensteranschlag und zum Tragen der vertikalen Fassadenelemente benötigt. Die zwischen den Stützen stehenden Betonbrüstungen wurden umlaufend in Stahlbeton ausgeführt und mit den Stützen verbunden. Um die Stützenlasten im Bereich der Gebäuderücksprünge aufnehmen zu können, wurden im darunter liegenden Geschoss einzelne
Wohnungstrennwände tragend in Beton ausgeführt, um so die Last auf die tragenden Fassadenstützen zu führen.

„Die Zahl der Fehlerquellen ist mit der 3D-Visualisierung in Allplan Engineering im Vergleich zu 2D kleiner geworden. Dank der 3D-Visualisierung können wir erkennen, wenn etwas nicht bewehrt ist. In 2D ist das nicht so offensichtlich.”
Karl Heinz Hamel, Konstrukteur, Synaxis AG, Zürich

Der Limmat Tower wurde auch bezüglich Wind und Erdbeben statisch analysiert. Dabei wurden für die Aussteifung des Gebäudes jene Lift- und Treppenhauskerne berücksichtigt, die vom 2. Untergeschoss bis ins 25. Obergeschoss durchgehen. Die Kernwände umfassen einen inneren, fünfeckigen Ring und die daran anschließenden U-förmigen Querschnitte der beiden Treppenhäuser und der drei Lifte. Die statischen Analysen zeigten, dass der Lastfall infolge Wind die maßgebende Einwirkung darstellt, dieser aber mit den stabilisierenden Lift- und Kernwänden aufgenommen werden kann.

OPTIMALE BEWEHRUNG DANK 3D-VISUALISIERUNG
Die größten Herausforderungen für Bauingenieur Robert Sigrist und Konstrukteur Karl Heinz Hamel waren die Verbindungen, speziell in Hinblick auf statische Anforderungen und Bewehrung. Zum einen mussten die vorgefertigten Betonstützen mit den vor Ort erstellten Brüstungen, zum anderen der voraus gekletterte Kern mit den nachfolgenden, daran anschließenden Decken verbunden werden. „Dank der 3D-Visualisierung konnten diese anspruchsvollen Stellen räumlich dargestellt und optimal bewehrt werden“, erklärt Robert
Sigrist. Solche anspruchsvollen Stellen gab es in diesem Projekt einige. So blieben zum Beispiel durch die um den Kern angeordneten Schächte für Lifte und Treppenhäuser und die Aussparungen für die Steigzonen fast keine

Auflagerlängen mehr für die Decke übrig. Deshalb wurden an den Schächten so genannte „Wandfortsätze“ angeordnet. Das sind zusätzliche Wandscheiben als Auflager für die Decke. An Stellen mit großer statischer Beanspruchung – sowohl bei den Wänden wie im Bereich der Deckenanschlüsse an den Kern – erfolgte die Verwendung von Schraubbewehrungen und Endverankerungen. Ein spezielles statisches Highlight durften die Bauingenieure im Erdgeschoss bearbeiten: Über zwei im Untergeschoss verlaufende Fahrgassen mit einer Spannweite von knapp 19 Metern waren die darüber liegenden Wandscheiben wie bei einem Fachwerk gemäß dem Kräfteverlauf stark zu bewehren. Robert Sigrist berichtet mit  Begeisterung davon: „Eine Aufgabe dieser Art ist der Traum jedes Bauingenieurs!“ Dank der modellbasierten Erarbeitung der Schalungs- und Bewehrungspläne mit der Software Allplan Engineering und der Möglichkeit der 3D-Visualisierung konnte das Ingenieurbüro speziell die
anspruchsvollen Details optimal und baustellengerecht lösen. „Die Zahl der Fehlerquellen ist mit der 3D-Visualisierung im Vergleich zu 2D kleiner geworden“, berichtet Konstrukteur Karl Heinz Hamel über seine Erfahrungen und gibt auch noch ein Beispiel: „Dank der 3D-Visualisierung können wir erkennen, wenn etwas nicht bewehrt ist. In 2D ist das nicht so offensichtlich.“ Der Konstrukteur lässt uns aber auch an seinen Zukunftsvisionen teilhaben: „Ich denke,dass in einigen Jahren der Eisenleger mit dem auf ein Tablet geladenen Bewehrungsplan
die Bewehrung verlegen wird und laufend die Positionen löscht, die fertig verlegt sind. Und ich erwarte, dass wir Konstrukteure langfristig auf Großbildschirmen im Format A0 arbeiten werden.“ Wir sind gespannt, ob diese Visionen in fünf bis sechs Jahren Realität sein werden, oder ob sie sich bereits schneller erfüllen.“

PROJEKTINFORMATIONEN IM ÜBERBLICK
Schwerpunkt: Hochbau
Eingesetzte Software: Allplan Engineering
Projektdaten:
Bauherr: Halter AG Entwicklungen, Zürich
Totalunternehmung: Priora AG Generalunternehmung, Zürich
Architekt: huggenbergerfries Architekten AG, Zürich
Bauingenieure: Synaxis AG, Zürich

© 02.2016 Allplan GmbH, Munich, Germany; © Limmat Tower Dietikon; Entwickler: Halter AG, Architekt: huggenbergerfries Architekten AG, Zürich, Fotograf Beat Bühler