Fenster und Türen

Bogenfenster mit unsichtbaren Raffinessen

Text: Redaktion / Bilder: Roman Keller

HiLo ist das achte Modul im Experimentalgebäude NEST auf dem Campus der beiden Forschungsinstitutionen Empa und Eawag in Dübendorf. HiLo stellt ein Gebäudeexperiment dar und wurde im vergangenen Jahr fertiggestellt. HiLo steht für High Performance und Low Emissions. Dies für den Bau, die Einrichtung und auch für die Nutzung.

Forschung und Wirtschaft lernen voneinander

Mit der Unit erproben die Forschenden, wie das Bauen und der Betrieb von Gebäuden möglichst energie- und ressourcenschonend gestaltet werden können – und dabei gleichzeitig eine attraktive Architektur und einen hohen Komfort für die Benutzerinnen und Benutzer der Gebäude gewährleisten. Zudem sollen Industriepartner künftig die Möglichkeit haben, neue Bau- und Energietechnologien in temporären Gebäudemodulen – sogenannten Units – unter realen Bedingungen zu testen und weiterzuentwickeln. 

Ressourceneffiziente Betonstrukturen

HiLo besticht durch ein filigranes, geschwungenes Betondach und eine selbstlernende Gebäudetechnik: Im HiLo treffen Bauprinzipien aus dem Mittelalter auf Baumethoden der Zukunft. Besonders auffällig ist das doppelt gekrümmte Dach, das seine Tragfähigkeit aus der Geometrie und seinem zweischaligen Aufbau gewinnt. Angewandt wurden hierfür modernste Design- und Fabrikationsmethoden. Es besteht aus zwei Betonschichten, die durch ein Gitter aus Betonrippen und Stahlanker verbunden sind. Gebaut wurde es mit Hilfe einer flexiblen Schalung aus einem gespannten Seilnetz und einer Membran, auf die der Beton aufgespritzt wurde. Mit dieser Bauweise liessen sich gegenüber herkömmlichen Decken bis zu 70 % Material einsparen.
Das Gewölbe mit Aussteifungsrippen verleiht den dünnen Zwischendecken ihre Tragfähigkeit. Die eingesetzten digitalen Fertigungsmethoden ermöglichen es, Lüftung, Kühlung und Niedertemperaturheizung in die gerippte Gewölbedecke zu integrieren und damit weiteres Material und Volumen einzusparen.

Stahl und Metall – wesentliche Bestandteile

Mit von der Partie an diesem nicht alltäglichen Bauwerk war auch die Pletscher Metallbau AG, Schleitheim. «Wir wurden bereits sehr früh in die Entwicklungsprozesse dieses nicht alltäglichen Bauvorhabens eingeweiht und durften verschiedenste Stahl- und Metallbauarbeiten ausführen», sagt Reto Wetter, Inhaber und Geschäftsführer der Pletscher Metallbau AG, und fährt fort: «Neben den Unterkonstruktionen für das Betondach der anspruchsvollen, auskragenden Treppe, verschiedenen Geländern und der Terrassenkonstruktion sollen insbesondere die Glasfassaden, die an das gewölbte Betondach anschliessen, sowie die geschwungenen Einlagen aus Edelstahl erwähnt sein.»

Eine gewölbte, leichte Betonkonstruktion, wie sie hier realisiert wurde, benötigt zwangsläufig lastverteilende Abstützungen. Speziell delikat ist diese Angelegenheit im Bereich des Übergangs von der Verglasung zur Betonhaube, denn die eingesetzten Fassadenelemente sind nicht darauf ausgelegt, das Dach zu stützen. Vielmehr war in diesen Übergangszonen Bewegungsfreiheit gefragt. Hierfür entwickelte die Pletscher Metallbau AG in Zusammenarbeit mit den Architekten und Fachplanern spezielle Unterkonstruktionen. Diese bestehen jeweils aus im Radius verlaufenden, H-förmigen Kastenprofilen mit einer Form im Stil eines Pfeilbogens. Sie ermöglichen eine thermische Trennung, verbinden die Innen- und Aussenseite des gewölbten Betondachs und gewähren neben der notwendigen Bewegungsfreiheit auch ein Nachjustieren des Freiraums zwischen Decke und Fronten. «Speziell an diesen Unterkonstruktionen war», so Reto Wetter, «dass sie sich nicht nur in den Randzonen befinden, sondern das Betondach in gewissen Bereichen darüber hinaussteht. Hier galt es auch, den Kragarm des Betons abzufangen und den thermischen Wärmefluss von innen nach aussen zu unterbinden.»

 

«Speziell an diesen Unterkonstruktionen war, dass sie sich nicht nur in den Randzonen befinden, sondern das Betondach in gewissen Bereichen darüber hinaussteht. Hier galt es auch, den Kragarm des Betons abzufangen und den thermischen Wärmefluss von innen nach aussen zu unterbinden.» Reto Wetter, Inhaber und Geschäftsführer der Pletscher Metallbau AG

 

Pfosten-Riegel für die Stichbogen

Sämtliche Stichbogenfassaden sind als Pfosten-Riegel-Konstruktion gebaut. Der innere, tragende Teil aus Stahl, die Aussenhaut aus Aluminium. Dabei weist jeder Stichbogen unterschiedliche und sich im Verlauf verändernde Radien auf. Bewusst wurden die Ansichtsbreiten der Profile breit gehalten, um die erwähnten Bewegungen ohne sichtbare Veränderung des Rahmenanteils ausgleichen zu können. In einzelnen Elementen sind schaltbare Wärmeschutzgläser vom Typ SageGlass eingebaut. Sie ermöglichen selektive Beschattungen und die Steuerung der Lichtdurchflutung. Einzelne Abschlüsse sind auch als Brandschutzelemente der Klasse EI 30 gebaut. Für die Pfosten-Riegel-Elemente kamen Forster Thermfix vario HI und Thermfix vario EI30 zur Anwendung. Türen und Kippfenster wurden im System Forster Unico realisiert.

Zusammenarbeit

«Die Zusammenarbeit mit der Forschung hat unser Unternehmen weitergebracht, war aber auch fordernd», hält Reto Wetter fest. «Als spezieller Schritt erwies sich die Entwicklung eines flexiblen und verstellbaren Übergangs zwischen Betongewölbe und Fassadenelement. Es galt, verschiedenste dynamische Bewegungen und Kräfte aufzunehmen und zu neutralisieren. Hier haben wir mit den nachjustierbaren Schuhprofilen eine gut funktionierende Lösung gefunden.»
Insgesamt hat die Pletscher Metallbau AG rund 2400 Arbeitsstunden in das Vorhaben gesteckt. Auf die Frage, ob sich der Aufwand mit hohem Entwicklungsanteil gelohnt habe, meinte Reto Wetter: «Das technisch spezifische Know-how, das wir aus dem Projekt gewonnen haben, können wir bei weiteren Aufträgen einsetzen. Die enge Zusammenarbeit mit den Architekten, Forschern, Fachplanern und Ingenieuren hat uns weitergebracht. Dies alles sind Erfahrungen, die wir bei künftigen Projekten wieder einsetzen können und die uns vielleicht entsprechend von den Mitbewerbern abheben. So könnten wir uns auch weiterhin in dieser doch sehr wettbewerbsintensiven Branche behaupten.»  ■