Nachhaltig in

die Zukunft – mit Bauwerken aus Stahl

Der Begriff »Nachhaltigkeit« hat eine schon fast beliebig zu nennende Verbreitung gefunden, wird er inzwischen doch in den unterschiedlichsten Zusammenhängen und sogar für Produkte und Verfahren verwendet, deren Entwicklung und späterer Einsatz eher das Gegenteil vermuten lassen. Selbstverständlich gab und gibt es entsprechende Zertifizierungen sowie Beratungsstellen, wie etwa die Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen, die Informationen vermitteln, bei der Einordnung von Materialien und Gebäuden helfen und damit für Orientierung zu sorgen versuchen. Das ändert aber leider nur wenig an der Tatsache, dass es offenbar noch immer relativ einfach ist, jedes Erzeugnis als »irgendwie« nachhaltig zu bewerben und anzupreisen. Um solche Etikettierungen sachkundig hinterfragen zu können, bedarf es freilich einer grundlegenden, einer gewissermaßen allgemeingültigen Definition, wie sie nicht zuletzt Wikipedia anbietet: »Nachhaltigkeit ist ein Handlungsprinzip zur Ressourcen-Nutzung, bei dem eine dauerhafte Bedürfnisbefriedigung durch die Bewahrung der natürlichen Regenerationsfähigkeit der beteiligten Systeme (vor allem von Lebewesen und Ökosystemen) gewährleistet werden soll.« Ein bisschen konkreter gefasst, heißt das, wiederum nach Wikipedia, es müssen drei Leitstrategien zumindest vorhanden sein, und zwar »Suffizienz: Verringerung von Produktion und Konsum«, »Effizienz: ergiebigere Nutzung von Material und Energie« und »Konsistenz: naturverträgliche Stoffkreisläufe, Wiederverwertung, Müllvermeidung.«

Wie Bauwerke aussehen können oder eben sollten, die auf Basis dieser drei Leitstrategien konzipiert und errichtet werden, veranschaulichen nun die nachfolgenden Seiten, beginnend mit dem Innovationszentrum Curio in Künzelsau, einem Forschungsbau von expressiver Außenwirkung, dessen Entwurf auf dem Prinzip der räumlichen Faltung beruht. Das Museum of the Future in Dubai reiht sich hier nahtlos an, indem es über eine augenförmige Gestalt und eine Stahl-Diagrid-Struktur verfügt, die zu realisieren einen neuen Ansatz in der digitalen Planung erforderte: Besonderheiten, die erklären, warum es heute als ein stolzes Symbol für Fortschritt und Innovation bezeichnet wird. Und das Paracelsus-Bad in Salzburg ist schließlich ein vorbildliches Beispiel für die Integration moderner, zeitgenössischer Lösungen in einen historischen Kontext, wobei die primär im Innern zu erlebende »perfekte Welle« unter ästhetischen wie funktionalen Aspekten ein wahrlich beeindruckendes Deckenelement verkörpert. Bauwerke aus Stahl sind also generell nachhaltig, wie die drei Projekte unzweifelhaft zeigen, denn sie erfüllen per se alle erwähnten Kriterien – in der Gegenwart bereits ohne irgendwelche Einschränkungen und deshalb sicherlich auch in Zukunft. Zum Ausklang des Monats Dezember wünschen wir Ihnen frohe Festtage und einen guten, erfolgreichen Start ins Jahr 2023. Und bleiben Sie gesund!

Elisabeth Wiederspahn

Projekte | Produkte | Verfahren 35 Akku-Schlagschrauber mit wenig Vibration und robustem Design 36 Exzellenz Award in drei Kategorien für Optimum Projekt 38 Einhundert Reinraumtore für Pharmariesen 39 Innovation und höchste Qualität 40 Neuheiten zum Bohren, Fräsen und Sägen 41 Nachhaltige Überdachungen und witterungsbeständige Schutzfolien 42 Stahl verbiegen im Namen Mozarts in Salzburg 43 Ästhetik und Funktionalität: die neue Eissportanlage in Bruneck in Südtirol Aus Wirtschaft und Verbänden 44 Förderpreise für hervorragende Forschungsarbeiten 45 Ingenieurhilfe beim Ukraine-Wiederaufbau 46 Ingenieurbaupreis des Deutschen Stahlbaus für Salzach-Brücke 47 Label-System für Grüne Leitmärkte

Veranstaltungen 48 40. Deutscher Stahlbautag in Berlin 49 bauma 2022 50 wer macht was 55 Impressum

Obermeyer Group und Reinhold Würth Innovationszentrum Curio in Künzelsau

Am 28. September 2022 fand die offizielle Einweihungsfeier des »Reinhold Würth Innovationszentrum Curio« am Stammsitz der Adolf Würth GmbH & Co. KG im baden-württembergischen Künzelsau statt. Das rd. 75 Mio. e (Investitionsvolumen) schwere Bauvorhaben stellt auf rd. 15.500 m² modernste Labore, Arbeitsplätze und Werkstätten für die firmeneigene Forschung und Entwicklung bereit.

Entwurf

Innovativ ist nicht nur das, was in dem neuen Forschungsbau entwickelt wird. Innovativ ist auch die von Obermeyer entworfene polygonale und expressive Form des Neubaus. Der Entwurf, der auf dem Prinzip der räumlichen Faltung der geforderten Funktionen beruht, sah zwei sich ergänzende Baukörper vor. Die beiden Gebäude stehen im Dialog zueinander und formulieren zur angrenzenden Straße eine attraktive Platzsituation. Großzügige Sitzund Treppenanlagen, die in die bewegte topographische Situation eingepasst sind, bieten attraktive Aufenthaltsbereiche für Mitarbeiter und Besucher.

Zentrum für Befestigungstechnik

Im Erdgeschoss des drei-, in Teilen viergeschossigen Hauptgebäudes sind Chemielabore, das Elektroniklabor sowie die Zentralwerkstatt untergebracht. In den beiden Obergeschossen befinden sich multifunktionale Büroflächen und eine IoT-Versuchswerkstatt. Die einzelnen Funktionsbereiche ordnen sich dreiecksförmig um einen gemeinsamen Innenhof. Das durch eine dreieckige Stahl-Glas-Dachkonstruktion überdeckte Foyer dient als zentrales Erschließungselement der öffentlichen und nicht öffentlichen Bereiche.

Stahl-Glas-Dach des Foyers

Die dreiecksförmige Öffnung der Stahlbetondecke folgt der Raumbegrenzung und hat eine Basis von 36,5 m. Die Schenkellängen betragen 34,5 m bzw. 22,6 m.

Das wabenförmige Stahltragwerk ist F30-brandschutzbeschichtet und in Würth-Rot lackiert.

Der Trägerrost folgt parallel den Betonkanten und bildet insgesamt 21 Kreuzungspunkte. Die sich dadurch ergebende verglaste Dreiecksfläche umfasst eine Fläche von 400 m².

Im Nordosten ist sie auf 3,5 m hochgestellt. Das entspricht einem Neigungswinkel der Verglasung von 7°. Das primäre Stahltragwerk des Trägerrostes besteht aus 15 mm dicken, kastenförmig zusammengeschweißten Flachstählen, welche ein Tragprofil von 150 mm × 770 mm ergeben.

Die auf dem Stahlträgernetz aufliegende Pfosten-Riegel-Tragkonstruktion (Querschnitt 56 mm × 125 mm bzw. 56 mm × 75 mm) weist, im Gegensatz zur primären Stahlkonstruktion, ein rechtwinkliges Raster auf. Bei der Verglasung selbst handelt es sich um Dreifach-Isolierglas mit einer Sonnenschutzbeschichtung, welche mit additionalem Siebdruck in RAL 9016 (Verkehrsweiß) versehen ist. Die in die Unterseite der Stahlträger integrierte linienförmige LED-Beleuchtung des Foyers ist neutralweiß (4000 K).

Ausbildung eines Knotenpunkts ©

BauHErr

Adolf Würth GmbH Co. KG, Künzelsau arcHItEktur/GES amtplaNuNG

Obermeyer Gebäudeplanung, München tra GWErkSplaNuNG

Obermeyer Gebäudeplanung, München tG a FACT GmbH, Böblingen

VErkEHrSplaNuNG

Obermeyer Infrastruktur, München

BaupHySIk

Obermeyer Group, München; GN Bauphysik, Stuttgart

BraNDS cHutz

Obermeyer Gebäudeplanung, München; CEconsult, Schwäbisch Hall a uSSENaNla GEN K3 – LandschaftsArchitektur, Villingen-Schwenningen

Nebengebäude

Das zweigeschossige Nebengebäude, welches über einen gläsernen Verbindungsgang an das Hauptgebäude angebunden ist, beinhaltet eine große Werkshalle und Labore für unterschiedlichste Test- und Versuchsaufbauten. Form- und Materialsprache greifen die des Hauptgebäudes auf. Unter anderem ist hier eines der weltweit leistungsfähigsten Testzentren für Befestigungstechnik mit eigenem zertifizierten Dübellabor untergebracht.

WEItErE INformatIoNEN

Obermeyer Group D-80686 München Tel.: +49 (0)89/5799-0 info@obermeyer-group.com www.obermeyer-group.com

BoDENGutacHtEr

BFI Zeiser, Erlwangen

WErkStatt/l aB orplaNuNG Fahrion Engineering GmbH. & Co. KG, Kornwestheim

StaHlBau Lamparter GmbH. & Co. KG, Kaufungen

Gla SStEG Krähe & Wöhr, Pleidelsheim

Buro Happold Museum of the Future in Dubai

Lange vor seiner Eröffnung im Februar 2022 eroberte das Museum of the Future bereits die Herzen der Einwohner Dubais sowie die der Besucher aus der ganzen Welt. In der Nähe des Finanzzentrums der Stadt steht das neue Wahrzeichen mit seiner dramatischen augenförmigen Struktur und seiner Edelstahlfassade als stolzes Symbol für Fortschritt und Innovation.

LED Beleuchtungen heben die maßgeschneiderten Glasfenster hervor, die ein von Scheich Mohammed bin Rashid Al Maktoum, dem Herrscher Dubai verfasstes Gedicht, in Form arabischer Kalligrafie abbilden. Die Schrift, die seine Vision für die Stadt beschreibt, verkörpert die Aufgabe des Museums als Inkubator futuristischer Ideologien und Technologien.

Das Unmögliche möglich machen

Die Dubai Future Foundation legte ihre gewagte Vision eines hochmodernen Ausstellungsgebäudes dar, welches Energieeffizienz priorisiert, eine geschickte Nutzung des Ausstellungsraums bietet und eine Zertifizierung mit LEED Platin ermöglicht.

Der Entwurf von Shaun Killa stellte das Ingenieurteam von Buro Happold vor die Aufgabe, ein realisierbares Tragwerkskonzept zu entwerfen, das mit allen anderen kritischen Aspekten des Gebäudes vereinbar war, ohne vom ursprünglichen Entwurf abzuweichen. Dabei galt es, ein ausgewogenes Verhältnis zwischen einem höchsteffizienten Materialeinsatz, der Baubarkeit und der Gebäudeintegration zu finden.

»Angesichts der eiförmigen Gestalt des Gebäudes lag es nahe, zunächst die Prinzipien von Schalentragwerken zu erforschen«, erklärt Tobias Bauly, Projektleiter bei Buro Happold. »Wir zogen dann Schalenkonstruktionen aus Beton, Stahlplatten und auch ungewöhnlichere Optionen wie Holzschalen in Betracht.«

Ein tragendes Schalenelement für die äußere Oberflächenform erwies sich bei den Berechnungsmodellen als effektiv und konnte vor allem sicherstellen, dass die Ausstellungsbereiche im Inneren ohne Stützen auskommen. Nach umfangreichen Analysen wurde eine Stahl-Diagrid-Struktur als die praktikabelste Option aufgrund von Leistung, Baubarkeit und – unerwartet

– Logistik ausgewählt. Die Lage des Gebäudes mitten in der Stadt erforderte einen Puzzleansatz, da jedes Bauteil nur so groß sein durfte, dass es immer noch auf den innerstädtischen Straßen transportiert werden konnte.

Der nächste Schritt, die tatsächliche Geometrie eines jeden Elements zu entwickeln, war eine scheinbar unlösbare Aufgabe. Dabei mussten die Integration der Stockwerke, die Dicke der Fassade und die thermischen Anforderungen, die von der Kalligrafie inspirierten Fenster sowie weitere geometrische und disziplinäre Anforderungen berücksichtigt werden.

Digitales Design – über Grenzen gehend Als Begriffe wie »digitales Twinning« und die verbreitete Verwendung von BIM noch in den Kinderschuhen steckten, erprobte das Team genau diese Prinzipien.

»Das Konzept für die Form des Gebäudes war eine Herausforderung, aber die Umsetzung der verschiedenen Disziplinen, um eine hochleistungsfähige Ausstellungseinrichtung zu schaffen, war dann eine ganz andere Herausforderung«, sagt Tobias Bauly. »Wir mussten eine Reihe von digitalen Designtools entwickeln, um Shaun Killas Vision zu verwirklichen.«

Daher wurde ein maßgeschneiderter Algorithmus entwickelt, der die theoretisch optimale Anordnung für die Stahl-Diagrid-Struktur »wachsen« ließ. Dazu gehörten Idealwerte wie ein gemeinsamer Elementdurchmesser, um eine einheitliche Fassadendicke zu gewährleisten, die Beschaffung zu erleichtern und die Kosten zu senken. Mit einem einzigen Elementdurchmesser wurden auch die Verbindungskonstruktion und der Herstellungsprozess optimiert und im Sinne der Transportlogistik eine Reihe von Elementlängen festgelegt. Diese ermöglichten auch die Verwendung von gebogenen Elementen. Der Algorithmus generierte Tausende theoretisch mögliche Geometrien, bevor er konvergierte und den endgültigen Entwurf lieferte. Von der Festlegung der endgültigen Geometrie des Diagrids und der Wahl der Bauteildimensionen bis hin zur Fertigung und Montage der Stahlkonstruktion wurde weder ein Elementdurchmesser noch eine Elementlänge verändert.

Die Zukunft modellieren Fast zwei Jahre verbrachte Killa Design damit, einen vollständigen digitalen Prototypen des Gebäudes zu entwickeln.

Das digitale Modell entwickelte sich zu einem umfassenden 3-D-Modell des Gebäudes, mit dem die traditionellen Arbeitsweisen auf den Kopf gestellt wurden.

»Üblicherweise liefern die Teams in der Vorplanung nur konzeptionellen Input. Aber beim Museum of the Future wollten wir einen neuen Ansatz verfolgen und alle Planer von Anfang an in das digitale Modell einbeziehen«, sagt Bauly. »Ein Designteam von fast 40 Personen, die sich alle in diesen frühen Phasen beteiligen, ist eine Herausforderung, dadurch konnten die typischen Qualitäts- und Zeitrisiken, die in späteren Bauphasen auftreten, beseitigt werden.«

Das digitale Prototypmodell war auch für die Bestimmung der Fassade des Gebäudes vorgesehen.

Die Hülle besteht aus 1.024 mit Edelstahl verkleideten, glasfaserverstärkten Kunststoffpaneelen (GFK), die in Größe und Form einzigartig sind und in die über 10.000 maßgeschneiderte Glasscheiben integriert wurden.

Anhand des Modells wurden die Kalligrafie-Fenster auf der Oberfläche des Gebäudes positioniert. So konnten Form, Größe und Positionierung der Schriften angepasst werden, um sicherzustellen, dass die Diagridkonstruktion nicht durch die Fenster sichtbar ist oder das Tageslicht ausblendet.

Die Glasplatten wurden vor Ort behandelt und mit Wasserstrahlschneidern in individuelle Formen geschnitten, bevor sie in die GFK-Platten eingesetzt wurden.

»Bedenken hinsichtlich der Durchführbarkeit der digitalen Schnittmuster für die verschiedenen Glasformen konnten ausgeräumt werden. Als die analytische Modellierung eingerichtet war, konnten die Wasserstrahlschneidemaschinen einfach den bereitgestellten Daten folgen, so dass es keine Rolle spielte, ob die Stücke identisch oder alle unterschiedlich sind. So konnten wir die Glasformen genau auf die Kalligrafie des Künstlers Mattar Bin Lahej abstimmen.«

Der Schwerpunkt auf »modularem Bauen« ist ein neuer Vorstoß in der Branche und die Fassadenplatten des Museums sind ein großartiges Beispiel für einen modularen Ansatz. Das Fräsen der Formen für die Fassadenpaneele war für jedes Paneel ein identischer Herstellungsprozess, der jedoch jedes Mal auf anderen geometrischen Daten beruhte. Auch die Öffnungen im Chassis, in die das Glas eingesetzt wird, und die lasergeschnittenen Formen des Edelstahls, der mit dem Chassis verklebt wird, sind geometrische Variationen, die zusammen ein modularisiertes Gesamtsystem bilden. »Ohne die digitalen Konstruktionsdaten, die die Effizienz der Fertigung bei einem so stark variierenden Produkt sicherstellten, wären die Fassadenelemente in ihrer jetzigen Form einfach nicht realisierbar gewesen«. des Bauwerks bei Tag und bei Nacht

Das »E« in ESG Angesichts der Vision des Bauherrn, dass das Gebäude die Bedeutung künftiger Innovationen und die Notwendigkeit des Umweltschutzes symbolisiert, standen die Energieeffizienz selbst und die Verwirklichung eines nachhaltigen Gebäudedesigns im Vordergrund. Um ein energieeffizientes Gebäude zu realisieren, wurde die Energiemodellierung in den digitalen 3-D-Prototyp integriert und ermöglichte die Interaktion zwischen allen technischen und architektonischen Disziplinen in Echtzeit. Dies bedeutete, dass der Entwurf geändert werden konnte, um Energieeinsparungen zu erzielen und das auf eine ganzheitliche und integrierte Weise.

Die Bereiche der kalligrafischen Verglasung wurden durch parametrische Skripte bestimmt, um den Energieverbrauch zu optimieren – dabei wurden Wärmegewinnung, Lichteinfall in das Museum und Auslegung des HeizungLüftung-Klima-Systems abgestimmt.

Dank dieser Änderungen und der sehr hochwertigen Verglasung, verhindert die Fassade den Wärmedurchlass von außen besser als die gesetzlichen Anforderungen in Dubai es vorsehen und lässt dennoch genügend Tageslicht in das Gebäude. Dadurch konnte die Innenbeleuchtung weiter reduziert werden.

Das Museum of the Future verfügt über eine eigene grüne Energiequelle. Ein Solarpark versorgt das Gebäude mit Strom und deckt so 30 % des Strombedarfs ab.

Durch die energieeffiziente Gestaltung konnte der Energieverbrauch im Vergleich zu einem herkömmlichen Ausstellungsgebäude ähnlicher Größe um bis zu 50 % gesenkt werden.

Die Energieeffizienz wird im Betrieb des Gebäudes fortgesetzt. Die Dubai Future Foundation hat weiter auf den geschaffenen digitalen Grundlagen aufgebaut, indem sie dieselben Projektinformationen, die aus dem digitalen Prototyp gewonnen wurden, für den Betrieb des Gebäudes übernommen und weiterentwickelt hat. Es wurde mit Sensortechnologie ausgestattet, wodurch das Projekt seinem »digitalen Zwilling« einen Schritt näher kommt –ein Begriff, der zu Beginn des Projekts noch fast unbekannt war.

Ein früherer Parkplatz wurde in eine grüne Oase im Herzen der Stadt umgewandelt. Das Museum selbst liegt auf einem begrünten Hügel, der die Frontund Back-of-House Funktionen des Hauses beherbergt. Die Bemühung, den Wasserverbrauch zu minimieren, führte zur Entwicklung eines kreativen Grauwasser-Recycling-Systems. Das Abwasser aus dem Gebäude und den Wasserspielen wird zur Bewässerung des grünen Hügels und der umliegenden Bäume verwendet, während ein Kreislaufsystem dafür sorgt, dass das abfließende Wasser wieder aufgefangen wird.

Um das umweltfreundliche Projekt weiter zu fördern, wurde beschlossen, keine öffentlichen Parkplätze zur Verfügung zu stellen. Alle Besucher sind angehalten, zu Fuß oder mit öffentlichen Verkehrsmitteln anzureisen. Neue Fußgängerüberwege, die direkt an das U-Bahn-System von Dubai angebunden sind, wurden ebenfalls geschaffen, um die weitere Nutzung von Autos zu vermeiden und Besuchern die Möglichkeit zu geben, das Museum in den heißen Sommermonaten überdacht zu erreichen.

Ein sicheres Gebäudeumfeld

Je komplexer die Struktur eines Gebäudes ist, desto größer ist die Zahl der Gesundheits- und Sicherheitsrisiken beim Bau. Bei einer so unorthodoxen Gebäudeform brachte dies eine Reihe von Herausforderungen. BIM half bei der Überwindung dieser Probleme, indem es dem Designteam und dem Bauunternehmen ermöglichte, den Ablauf der Bauarbeiten festzulegen, die bauablaufbedingten Verformungen rechnerisch vorherzusagen und Vergleiche zwischen den eingetretenen Verformungen vor Ort und den virtuellen Modellen anzustellen.

Der Hauptbauunternehmer des Projekts, BAM International, hat die Digitalisierung und weitere Innovationen durch eigenen Baupraktiken und Subunternehmer weiter vorangetrieben. »BAM knüpfte während des Baus da an, wo wir aufgehört hatten, und das