Schörfling, Brisbane (pm) – Die rund 2.400 qm große Gebäudehülle besteht aus großformatigen, flachen und gebogenen Isolierglaseinheiten mit Höhen von über 7 m und Stückgewichten von bis zu 2,4 t. Konvexe und konkave Elemente mit engen Radien von lediglich 1 m beziehungsweise 1,5 m formen die organische Fassadengeometrie.
Ingenieurleistung hinter der Freiformfassade
Die ondulierende Glasfassade des Glasshouse Theatre übersetzt Bewegung – inspiriert vom Fließen des Brisbane Rivers – in eine anspruchsvolle technische Gebäudehülle. Um die gewünschte Transparenz und den Eindruck einer nahezu schwerelosen Gebäudehülle zu erreichen, wurde die gesamte Fassade von der obersten Geschoßdecke abgehängt. So konnten die tragenden Elemente der Unterkonstruktion so filigran wie möglich ausgeführt werden.
seele gelang es, ein statisch und konstruktiv höchst komplexes Tragwerks- und Montagekonzept zu erarbeiten, bei dem sämtliche Lasten an der obersten Decke hängend über das maximal reduzierte Fassadentragsystem kontrolliert über alle Stockwerke abgeleitet werden. Entscheidend war dabei die Beherrschung der temporären Zustände der Fassadenkonstruktion während der Montage. Der Dachstahlbau wurde via dem Fassadentragsystem mittels temporärer Gewichte in die finale Position gebracht, um eine sich ständig ändernde Verformung des Gesamtsystems während dem Einbringen des Glasgewichtes zu vermeiden. Durch diese hochkomplexe Abfolge konnte vermieden werden, dass die sehr steifen, gebogenen Glasscheiben während der Montage durch wechselnde Höhenzustände und die dadurch erzeugten Spannungen beschädigt werden. Mit dem fortschreitenden Einbau der Fassadenkonstruktion und des Glases wurde die temporäre Ablastung schrittweise reduziert und durch das reale Eigengewicht der Glasscheiben ersetzt.
Die Kräfte der Fassade wurde deshalb nicht nur für den Endzustand berechnet, sondern für sämtliche temporären Bauzustände, Lastfälle und Verformungsszenarien während der Montage. Das von seele entwickelte Vorspannkonzept war entscheidend für die Umsetzung der außergewöhnlichen hängenden, wellenförmigen Fassadenkonstruktion. „Durchbiegungsmessungen im Montageprozess ermöglichten die exakte Kalibrierung des Systems vor dem Einbau der Fassadenelemente. Die Verformungsmessungen bestätigten die prognostizierten Werte und die Wirksamkeit des Konzepts“, so Christoph Bauchinger, Leiter Technisches Büro von seele in Schörfling. Für die Ablastung kam ein mit der Dachstahlkonstruktion verbundenes Stahlseil in Kombination mit einem kalibrierten Kettenzug und einer Kranwaage zum Einsatz, jeweils mit einer Mindesttragfähigkeit von 3.000 kg. Dadurch waren eine kontrollierte Lasteinleitung und eine präzise Messung möglich. So konnte die Konstruktion kontinuierlich in ihren endgültigen Belastungszustand überführt werden.
Gebogene Glasscheiben als Bestandteil des Tragwerks
Die vertikale Lasten werden über raumhohe Stahlflachstähle und Zugstäbe in die Haupttragstruktur eingeleitet, während horizontale Kräfte über strukturelle Silikonverbindungen zwischen Glas und Tragwerk aufgenommen und mittels Ringträgern an die Betonzwischendecken weitergegeben werden. Die großformatigen Glaselemente werden dabei in den Zwischendecken horizontal geführt. Das Glas übernimmt damit nicht nur die Funktion der Gebäudehülle, sondern trägt aktiv zur Lastabtragung innerhalb des Fassadensystems bei. Um das Verhalten des Gesamtsystems exakt vorherzusagen, wurde die Tragwerksplanung in ein detailliertes dreidimensionales Modell integriert. Besonderes Augenmerk lag dabei auf der Abstimmung unterschiedlicher Verformungen von Stahl-, Beton- und Fassadenkonstruktion sowie auf der gezielten Einplanung von Redundanzen. Ergänzend wurde die auskragende Betonplatte mit einer exakt berechneten Vorwölbung ausgeführt, um die späteren Fassadenlasten auszugleichen.
Komplexität als Antrieb für Innovation
Mit dem Glasshouse Theatre entstand eine Gebäudehülle, deren technische Komplexität hinter einem scheinbar mühelosen architektonischen Ausdruck zurücktritt. Die fließende Transparenz der Fassade verdeckt dabei den hohen Entwicklungsaufwand, der erforderlich war, um die außergewöhnliche Geometrie, die anspruchsvollen Lastpfade und die langfristige Gebrauchstauglichkeit in einem funktionierenden Gesamtsystem zu vereinen. „Die millimetergenaue Fertigung der Stahlbauteile, die präzise Steuerung der Lastpfade und die sorgfältig abgestimmte Montagelogistik ermöglichten die Realisierung der komplexen Fassadengeometrie ohne Zwängungen oder unzulässige Verformungen“, so Projektleiter Martin Hartmann. Das Glasshouse Theatre zeigt nicht nur die gestalterischen und konstruktiven Möglichkeiten gebogenen Glases, sondern steht zugleich exemplarisch für die außergewöhnliche Ingenieurkompetenz von seele: Von der ersten Berechnung bis zur fertigen Gebäudehülle belegt das Projekt, dass sich selbst hochkomplexe Freiformfassaden sicher und präzise realisieren lassen.
Quelle: seele Unternehmensgruppe