Benjamin Schöfer
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ILEK Chicago Exkursion – Tag 7
Am 7. Tag unserer Exkursion haben wir uns im Millennium Park, getroffen. Der Park, der ursprünglich als Rangierbahnhof genutzt wurde, ist heutzutage vor allem bekannt durch den Jay Pritzker Musikpavillon von Frank Gehry und die "Bohne", eine auf hochglanzpolierte Edelstahlskulptur des britischen Künstlers Anish Kapoor, die den offiziellen Namen "Cloud Gate" trägt. Nach der Besichtigung des Parks und eine kurzen Mittagspause haben wir uns dann auf den langen Weg zur Northwestern University gemacht. Die Universität ist wie unsere Universität in Stuttgart in zwei Teile gespalten. Ein Teil befindet sich in der Innenstadt in der Nähe des Chicago River und ein Teil nördlich von Chicago im Vorort Evanston, zu dem wir unterwegs waren. Wir waren an diesem Tag zu einem Symposium eingeladen, bei dem neben unseren Betreuern vom ILEK auch Eric Keune von SOM, Thomas Mozina von Perkins + Will, Tom Jacobs von Krueck + Sexton und Laurence Booth von Booth Hansen Vorträge über Chicagos Hochhäuser, Innovationen im Leicht- und/oder Hochhausbau und diverse andere Themen hielten. Nach dem Symposium durften wir an einem Dinner im Cohen Commons Saal der Universität teilnehmen und hatten die Möglichkeit uns mit den verschiedenen anwesenden Professoren der NWU und den Architekten auszutauschen. Nach diesem sehr herzlichen Abend hat sich ein Teil der Gruppe entschlossen noch auf einen Absacker die Signature Lounge (eine Skybar im 96. Stock des John Hancock Center) zu besuchen, von wo aus man einen atemberaubenden Blick über das nächtliche Chicago und auf den Lake Michigan hatte.  

Deutscher Stahlbau. Gut beraten.Deutscher Stahlbau. Gut beraten.

Neubau der europäischen Zentralbank, Frankfurt am Main

AUSZEICHNUNG

Architekt: Coop Himmelb(l)au Wolf D. Prix und Partner ZT GmbH

Laudatio
Der signifikante, 185 Meter hohe Hauptsitz der Europäischen Zentralbank besteht aus zwei prismatischen Teilbauwerken, die aufgrund ihrer Schlankheit allein nicht standsicher sind. Durch eine höchst anspruchsvolle, fachwerkartige, räumliche Stahlkonstruktion werden die beiden Teilbauwerke zu einem gemeinsamen Tragwerk verwoben. Die Kopplung der beiden Hochhausteile mit einer sichtbaren und räumlich erlebbaren Stahlkonstruktion ist eine innovative Hybridbauweise und stellt höchste Ansprüche an Tragwerksplanung, konstruktive Gestaltung, Bauablauf und präzise Montage.
Beim Neubau der Europäischen Zentralbank kommt die Leistungsfähigkeit des Baustoffs Stahl zur vollen Geltung.

Erläuterungstext von Bollinger und Grohmann Ingenieure:

Einführung
Im vormals industriell geprägten Frankfurter Ostend war, bis zu ihrer Schließung 2004, Martin Elsässers Großmarkthalle (1928) für Obst und Gemüse das dominante bauliche Zeichen. Mit einer Länge von 250 m, 51 m Breite und 23,50 m Höhe, bzw. 46 m an beiden Ecktürmen, gleicht die ehemalige Großmarkthalle einem horizontalen Hochhaus. Auf dieses denkmalgeschützte Bauvolumen zu Füßen der neuen EZB nahm der Entwurf der Wiener Coop Himmelb(l)au Architekten explizit Bezug.

© Paul Raftery


Von Anfang an wurden die österreichischen Architekten von Bollinger + Grohmann in allen Belangen der Tragwerksplanung und der Konstruktion der Atriumfassade beraten. Drei bauliche Elemente - der gläserne Doppelturm, die historische Großmarkthalle und das verbindende Eingangsbauwerk - galt es miteinander zu verweben. Das Ergebnis ist eine gewaltige Gegenüberstellung von höchst eigenständigen und auch gegensätzlichen Baumassen, Funktionen wie auch Formen: Historie trifft auf Zukunft, "Groundscraper" versus "Skyscraper", Stahlbeton und Stahlbau neben einem aufwendig gestaltetem Mauerwerk und in den gläsernen Fassaden spiegeln sich geschlossene Formen.

Konstruktion und Gestaltung des Doppel-Büroturms
Ohne die Anforderungen der Sanierung und den Umbau der denkmalgeschützten Großmarkthalle zu unterschätzen, galt das Hauptaugenmerk von Bollinger + Grohmann der Errichtung des 185 m hohen Nordturms und seines 165 m hohen südlichen Pendants. Das beide Türme verbindende 175 m hohe gläserne Atrium, von Architektenseite als "vertikale Stadt" bezeichnet, stellte eine weitere Herausforderung dar. Vorteilhaft war, dass die 26 m voneinander entfernten Innenfassaden der beiden Türme zum Atrium hin eben und vertikal sind. So konnte das Atrium für 5 Expressaufzüge und 4 Umsteigeplattformen konsequent genutzt werden. Durch diese Verlagerung wurde die erforderliche Tiefe der Stahlbetonkerne pro Turm, einschließlich Erschließung, Treppen und Technikschächten, auf sechs Meter reduziert. Der Nachteil einer mangelnden Aussteifung der Türme lag dabei auf der Hand. Die Antwort darauf war eine Kombination beider Türme zu einem Aussteifungssystem, unter Einbeziehung des Atriums. Stahlstreben und –träger in den Plattformen wirken zusammen mit den Stahlbetonkernen der Türme als ein räumliches Fachwerksystem. Die Kerne fungieren als Gurte dieses Systems, die Plattformträger und Streben als Pfosten wie auch Diagonalen. Damit vergrößerte sich die statische Höhe des Aussteifungssystems von 6 m auf ca. 32 m. In Längsrichtung werden beide Türme über die Stahlbetonkerne des jeweiligen Turms ausgesteift. Aufgrund der exzentrischen Lage der beiden Türme im Grundriss und der überhängenden Fassadengeometrie entstehen sowohl aus Eigengewicht  als auch aus Windbeanspruchung Torsionsmomente, die ebenso von dem Aussteifungssystems aufgenommen werden.

Entwicklung der Strebengeometrie
Die Steifigkeit des räumlichen Fachwerksystems wird wesentlich durch die Anzahl und Lage der Streben definiert. Um eine optimale Lösung, für das von Liften und Brücken durchzogene Atrium zu finden, wurden mit Hilfe eines parametrischen Generierungsprozesses unterschiedliche Varianten entwickelt. Ähnlich der Evolutionstheorie übernahm man die besten Eigenschaften des vorangegangenen Systems. Beurteilungskriterien waren vor allem die Eigenfrequenz bzw. die Steifigkeit des Gebäudes. Erster Ausgangspunkt war eine freie Anordnung der Streben, was ein unregelmäßiges räumliches Fachwerk entstehen ließ. Um bei dieser Anordnung der Streben optisch eine stärkere Gesetzmäßigkeit abzulesen, entwickelte man auch eine Variante, die die Streben als durchlaufende Bänder zusammenfasste. Dies entsprach eher dem statisch gewohnten Bild von kontinuierlichen Diagonalen in einem Fachwerkträger. Brandschutzanforderungen erforderten eine Weiterentwicklung, wobei die Streben jeweils als eine Einheit in den Dritteln des Atriums betrachtet wurden. Eine Strebengeometrie mit zusammenhängenden Elementen stellte sich aus statischer wie funktionaler Sicht als die beste Lösung dar. Bedingt durch eine höhere Beanspruchung im unteren Atriumdrittel, entwickelte man Elemente mit sechs statt mit vier Diagonalen.

Europäische Zentralbank Frankfurt

Aus der Planung

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© Coop Himmelb(l)au

Aussteifungsberechnungen während der Bauzustände:
Die Stahlstreben mussten parallel zur Erstellung der Betonkerne eingebaut werden, der zeitliche Ablauf wurde durch die Berechnung vorgegeben. Die Aussteifungsberechnung definierte exakt, wie weit die Kerne vorausklettern können, bevor die Streben und Plattformen angeschlossen werden müssen. Neben einer exakten Erfassung des Tragverhaltens wurde vor allem auch das Verformungsverhalten der Türme intensiv untersucht. Aufgrund der schrägen Geometrie der Türme verdrehten sich diese schon während des Baufortschritts aus dem Eigengewicht kontinuierlich, so dass sie auf Grundlage präziser Berechnung horizontal vorverformt werden mussten. Dieses Verformungsverhalten aus Eigengewicht stellt im Vergleich zu anderen Hochhäusern mit einem regelmäßigen Grundriss und vertikalen Stützen eine weitere Besonderheit der EZB dar.

Decken- und Stützensystem:
Durch die Gebäudegeometrie besitzt jede der circa 80 Decken eine unterschiedliche Geometrie, was ein einheitliches Stützensystem auf allen Geschossen verhinderte. Zum Beispiel, konnten die senkrechten Innenstützen in den oberen Geschossen des Nordturms wegen der überhängenden Nordfassade nicht bis zur Gründung geführt werden. Das endgültig von Bollinger + Grohmann festgelegte System folgte folgender Logik: Fassadenstützen im Abstand von 5,80 m folgen der Geometrie der Außenhülle und sind in einer Richtung schräg gestellt. Die Innenstützen sind teilweise senkrecht und teilweise in zwei Richtungen geneigt.  An den schmalen Fassadenseiten verschneiden sich einige benachbarte Stützen zu einer durchlaufenden. Wo möglich integrierte man Innenstützen in Funktionsflächen wie Sanitärbereiche und Haustechnikflächen. Zur Vereinheitlichung der Stützenquerschnitte auf den Geschossen, wurden je nach Erfordernissen Stahlverbundquerschnitte bzw. hochfester Beton für die Stützen gewählt. Die sich aus diesem Stützensystem ergebenden Deckenspannweiten ermöglichten den Einsatz konventioneller Flachdecken.

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Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit
Im Rahmen des internationalen städte- und hochbaulichen Wettbewerbs für ihren Neubau hatte die EZB bereits 2002 das Raum- und Funktionsprogramm sowie spezifische Vorgaben hinsichtlich des Energieverbrauchs festgelegt. Eine der zentralen Erwartungen für die  an diesem Wettbewerb teilnehmenden Architekten war der Wunsch nach einem integrierten Gestaltungsprozess. Das bedeutet, dass der Architekt von Beginn an mit den Fachdisziplinen der Tragwerksplanung, Energie- und Klimadesign zusammenarbeitet, um die Energieeffizienz und die Nachhaltigkeit des Gebäudes zu optimieren. Dabei mussten wirtschaftliche, ökologische sowie soziale Aspekte gegen künftige Betriebs- und Instandhaltungskosten sowie den Energieverbrauch abgewogen werden.

Das daraus entwickelte Energiekonzept beinhaltet neben der Nutzung von Regenwasser und Wärmerückgewinnung insbesondere eine effiziente Isolierung, natürliche Belüftung der Büroräume, einen effizienten Sonnen- und Belendschutz in der Fassade sowie die Nutzung von Geothermie für Heizung und Kühlung.

Die Umnutzung und Umwandlung der ehemaligen Großmarkthalle als integraler Bestandteil des EZB Neubaus trägt erheblich zur Nachhaltigkeit des gesamten Gebäudes bei. Die Halle mit ihren Kopfbauten wurde behutsam instandgesetzt. Hierzu wurde das Instandsetzungskonzept in enger Zusammenarbeit mit den Denkmalpflegebehörden erstellt. Im Vorfeld wurden Bauuntersuchungen mit unterschiedlichen Aufschlusszielen durchgeführt. Ein weiteres Element der Nachhaltigkeit ist auch die Stadterneuerung und-umwandlung. So wurde das überwiegend versiegelt Areal rund um die Großmarkthalle in eine große begrünte Landschaft umgewandelt.

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Fertigstellung
2014

Architekten
Coop Himmelb(l)au Wolf D. Prix und Partner ZT GmbH, Wien

Tragwerksplaner
Bollinger und Grohmann Ingenieure, Frankfurt

Stahlbauer
spannverbund GmbH, Waldems

Bauherr
Europäische Zentralbank Frankfurt am Main