Symbiose aus Design, Technik, Ökonomie und Ökologie

Hunderte von Farben, eine faszinierende Vielfalt von Oberflächenstrukturen und Profilierungen sowie eine breite Palette an systemgerechtem Konstruktionszubehör bieten sich heute dem Architekten, der sich mit der Sandwichbauweise beschäftigt. Kreative Architekten der 90er Jahre bewiesen mit ihren Bauwerken in ganz Europa, welche gestalterischen Spielräume die Sandwichbauweise erlaubt, wenn man ihre Vorteile konsequent nutzt. Aus einer großen Anzahl weltweiter Architekturbeispiele werden hier stellvertretend sechs Gebäude mit höchst unterschiedlicher Nutzung aufgezeigt:

• Österreich: Schlacht- und Zerlegebetrieb Grossfurtner in St. Martin
• Deutschland: Neue Messe München
• Deutschland: Sportanlage „Nick Bollettieri Tennis-Akademie“
• Deutschland: Sporting-Club Berlin
• Singapur: Messezentrum SINGAPORE EXPO
• Italien: Flughafen Malpensa in Mailand
• Niederlande: Müllverbrennungsanlage ROTEB in Rotterdam

Abb. 1: Im österreichischen St. Martin wurde 1994 ein 30.000 m³ großes, bis zu 15,0 m hohes Industriegebäude für den Schlacht- und Zerlegebetrieb Grossfurtner errichtet (siehe Abb. 8.17). Die Tragkonstruktion ist aus Stahlbeton. Für die Fassade kamen kieselgraue (RAL 7032), 80 mm dicke Sandwichelemente zum Einsatz.

Abb. 2: Von 1996 bis 1998 wurden auf dem ehemaligen Flughafengelände München Riem 13 Ausstellungshallen für die Neue Messe München in Sandwichbauweise errichtet. Die gerundeten, weißaluminiumfarbenen Sandwichkonstruktionen erinnern an die aerodynamische Form von Flugzeugtragflächen (Entwurfsarchitekten: Bystrup, Bregenhøj & Partner, Dänemark; Ausführung: Planungsgemeinschaft Kaup, Scholz, Jesse und Obermeyer, Deutschland).

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Abb. 3: „Nick Bollettieri Tennis-Akademie“ in der Sport- und Erholungsanlage des Sporting-Club Berlin: zwei Tennishallen, je drei Courts, acht Außenplätze. Tragkonstruktion ist eine Mischkonstruktion aus Stahlstützen und BSH-Bindern. Verfasser des ursprünglichen Entwurfs: Prof. Dr. Schmidt & Partner, Deutschland. Architekten der Deuter AG, Deutschland, zeichneten für die Ausführung im Jahr 1995 verantwortlich. Beide Tennishallen sind etwa 10 m hoch, haben eine Gebäudegrundfläche von je 2.180 m² und eine Kubatur von je 15.807 m³. Für die jeweils ca. 1.070 m² großen Fassadenflächen wählte man Trapezbleche und eine Holzstülpschalung. Am Dach kamen auf einer Fläche von jeweils 2.228 m² Sandwichelemente mit 70 mm Dicke im RAL-Farbton 6021 zum Einsatz. An den Gesamtkosten von ca. 1,15 Mio. € war die Sandwichbauweise mit ca. 9,4 % beteiligt.

Abb. 4: Von Cox Richardson Rayner & Liu & Wo Architects Pte. Ltd. Singapur stammt der futuristische Entwurf des 1999 errichteten Messezentrums SINGAPORE EXPO. Mit einer Ausstellungsfläche von 65.000 m² ist es der zweitgrößte Ausstellungskomplex Südostasiens. Zum Einsatz kamen 26.200 m² Fassadenelemente mit einer Dicke von 60 mm. Die Baubreiten variieren mit 1.200 mm und 600 mm (Ausführung als Modulfassade mit Kopfkantung) in den Farben: Weißaluminium und Grauweiß.

Abb. 5 Die Flughafen-Betreibergesellschaft SEA führte 1996 die komplette Fassade des neuen Mailänder Flughafens „Malpensa 2000“ in Sandwichbauweise aus. Die Wandelemente mit einer Fläche von insgesamt 50.000 m² haben eine äußere Aluminiumdeckschale in den Farbtönen Hellelfengelb, Tannengrün und Cremeweiß.

Abb. 6: Um das 276.000 m³ große Bauvolumen der bis zu 46 m hohen Müllverbrennungsanlage ROTEB in Rotterdam in unmittelbarer Nähe eines Wohnviertels in Rotterdam human zu gestalten, bediente sich der niederländische Architekt Maarten Struijs einer Fassade mit gebogene silbermetallische Sandwichelementen und abgerundeten Ecken. Das 1993 bis 1994 errichtete Bauwerk reflektiert das Sonnenlicht der Sonne im Ablauf des Tages und schafft ein sich stets veränderndes Spiel zwischen Licht und Schatten.

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Wärme- und Feuchteschutz

Bei allen hier vorgestellten Bauwerken war ein hoher Wärmeschutz ohne aufwendige Baukonstruktionen gefordert. Durch Kerndämmung der Sandwichelemente aus Polyurethan-Hartschaum läßt sich der geforderte Wärmeschutz bereits mit relativ geringen Wanddicken erreichen. In einem Spektrum von 60 bis 140 mm Dicke können sämtliche Anforderungen der Wärmeschutzverordnung und auch die derzeit diskutierten verschärften Anforderungen des Entwurfes zur EnEV 2000 erfüllt werden. Interessant ist in diesem Zusammenhang, daß sich selbst bei einer 100%igen Erhöhung des Wärmeschutzes bei der Sandwichbauweise die Gesamtkosten für Material und Montage nur um etwa 10% erhöhen. Innovationen bieten zusätzliche funktionale und architektonische Möglichkeiten. Ein Beispiel ist die Kombination von Solarmodulen mit diesen hochwärmedämmenden Sandwichelementen, die bereits am Markt in verschiedenen Design-Varianten erhältlich sind.

Nicht minder wichtig für den Wärme- und Feuchteschutz sowie für die Qualität des Raumklimas sind Luftdichtheit, Feuchteschutz und Schlagregenschutz der Gebäudehülle. Die ausgereifte Verbindungstechnik moderner Sandwichelemente ermöglicht heute eine Qualität der Elementverbindungen, die bis zu 100 mal so dicht sind wie hochwertige Fensterkonstruktionen. Sandwichelemente sind aufgrund ihrer metallische Decken wasserdampfdiffusionsdicht. Auch die Verbindung der Elemente läßt sich im Bedarfsfall durch geeignete Dichtungssysteme wasserdampfdicht ausbilden. Aus diesem Grund hat sich die Sandwichbauweise in der Kühl- und Kältetechnik, so z.B. bei Kühl- und Tiefkühlhäusern, ausgezeichnet bewährt.

Witterungs- und Korrosionsschutz

Witterungs- und Korrosionsschutz nehmen hohen Einfluß auf Lebensdauer und Wartungs­freiheit der Gebäude. In den letzten Jahrzehnten wurde der Korrosionsschutz für metallische Deckschichten von Sandwichelementen so perfektioniert, daß man heute je nach Standort von einer Lebensdauer über mindestens ein bis zwei Generationen ausgehen kann. Bei den hier vorgestellten Beispielen kamen neben Stahlprofilen mit hochwertigen Duplex-Systemen auch Aluminium-Deckschichten mit organischen Beschichtung zum Einsatz.

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Vorbeugender Brandschutz

Unter konsequenter Beachtung des konstruktiven Brandschutzes sowie der gültigen Brandschutzanforderungen und Sicherheitsbestimmungen kann man die Sandwichbauweise auch aus Sicht des Brandschutzes zu den sicheren und bewährten Bauweisen zählen. Das gesamte Element ist in der Regel schwerentflammbar (B1 nach DIN 4102). Eine zusätzliche Schutzfunktion gegen Einwirkung von Flammen bieten die umhüllenden metallischen Deck­schichten einschließlich der Fugen.

Schallschutz

Leichte Bauteile verfügen naturgemäß immer über eine geringere Schalldämmung als schwere Bauteile. Dies bedeutet jedoch nicht, daß man bei Leichtbauweisen auf Schallschutz verzichten muß. Sandwichelemente mit einer Dicke von 60 mm haben eine „Bewertetes Schalldämm-Maß R’w von ca. 25 dB. Für zahlreiche Einsatzbereiche im Industrie- und Hallenbau wird dieses Schalldämm-Maß ausreichen. In lärmsensiblen Zonen des Verwaltungs- oder Wohnungsbaus kann der Planer durch entsprechende Konstruktionsmaßnahmen mit vorteilhaften Baustoffen und Bauteilen den jeweils erforderlichen Schallschutz im Sinne eines optimalen Zusammenwirkens von Schalldämmung und Schallabsorption.

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Wirtschaftlichkeit

Die freie Wahl der Tragkonstruktion (Holz, Stahl, Aluminium, Stahlbeton) erlaubt es dem Planer nicht nur, auf die regionalen Gegebenheiten bzw. auf die Wünsche der jeweiligen Bauherren einzugehen. Aufgrund der leichten, jedoch sehr stabilen Elemente läßt sich die Tragkonstruktion auch wirtschaftlich dimensionieren. Im Vordergrund vieler Bauprojekte ste­hen Produktivität und kurze Bauzeit. Der Verbundnutzen von hohem Vorfertigungsgrad, rationeller Rasterplanung mit großflächigen Bauelementen, leichtem Gewicht und schneller Montage wirkt sich bei der Sandwichbauweise sehr vorteilhaft aus. Ein Zahlenbeispiel mag dies verdeutlichen: So wurde das Handelszentrum von Argos in Stafford, Großbritannien, ein 384.000 m³ großer, 8 m hoher Industriebau mit 48.000 m² Dachfläche einschließlich Tragkonstruktion innerhalb von fünf Arbeitswochen komplett errichtet. Das handwerklich einfache Montageprinzip (Steckverbindung und Verschraubung an der Unterkonstruktion) kann auch bei Umbau- und Erweiterungsmaßnahmen für spürbare Kosten- und Zeiteinsparung sorgen. Auf die Betriebswirtschaftlichkeit zur Energieeinsparung und auf Fragen der Wartungsfreiheit wurde bereits hingewiesen.

Ökologie

Abschließend sei kurz auf die wichtigsten ökologischen Eigenschaften der Sandwichbau­weise eingegangen. Bei vorsichtiger Einschätzung des Energieeinsparungspotentials von einem Sandwichelement, kann über die Nutzungsdauer einer Generation mindestens das 40fache zur eingesetzten Herstellenergie der Kerndämmung PUR-Hartschaum an Heizenergie und mindestens das Doppelte der Investitionskosten für die Sandwichbauweise eingespart werden. Mit dieser Einsparung an Ressourcen und Kapital geht gleichzeitig auch eine entsprechende hohe Reduktion der Emissionen einher, wie sie durch die Verbrennung von Heizöl oder anderen organischen Brennstoffen entstehen. Auch nach ihrem Lebenszyklus als Sandwichelemente lassen sich die Werkstoffe Metall und PUR-Hartschaum einer ökologisch und ökonomisch sinnvollen Verwertung zuführen. Für Polyurethan-Hartschaum wird neben dem Energierecycling mit einer Energierückgewinnung von etwa ca. 34 % der gesamten Herstellenergie zur thermische Nutzung auch Werkstoffrecycling betrieben, das der Bauindustrie zu interessanten Produkten mit neuen Werkstoffeigenschaften verholfen hat.

Summa summarum hat sich die Sandwichbauweise aufgrund dieser idealen Symbiose von Design, Technik, Ökonomie und Ökologie zu einer interessanten Alternative entwickelt.

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