FORSCHUNGSGEBÄUDE:
DLR ENVIHAB, KÖLN

Neubau, Forschung & Lehre, Massivbau / Stahlbau

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OVERVIEW

Neubau des Forschungsgebäudes envihab (environmental habitat) auf dem Gelände des DLR in Köln-Porz.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) plante im Rahmen des Projektes „Gärten der Technik“ die Errichtung der Forschungseinrichtung envihab, um die bemannte Raumfahrt zum Mars vorzubereiten und die Forschung für die Öffentlichkeit erlebbar zu machen.

Das Gebäude hat eine Grundfläche von ca. 4.200m². Die Räumlichkeiten der unterschiedlichen Nutzungen, welche in einem begehbaren Souterraingeschoss untergebracht sind, werden aus 8 einzelnen, variabel angeordneten Zellen gebildet. Im Einzelnen sind dies: M1-Zentrifuge, M2-Unterdruckraum, M3-Labor, M4-Funktionsräume, Labor und MRT, M5-Psychologie, M6-Umweltmonitoring und Untersuchungsräume, M7-Service sowie M8-Hörsaal.
Zwischen den 8 Modulen wurden der Öffentlichkeit zugängliche Wege angeordnet. Die untere Nutzebene ist als Stahlbetonwannenkonstruktion hergestellt und wird rundum von erdberührten Außenwänden begrenzt, die nur durch schmale Zugänge in dieser Souterrainebene durchbrochen sind. Am Kopf der Außenwände schließt sich ein umlaufendes Glasband an, welches die Fassaden seitlich abschließt, sodass der Eindruck entsteht, dass das Dach schweben würde.

Im Innenraum des so geschlossenen Stahlbetonkastens sind vier Stahlstützen pro Tragachse angeordnet, auf denen die obere Technikebene lagert. Lediglich durch vier aussteifende Kerne und die Außenwände des Zentrifugen-Raums wurden die Stahlbetonbodenplatte und die darüber liegende Technikebene miteinander verbunden. Die einzelnen Forschungszellen wurden jeweils als Stahlständerwerk hergestellt. In die einzelnen Räume wurde die Verbindung zu der erforderlichen Technik über sogenannte flexible Tubes realisiert.
Die erforderliche technische Ausrüstung des Gebäudes ist in der darüber liegenden Dachebene angeordnet, welche von Zugängen auf dem Dach, großen Lichtschächten u. Rauchabzugsöffnungen durchstoßen wird. Sie besteht im Wesentlichen aus Stahlfachwerkbindern, an deren Untergurt als Verbundquerschnitt eine Stahlbetonplatte angeschlossen wurde.
Die Dachkonstruktion ist mit Trapezblechen überspannt, die über Stahlpfetten auf den Stahl-/Fachwerkbindern auflagern. Außerhalb des Hauptgebäudes ist ein weitgehend unterirdischer Nebenbereich für weitere Technik in Stahlbetonbauweise errichtet. Unterhalb der Bodenplatte ist dieser Techniknebenbereich durch einen Versorgungstunnel bis zum Lastenaufzug an die dort vorhandenen Technikschächte angebunden. Für die Zusammenführung des Neubaus an das bestehende Gebäude 24 wurde unter der Straße ein Tunnel realisiert.

Das gesamte Gebäude ist auf einer durchlaufenden 60 cm dicken Bodenplatte als „Weiße Wanne“ gegründet. Um eine Übertragung von Schwingungen durch die Horizontalkräfte, welche im Zentrifugenraum auftreten, zu vermeiden, wurde die Bodenplatte unterhalb des Verankerungspunktes des Zentrifugenarmes von der Gesamtbodenplatte durch eine Fuge entkoppelt.
Die Stahlbetonwände dieses Raumes stehen dabei noch auf dem durchlaufenden Bereich der Bodenplatte. Hier wurde vorsorglich ein Roboterarm eingebaut, der sowohl die Aufgaben der bisherigen Zentrifuge als auch zusätzliche Funktionen als Flugsimulator übernehmen konnte.

Zu den weiteren Besonderheiten des Gebäudes zählen:

  • die Berücksichtigung erhöhter Nutzlasten von bis zu 70 kN/m² im Unterdruckraum
  • ein sehr anspruchsvolles Dachtragwerk mit Spannweiten bis zu 20,40 m
  • die Berücksichtigung von erhöhten Schwingungen im Bereich der Zentrifuge und der Laborräume
  • die durchgängige Einhaltung der Sichtbeton Klasse 4

Das Gebäude erhielt den „Preis des Deutschen Stahlbaues 2014″.
In der zugehörigen Dokumentation wurde dieses wie folgt beschrieben:
„Durch die Oberlichter und Lichthöfe fällt viel Tageslicht in das Gebäudeinnere. Die nach dem Haus-im-Haus-Prinzip eingestellten Module gewähren Einblicke in ihr farbiges Innenleben“
Der Einsatz von Stahl, im Dienste einer besonderen Funktionalität und Flexibilität für ein Forschungsgebäude mit extrem hoher technischer Ausrüstung und die gleichzeitig sehr gute räumliche und skulpturale Architekturqualität“.

„Das Gebäudekonzept ist beeindruckend einfach und funktional: Ein riesiges Stahlfachwerk überspannt kraftvoll den Grund, der hierdurch frei und flexibel bespielbar für die Labormodule des Instituts ist. Die silbern schimmernde Metallhaut mit kleinen und größeren Poren für Licht, Ventilation und sonstigen Austausch umhüllt das große Dach – das Filigran wurde zum Monolith“.

Das Büro IDK Kleinjohann hat die Leistungsphasen 1 – 6 und 8 sowie die Erdbebennachweise und die Nachweise des konstruktiven Brandschutzes des Forschungsgebäudes :envihab bearbeitet. Auch ohne eine gemeinschaftliche Planung in der BIM-Methodik wurde das Projekt intern vollständig und von Beginn an mit einem räumlichen Konstruktionsmodell geplant, das sowohl für die Ableitung der Pläne genutzt wurde als auch für Erstellung eines räumlichen Berechnungsmodells diente. Dadurch konnte vor allem die Bemessung der architektonisch herausragenden Bauteile wirtschaftlich optimiert erfolgen und wesentliche Gebäudekennzahlen konnten über die Planungszeit verfolgt werden.

Bauherr

DLR Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt e.V.
Glass Kramer Löbbert BDA

Eckdaten

10.250 m² BGF
Start 12/2009
LPH 1-6 & 8

Leistungen/Merkmale
  • Forschungsgebäude 100 x 48 m
  • Eingeschossig halb unteriridisch und fugenlos
  • Sichtbetonklasse 4
  • Unterdruckräume mit 70kN/m² Innendruck
  • Begrünte Dachkonstruktion als Technikgeschoss
  • Räumliches Stahlfachwerk auf wenigen Innenstützen lagernd
  • Deutscher Stahlbaupreis 2014