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Wissenschaftszentrum Phaeno

Wissenschaftszentrum Phaeno

Aha-Erlebnis

Bautafel
Architekt:Architektengemeinschaft Science Center Wolfsburg Zaha Hadid, Ltd. & Mayer Bährle, Freie Architekten BDA
Fachberatung:Dipl.-Ing. Ralf Lehmann, Dipl.-Ing. Robert Tappert, Knauf Gips KG
Baujahr:2012
Fotograf:Klemens Ortmeyer
Bauaufgabe: Falt- und Biegetechnik
Produkte:Knauf Diamantplatten, Knauf Platten, Knauf Formplatten
Systeme:Vorsatzschalen, UW/CW 75-Profile, UA-Profile, Knauf System W 62, Stahlkastenprofile, Schattenfugenprofile, Knauf Standard-Decke D112

Vis-à-vis der Autostadt in Wolfsburg steht ein neues Wahrzeichen: das Wissenschaftszentrum Phaeno von Zaha Hadid. Als einzigartige Experimentierlandschaft für Naturwissenschaft und Technik wird der spektakuläre Neubau nicht nur viele Wissbegierige, sondern auch unzählige Architektur-interessierte in die Stadt locken. Basierend auf der Idee eines „fließenden Raums“ hat die Pritzker-Preisträgerin die Erlebniswelt des Innenraumes in das urbane Geflecht der Umgebung transformiert. Präzise Trockenbautechnologie von Knauf ermöglichte es, beim Innenausbau Hadids visionäre Raumdynamik exakt umzusetzen.

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Projektbeschreibung

Aufgabe

Wolfsburg vollzieht seit einigen Jahren einen „Modellwechsel“ von der Werksstadt zu einer Stadt mit vielfältigem Dienstleistungs- und Freizeitangebot. Zwei markante Beispiele seien genannt: Im Jahr 2000 wurde direkt am Mittellandkanal neben den Werksgebäuden von VW die Autostadt eröffnet – ein Erlebnispark rund um die Automobilität, konzipiert von dem Architekten Gunter Henn. In diesem Jahr wird nun als markantes Pendant dazu das Wissenschaftsmuseum Phaeno nach dem preisgekrönten Wettbewerbsentwurf von Zaha Hadid eröffnet. 78 Millionen Euro hat das Science Center gekostet. Unter der Leitung von Joseph Ansel, dem ehemaligen Leiter des „Exploratoriums“ in San Francisco, sollen jährlich rund 180.000 Besucher nach Wolfsburg ins Phaeno strömen und an 250 interaktiven Stationen Phänomene der Naturwissenschaft und Prinzipien der Technik spielerisch entdecken. Vor allem aber dürfte das Bauwerk selbst bautechnisch wie räumlich reichlich „Aha-Erlebnisse“ auslösen: Aus selbstverdichtenden Beton formten Zaha Hadid und ihre Lörracher Projektpartner Mayer & Bährle ein fluides Baukunstwerk, in dem die Grenzen zwischen Innen- und Außen verschwimmen, Decke, Boden und Wände miteinander verschmelzen. Die Innenraumqualität ist durch detailgenauen Trockenbau veredelt. „Bereits bei der Planung des Rohbaus muss vom Prinzip her klar sein, wie es Innen aussieht“, erklärt Architekt Peter M. Bährle. Die integrative Zusammenarbeit mit Knauf in einer frühen Planungsphase bewertet er als Basis, um ein hohes bautechnisches und ästhetisches Niveau im Innenraumdesign erreichen zu können.

Phaeno – selbst ein Phänomen

Wer mit der Bahn kommt, hat es nicht weit zur neuen Experimentierlandschaft. Direkt neben dem Bahnhof am Mittellandkanal steht der scharfkantig zulaufende Baukörper auf zehn riesigen, trichterförmigen, unterschiedlich geneigten und geformten „Füßen“, die durch ihr Gewicht die gesamte Grundstücksfläche morphologisch zu verwerfen scheinen. Durch diese künstlich modulierte Landschaft aus Leichtbeton flaniert der Besucher zum Gebäude und wird dabei von vielschichtigen Blickbeziehungen zur City, zum Bahnhof, zur Autostadt oder zum Volkswagenwerk überrascht. Taucht er schließlich ein in den offenen Raum unterhalb des Museumskörpers, der wie eine gewaltige, zugleich hell erleuchtete Höhle wirkt, gelangt er in eine „kleine City in der City“ mit öffentlichen und kommerziellen Funktionen: In den zehn Raumstützen, auch Cones genannt, sind Science-Shop, Eingänge zum Museum, Wissenschaftstheater, Ideenraum, Gastronomie und Werkstätten sowie sämtliche gebäudetechnische Infrastruktur integriert. Unterhalb dieser Topographie nimmt die Tiefgarage das gesamte Grundstück ein, 7,50 Meter darüber „schwebt“ das eigentliche Science Center. Die Ausstellungsfläche von rund 7000 m² hat Zaha Hadid ebenfalls landschaftlich geformt. Aus einer durchgehenden Ebene entwickeln sich Krater, Terrassen, Plateaus und Höhlengebilde, die durch die einheitlich weiße Farbgebung einen sphärischen Charakter erhalten. Die Architektur zeigt Suggestivkraft für eine Ausstellungstypologie, die auf persönliche Entdeckungslust und Neugier setzt. Keine Stütze stört den dynamischen Raumfluss. Selbst das netzartige Stahltragwerk des Daches folgt mit mehreren Höhensprüngen der Idee von einem kontinuierlich fließenden Raum.

Bau einer räumlichen Vision

„Die Statik des Gebäudes lässt sich vereinfacht mit dem Bild ‘Tischplatte mit zehn Füßen’ umschreiben“, erläutert der Architekt Peter M. Bährle die konkrete Umsetzung des visionären dynamischen Entwurfs in „reale“ Architektur. Das stützenfreie Ausstellungsgeschoss und das darüber liegende Dach werden von den zehn Cones getragen, die ihrerseits erst durch den Verbund mit der Decke stabilisiert werden. Extreme Neigungswinkel mit bis zu 40 Grad, unregelmäßige Geometrien und ausgereizte Spannweiten kennzeichnen den Baukörper aus Sichtbeton, der größtenteils vor Ort mit selbstverdichtendem Beton hergestellt wurde. Lediglich die Fassade zur Stadt besteht aus Fertigteilelementen mit ornamentartigen Einlagen und parallelogrammförmigen Fenstern.

Der entwerferische Anspruch, ein Gebäudes möglichst wie „aus einem Guss“ zu fertigen, setzt sich konsequent nach innen fort und ist dort zu einem erheblichen Anteil in Knauf Trockenbautechnologie umgesetzt. Vor allem die Wärmedämmung der „Betonkarosserie“, stellte höchste Herausforderungen an den Innenausbau. Zwar konnte die Innendämmung aus einer 80 Millimeter dicken Schaumglasauflage in Teilbereichen direkt gespachtelt und beschichtet werden, in vielen Bereichen jedoch erforderten der konstruktive Aufbau der Fassade in Verbindung mit wärmetechnischen Maßnahmen an flankierenden Bauteilen den Einbau von Vorsatzschalen. So mussten sämtliche Cones, aber auch Wände und Decken, die an die Außenwände anschließen, mit Kragendämmungen von rund einem Meter Breite ausgeführt werden. Ziel war es daher, die fluiden Formen der Raumstützen durch den Einsatz von Vorsatzschalen und Deckensystemen zu bewahren.

Lösung

Vorsatzschalen

Im Bereich der Fassaden bestimmten die zu erwartenden Bauwerksverformungen die Konzeption freihängender Vorsatzschalen bis zu 8,50 Meter Höhe. Weder Decke noch Fußboden durften zur Stabilisierung der bis zu 8,50 Meter hohen Trockenbau-Konstruktionen herangezogen werden. Zudem galt es bei der Planung zu berücksichtigen, dass in Teilbereichen der Abstand der Vorsatzschalen zum tragenden Bauteil bis zu 35 Zentimeter beträgt. Die Statik der Unterkonstruktion musste dementsprechend nicht nur für die gesamte Lastabtragung der schräg hängenden Systeme, sondern auch für die Aufnahme von daraus resultierenden Drehmomenten ausgelegt werden. In intensiver Zusammenarbeit mit dem Partnerbüro Mayer & Bährle sowie dem ausführenden Unternehmen Bode Innenausbau aus Wolfsburg hat Knauf für vier unterschiedliche Aufbauten geprüfte Systeme individuell auf die Erfordernisse im Projekt abgestimmt:

• Einbaufall 1: Außenwand aus Stahlbeton mit 8 cm Schaumglasdämmung:

Die Unterkonstruktion folgt dem Prinzip einer Spantenkonstruktion. Der 35-60 cm große Abstand der Vorsatzschale zur Außenwand wird mit einer Rahmenkonstruktion aus Standard UW- und CW-Profilen überbrückt, die mit 12,5 mm dicken Knauf Diamantplatten – als Spanten - verbunden sind. Der Achsabstand der „Spantenrahmen“ beträgt 62,5 cm. Die Beplankung besteht aus 2 x 12,5 mm dicken Knauf Platten. Die freihängende Konstruktion hat eine maximale Höhe von 8,10 Meter. Im Bereich der offenen Fugen (Boden/Decke) wird ein Schattenfugenprofil angebracht.

• Einbaufall 2: Ostfassade – Stahlkonstruktion

Stahlkastenprofile mit einem Rastermaß von 5,58 Meter dienen zur Befestigung der Vorsatzschale. Basierend auf dem geprüften Knauf System W 62 ist die Vorsatzschale mit der geforderten maximalen Raumhöhe von 8,50 Meter realisiert. Die Befestigung der Unterkonstruktion, konzipiert als Riegelkonstruktion, erfolgt über UA 50 Profile, die kraftschlüssig mit dem Stahlkastenprofil verbunden sind. Die Riegelkonstruktion selbst besteht aus UW 100 Profilen, in der CW 100-Profile im Abstand von 313 mm horizontal befestigt sind. Zur Abfangung von Stoßbelastungen sind im unteren Bereich der Wand in 0,625 Meter, in 1,25 Meter sowie in 1,50 Meter Höhe UA 100-Riegel (statt CW 100-Riegel) mit UA-Anschluss-winkeln eingebracht. Die Beplankung besteht aus 2 x 12,5 mm dicken Knauf Platten. Im Bereich der offenen Fugen (Boden/Decke) wird ein Schattenfugenprofil angeordnet.

• Einbaufall 3: „perforierte“ Südfassade – diagonal verlaufende Stahlkonstruktion

Diagonal verlaufende Stahlkastenprofile (300 x 300) mit einem Rastermaß von 5,73 Meter dienen zur Befestigung der Vorsatzschale. Basierend auf dem geprüften Knauf System W 62 ist die Vorsatzschale mit der geforderten maximalen Raumhöhe von 7,95 Meter realisiert. Die Riegelkonstruktion besteht aus UW/CW 75-Profilen, die auf auskragenden Trägerprofilen gelagert sind. Diese Profile sind punktuell angeordnet und jeweils kraftschlüssig mit den ca. 7° geneigten Stahlkastenprofilen (200 x 200 mm) befestigt. Der Abstand der CW 75-Profile zueinander entspricht 313 mm. Diese sind in einem Neigungsgrad von ca. 52°ausgerichtet, parallell zu den diagonal verlaufenden Stahlstützen. Auf Grund der diagonalen Ausrichtung der Tragkonstruktion sind die CW 75-Profile winkelgenau zugeschnitten. Als Abschlussprofil im Bereich der Randfelder wurden auch UA-Profile verbaut. Die Beplankung besteht aus 2 x 12,5 mm dicken Knauf Platten. Besonders zeitaufwendig war die Herstellung der Aussparung für die rhombenförmigen Fensterleibungen. Die gesamte Konstruktion hängt auf diese Art und Weise am Stützenwerk der Südfassade.

• Einbaufall 4: Nordseite, teilweise Ostseite – Stahlbeton mit 8 cm Schaumglas und davor liegender Stahlkonstruktion

Stahlkastenprofile mit einem Rastermaß von 6,00 Meter, die vor der Außenwand aus Stahlbeton mit 8 cm Schaumglasdämmung liegen, dienen zur Befestigung der Vorsatzschale. Zur Verhinderung von Kondensatbildung wird eine thermische Trennung aus 20 mm dicken Gipsplattenstreifen zwischen Stahlträger und Unterkonstruktion der Vorsatzschale vorgesehen. Der weitere Konstruktionsaufbau entspricht dem Einbaufall 2.

Diese technischen Lösungen galt es mit räumlicher Vorstellungskraft und ästhetischem Feingefühl in präzises, detailgenaues Handwerk zu übertragen. Besonders die exakten Detailanschlüsse an die gerundeten Fensterelemente der Südfassade, aber auch der Fußpunkt der auslaufenden sphärischen Hohlkehle im Übergang zur Glasfassade beweisen die Qualität des Trockenbaus im Zusammenspiel mit den anderen Gewerken, wie dem Metallbau. Die Qualität der Oberflächen entspricht in Bereichen mit Streiflicht Q 3. In allen anderen Bereichen ist Q 2 ausgeführt.

Sphärische Biegungen und runde Raumformen

Tragender Aspekt für den Innenausbau war es, die Idee vom „Fließen des kontinuierlichen Raumes“ bis ins Detail umzusetzen. In Pocket-Bereich sollten beispielsweise nicht definierbare Übergänge zwischen Boden, Wand und Decke eindeutige Raumgrenzen aufheben. Der Pocket-Bereich ist ein Gebäudeteil, der wie eine Tasche in die Experimentierlandschaft eingeschoben ist. Rampen und Treppen führen auf zwei Zwischenebenen, in denen sich die Laborbereiche für Besuchergruppen befinden. Die Architekten entwickelten in einer sehr frühen Projektphase zusammen mit Knauf eine konkrete Lösung: Eine „räumliche“ Hohlkehle als Spantenkonstruktion. Um die zum Teil sehr engen Radien und Biegungen exakt formen zu können, fiel die Entscheidung, Formteile zu verwenden. Außerdem wäre das Herstellen der Biegeradien vor Ort in den zum Teil sehr beengten „Tunnelgängen ohne ausreichende Kopffreiheit kaum möglich gewesen. Die vorgefertigten jeweils 2,50 m langen Einbausegmente bestehen aus vier Lagen 6,5 mm dicken Knauf-Formplatten.

Im Bereich der Decken galt es, ein wirtschaftliches Decken-System einzusetzen, das sich durch eine hohe gestalterische Offenheit auszeichnet. Die Abhanghöhe war mit rund 15 cm bei einer hohen Installationsdichte sehr begrenzt. Mit der Knauf Standard-Decke D112 konnten auf engstem Raum alle technische Einbauten wie die Konstruktionseinbauten für die Hohlkehlen, Schienen für die Beleuchtung oder Düsen für die Spinkleranlage, aber auch notwendige Dehnungsfugen exakt in die geplante Linienstruktur integriert werden. Im fertigen Zustand zeigt sich nun, dass Planung und Ausführung den gewünschten Raumeindruck erreicht haben. Die durchgängige fugenlose Bodenebene geht scheinbar nahtlos in die Wandflächen über, die wiederum in die Deckenfläche fließen. Einheitlich weiße Oberflächen unterstützen das „grenzenlose“ Raumerlebnis.

Kaum Anhaltspunkte

Insgesamt stellte die Geometrie des Baukörpers für den Trockenbau eine große Herausforderung dar und verlangte höchste Präzision bei der Ausführung. Im gesamten Baukörper existierten keine eindeutigen Bezugskanten. Der polymorphe Entwurf ist aus unzähligen Raster- und Höhenpunkten entwickelt, weshalb selbst für den Innenausbau der vermessungstechnische Aufwand sehr hoch war. Entsprechend mussten die beiden ausführenden Trockenbau-Unternehmen, Bode Innenausbau aus Wolfsburg sowie SPOMA Parkett und Ausbau aus Magdeburg, die zwingend notwendige Vermessungstechnik bei der Kalkulation berücksichtigen. „Sollen schräge, gebogene Wandscheiben exakt gebaut werden, muss der Monteur nicht nur die genauen vermessungstechnischen Bezugspunkte kennen, sondern auch Grundrisse in drei Dimensionen lesen und umsetzen können“, weiß Nico Schenk von SPOMA. Am Beispiel radial nach außen geneigter Vorsatzschalen in den WC-Anlagen von Cone 4 sowie einer ellipsenförmig gekrümmten 6 Meter hohen Fahrstuhlwand, die nach oben hin frei steht, erläutert er die Schwierigkeit, Angaben aus Grundrissen und Schnitten räumlich so umzusetzen, dass sie exakt die Raumidee widerspiegeln, die gefordert ist. Dazu kommen die zum Teil schwierigen Montagebedingungen. „Auf Grund der Enge war es oftmals sehr beschwerlich für die Monteure“, ergänzt Systemmanager Ralf Lehmann, der für Knauf die Baustelle betreut hat.

Die Realisation der schwebenden polymorphen Ausstellungshalle auf Raumstützen, in der die Grenzen zwischen Innen und Außen verwischen, Decke, Boden und Wände miteinander verschmelzen, war folglich eine Herausforderung für alle Beteiligten.

Standort

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