Pavillon mit Dreh

Heutzutage muss man nicht mehr zwingend vor Ort sein, um Projekte erfolgreich zu planen und zu steuern“, sagt Geschäftsführer Bernd Gusinde vom Projektierungsbüro Timber Concept aus Weißensberg bei Lindau, Deutschland. Und so steht seit März vergangenen Jahres ein organisch geformter Pavillon aus Holz, dessen Tragstruktur in Deutschland mithilfe österreichischer Kollegen entwickelt, geplant und vorgefertigt wurde, im Garten des Shangri-La-Hotels in Singapur.

Anlass war das 50-jährige Bestehen der Hotelkette. Hierfür wünschte die Inhaberfamilie einen Pavillon in Form einer Orchideenknospe, die sich zu öffnen beginnt (Anm. d. R.: Orchideen sind Singapurs Nationalblumen). Mit dieser Vorgabe entwarfen die Architekten von Tierra Design aus Singapur mit CAD eine dreidimensionale Freiformfigur und suchten dann Planer, die sie in ein baufähiges Tragwerk übersetzen konnten – am besten in Holz. Über Empfehlung kamen sie auf die Lindauer, die schon andere Holzbauprojekte in Asien realisiert hatten.

Sah das 3-D-Freiformmodell zunächst eine Gestaltung mit doppelt gekrümmten Stützen vor, konnten die Holzbauspezialisten mit Blick auf Aufwand und Kosten die Architekten und Bauherren schließlich davon überzeugen, dass die Form und der gewünschte Effekt, dem natürlichen Vorbild möglichst nahe zu kommen, auch mit einfach gekrümmten Stützen zu erreichen sei, indem man sie in gleichmäßigem Abstand eng nebeneinanderstellt und ihnen eine Neigung gibt.

ENTWICKLUNG DER PASSENDEN TRAGSTRUKTUR

Um die entsprechende Konstruktion dafür auszuarbeiten, galt es zunächst, das Designmodell der Architekten in ein CAD-Programm einzulesen, daraus die Hüllfläche zu generieren und mit schrägen Schnitten die Linien der einfach gekrümmten Bauteile auf der Hüllfläche zu erzeugen. Dabei hatte der verantwortliche Konstrukteur von Timber Concept Zwangspunkte aus dem Entwurfsmodell wie beispielsweise die Grundrissform des Fundamentrings und einige Punkte auf der Hüllfläche zu berücksichtigen. Der Fundamentring sollte zudem eine Oberkante mit unterschiedlichem Höhenverlauf erhalten, was die Aufgabe zusätzlich erschwerte. Dazwischen musste er die Tragstruktur aus geschwungenen Stützen aufspannen – aus Fertigungs-, aber auch aus Kostengründen mit möglichst großen Radien. Die Pavillonabmessungen wie beispielsweise die Höhe von sieben Meter und die verschiedenen „Durchmesser“ über die Höhe konnte er am Entwurfsmodell ablesen. Weitere Zwangspunkte ergaben sich etwa aus der Grundrissform des Fundamentrings.

Zusammen mit dem österreichischen Büro für Tragwerksplanung Lackner und Egger aus Villach entwickelte Timber Concept schließlich ein vereinfachtes 3-D-CAD-Modell mit definierten Geometrien und Stützenabmessungen sowie einem Aussteifungssystem aus horizontalen Stahlringen und einem System aus Zugstangen. Doch dieser Lösung ging ein aufwendiger Prozess voraus, da dem Tragwerksplaner anfangs zu wenige Daten zur Verfügung standen. Er fand die passende Tragstruktur über eine ungewöhnliche Umkehrung des Bemessungsprozesse: Zuerst stellte er Näherungsberechnungen auf Basis von Abmessungsannahmen an. Dann prüfte er die definierte 3-D-CAD-Konstruktion samt Aussteifungssystem über ein Finite-Elemente-Modell (FE). Das Ganze erfolgte im iterativen Verfahren so lange, bis Annahme und Berechnungsnachweis übereinstimmten.

Mit den errechneten Abmessungen (Stütze 1+51: b/h = 12 cm x 14 cm, Stütze 2 bis 50: b/h = 8 cm x 14 cm, GL 24 h) und Höhenangaben der Stahlringe (e = 1 m) konnten nun exakte 3-D-CAD-Pläne erstellt und die Bauteile abgebunden werden.

In Überseecontainer samt Stahlbauteilen, Verbindungsmittel und Montageanleitung verpackt, ging der ganze Bausatz aus 51 Stützen-Unikaten auf die Reise. Mit Unterstützung der örtlichen Bau- und Projektleiter durch die Holzbauspezialisten aus Bayern klappte die Montage planmäßig.

AUSSTEIFUNGSSYSTEM MIT FLEISSARBEIT BEI DER DETAILPLANUNG

Die horizontalen (galvanisierten) Stahlringe steifen die hölzerne Struktur im Abstand von einem Meter aus. Angeordnet sind sie auf der Innenseite der Holzkonstruktion; Letztere lehnt sich quasi an den Ringen an. Daher erfolgte auch zuerst die Montage der Stahlringe mit Hilfsgerüsten. Es folgten die ersten fünf Stützen in definierten Achsen sowie die beiden, den Eingang formenden Bögen. Zusammen spannen sie ein erstes Traggerüst auf, dessen Lücken dann mit den restlichen Stützen gefüllt wurden.

Damit ein stabiles Ganzes daraus wird, haben die Planer die Ringe untereinander fachwerkartig mit diagonalen Stahlzugstangen verbunden bzw. mit dem Fundamentring, der die Lasten aus dem Stahlzugsystem aufnimmt. Wegen der organischen Form der Konstruktion und der unterschiedlichen Stützenneigungen ist jeder Anschlusspunkt und jede Zugstablänge anders. Die daraus resultierende Fleißarbeit bestand im Zeichnen vieler verschiedener Knotendetails.

Das Ergebnis überzeugte nicht nur die Bauherren – damit hat sich der aufwendige Umweg über Europa gelohnt.

Autor:
Susanne Jacob-Freitag