RWTH Aachen - Generalplanerleistungen für den Neubau eines Gebäudekomplexes mit Bürobereich und Versuchshalle für das Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft (IWW)

DER ORT
Das Grundstück befindet sich an der Mies-van-der-Rohe-Straße. An der Ecke zur Hainbuchenstraße bildet das Areal den Schlusspunkt der Institutsbebauung der Bauingenieurfakultät im Bereich Hörn bevor Wohnbebauung beginnt.
Aus ca. 9 m Höhenunterschied über die Diagonale des Grundstückes, der schräg angeschnittenen Seite entlang der Hainbuchenstraße und der besonderen Lage im Übergang zu den Wohnhäusern ergeben sich aus dem Ort besondere Vorgaben und Möglichkeiten für die Entwicklung eines Konzeptes, das die Anforderungen der Aufgabe optimal umsetzt.

DIE AUFGABE

DAS INSTITUT
Die derzeitige räumliche Situation des Institutes wird Anforderungen und Ansprüchen an die Forschung und die beauftragten Untersuchungen nicht gerecht. In der Logistik bestehen erhebliche Defizite: Es fehlt an Flächen, um optimal arbeiten zu können.
Der Institutsneubau soll optimale räumliche Bedingungen herstellen. Das gilt für die Organisation der Büro- und Laborbereiche wie für die Versuchshallen, ihre technische Vorrüstung sowie ihre logistische Erschließung und Versorgung. Beide Bereiche sind zudem sinnvoll miteinander zu verknüpfen.

DER ORT
Der Neubau muss den topographischen wie städtebaulichen Besonderheiten des Ortes gerecht werden. So gilt es, dem Institut zum einen eine angemessene „Adresse“ und einen unverwechselbaren „Auftritt“ als Schlusspunkt der Institutsbauten an der Mies-van-der-Rohe- Straße zu geben. Zum anderen zielt der Entwurf darauf ab, der Maßstäblichkeit der umgebenden Bebauung gerecht zu werden.

DAS KONZEPT
Das „Programm“ besteht aus zwei strukturell völlig unterschiedlichen Nutzungsbereichen:
- zum einen aus der großmaßstäblichen Halle mit den zwei Versuchsfeldern und den daraus entstehenden Anforderungen an die Raumkonditionierung und die Konstruktion sowie ihre Anforderungen an ihr direktes äußeres Umfeld (Anlieferung/Logistik).
- zum anderen aus den kleinteiligen Büro- und Laborbereichen, die gegebenenfalls in zwei Bauabschnitten realisiert werden sollen.

Hinzu kommen Werkstatt- und Lagerbereiche, die in ihrer Funktion buchstäblich zwischen den beiden Hauptnutzungsbereichen liegen.

Das Konzept setzt diese Anforderungen um:
Auf Ebene 0 sind alle drei Nutzungsbereiche ebenerdig direkt miteinander verbunden:
Die Halle, logistisch erschlossen über eine Rampe hinter dem UMIC-Gebäude und einem Ladehof im hinteren Bereich, Lager-, Werkstatt- und hallennahe Büronutzungen in einer zentralen Zone sowie Büro- und Laborbereiche des Institutes.
Strukturell eindeutig zoniert verbinden sich die Nutzungsbereiche durch ihre klare Zuordnung und Erschließung und nutzen gleichzeitig optimal den Zuschnitt des Grundstücks.
Mit Ebene + 1 trennen sich die Nutzungsbereiche:
Während sich aus der Halle und dem Büro- und Laborbereich durch ihre jeweilige Höhenentwicklung zwei scheinbar eigenständige Gebäude herausbilden, wird der zentrale Bereich zu einem Sockel, über den ein öffentlicher Weg zwischen den Gebäuden hindurch direkt zum Institutseingang führt.
Der Versatz zwischen Halle und Büro-/Laborgebäude stellt den Eingang frei in die Blickachse aus der Mies-van-der-Rohe-Straße.
Bis Ebene +2 sind beide Gebäude „gleich auf“. Erst mit Ebene +3 setzt sich der Büro- und Laborbau von der Halle höhenmäßig ab. Mit seinem über dem Eingang selbstbewusst der Stadt zugewandten „Kopf“ setzt das Gebäude den städtebaulichen Schlusspunkt der Institutsbauten an der Mies-van-der-Rohe-Straße und wird zur unverwechselbaren „Adresse“ des Instituts.
Die Trennung der beiden Bauteile erlaubt die jeweils effiziente Konzeption der so unterschiedlichen Nutzungsbereiche. Sie verleiht ihnen und damit dem Gesamtkomplex seine angemessene Maßstäblichkeit an dem Ort und setzt alle Möglichkeiten aus der Topographie optimal um – inklusive der ebenerdig zu befahrenen Ebene -1, auf der sich neben den Räumen für die Gebäudetechnik auch der Großteil der notwendigen Stellplätze befinden.
Der Sockel bindet gleichzeitig alle Elemente zu einer baulichen Einheit zusammen, seine Begehbarkeit sowohl von der Hainbuchenstraße wie von der Mies-van-der-Rohe-Straße betont diese Verbindung und damit das Konzept auf besondere Weise.

DIE NUTZUNGEN
Ebene 0_Hallenniveau
Auf der Hauptebene befinden sich der Ladehof (01), beide Versuchsfelder der Halle (02), Lager- und Werkstattbereiche (03) sowie die der Halle zugeordneten Labore sowie weitere Räume (04).
(01) Der Ladehof der Halle befindet sich im rückwärtigen Bereich, erschlossen über eine Rampe hinter dem UMIC-Gebäude. Er ist so dimensioniert, dass Anlieferfahrzeuge ohne Probleme die Hallenzufahrt anfahren können. Die Zufahrt in die Halle wie die offenen Außenlagerbereiche sind unter einem grünen „Deckel“ verborgen.
(02) Die beiden Versuchsfelder der Halle liegen hintereinander und binden die geforderte Verkehrsfläche von ca. 200 m² ein. Über dieser Verkehrsfläche ist zentral zwischen den beiden Versuchsfeldern und ihren Ringleitungen der Hochbehälter auf dem Dach der Halle montiert. Die Vorrüstzone ist direkt vom Ladehof aus erreich- und (bei Bedarf) befahrbar. Über die gesamte Länge der Halle und beide Versuchsfelder gezogen, wird sie von beiden Kranbahnen abgedeckt.
(03) Direkt an die Vorrüstzone grenzen im zentralen Bereich die Garagen für die Unterflur-Förderfahrzeuge und Hubwagen an, das Lager sowie Schreinerei / Kunststoffbearbeitung mit dem Meisterbüro und Schlosserei / Feinmechanik. Die Ausformung des Geländes zur Hainbuchenstraße ermöglicht eine großzügige Öffnung der Fassade, um die Werkstätten mit Tageslicht zu versehen.
In Richtung Mies-van-der-Rohe-Straße schließen sich der Besprechungsraum, Umkleiden sowie an der Fassade das Büro des Hallenleiters und die Räume für die HiWis an.
(04) Hinter dem Kern des Gebäudes (Treppe/Aufzug/WC Anlage) befinden sich u.a. die der Halle zuzuordnenden Laborräume. Ein über alle Geschosse offener Patio führt das Tageslicht ins Zentrum bis auf die Ebene 0 des als Dreispänner konzipierten Gebäudeteils.
Ebene +1_Institutseingang
Während von der Mies-van-der-Rohe-Straße eine großzügige Treppenrampe entlang der Halle auf die Eingangsebene des Instituts führt, erreicht man den Eingang von der Hainbuchenstraße aus barrierefrei über einen „Vorplatz“, auf dem sich zudem Stellplätze für Besucher befinden.
Man betritt das Gebäude über einen gläsernen zweigeschossigen Raum, in dem neben dem Empfang auf zwei Ebenen die Bibliothek des Institutes untergebracht ist. Hinter dem Kern schließen sich die Büros des Institutes für den Professor, die wissenschaftlichen Mitarbeiter sowie die Doktoranden an. Sekretariat und Buchhaltung befinden sich in der Mittelzone, belichtet durch den Patio im Zentrum des Gebäudes.

Ebene +2_Zweiter Bauabschnitt (optional)
Während der Kern mit seinem „Kopf“ bereits im 1. Bauabschnitt bis zur Ebene +3 realisiert wird, kann der Bürobereich der 2. Ebene gegebenenfalls als zweiter Bauabschnitt später realisiert werden. Hier sind die Räume von GAIAC sowie dem Institut für Hydrologie.
Auf einer Galerie im zweigeschossigen Eingangsbereich befindet sich der zweite Bereich der Bibliothek. Eine interne Wendeltreppe verbindet beide Ebenen.
Ebene +3_Fenster zur Stadt
Auf der obersten Ebene, im „Kopf“ des Institutsgebäudes, befindet sich der Seminarraum mit Blick vom Areal der Universität bis hin in die Stadt. Zusammen mit einem großen Besprechungsraum sowie einer kleinen Küche in der Kernzone ist diese Ebene auch für Veranstaltungen mit Besuchern und Gästen des Institutes ideal geeignet.
Ebene -1_Technik und Parken
Unter die Hallenebene schiebt sich eine technische Ebene. Hier befinden sich die Räume der Gebäudetechnik sowie der Wassertank. Zudem sind in einem ebenerdig zu befahrenen Parkdeck 44 Stellplätze untergebracht.
Über das Parkdeck sind die Technikräume direkt zu erreichen.

MATERIALIEN / FARBEN
Die vorgeschlagenen Materialien und Farben nehmen Materialität und Farbigkeit der neu errichteten Universitätsgebäude der Umgebung auf.
So wird die Halle mit hellgrauen Betonfertigteilen verkleidet, was bauphysikalische Vorteile mit sich bringt und zudem akustisch die Halle besser abschirmt als eine leichte Blechfassade. Die transluzenten Fassadenbereiche erhalten eine „Profilit“-Industrieverglasung. Das Spiel von matten und spiegelnden Flächen, von Reflexion und Transparenz gliedert die Großform der Halle in einzelne Flächen und Bereiche. In den Beton eingelassene bzw. mit Folien auf das Glas aufgebrachte Typographien stellen einen Bezug zum „Inhalt“ der Halle her.
Der „Sockel“ sowie die Ebene +1 und der „Kopf“ des Instituts-Gebäudes werden mit einem Plattenmaterial verkleidet (z.B. Eternit), das sich in seiner Farbigkeit dunkel, gegebenenfalls leicht eingefärbt von der Halle absetzt. Der 2. Bauabschnitt setzt sich dagegen mit einer hellen Metallfassade von seiner dunkleren Basis ab. Ein horizontales Fugenbild, wechselnd in seinen Abständen, bindet die verschiedenen Fassaden und Baukörper wieder zusammen.

TRAGWERK
Die Versuchsfelder und deren sekundäre Nutzflächen befinden sich in Ebene +0 in einer zweischiffigen Hallenkonstruktion aus Stahlbetonfertigteilen mit einer Grundfläche von 57m x 45m. Das Hallenschiff für das große Versuchsfeld 1 hat eine Spannweite von 37m, das Hallenschiff für das kleinere Versuchsfeld 2 eine Spannweite von 17m.
Die tragenden Elemente der Hallenschiffe sind gabelgelagerte Spannbetonbinder mit einer Höhe von 2,0m, die ihre Lasten über Stahlbetonfertigteilstützen 40 x 50cm und Ortbetonfundamente in den Baugrund einleiten. Der reguläre Dachaufbau besteht aus Abdichtung, Wärmedämmung und Trapezblech auf Stahlbetonpfetten. Das Hallenschiff wird durch sechs Binder-Stützen-Systeme in einem regelmäßigen Abstand aufgespannt. Die Aussteifung der Hallenkonstruktion zur Aufnahme von Horizontallasten aus Wind und Erdbeben erfolgt durch Zugverbände in Fassaden- und Dachebene sowie durch die Wandscheiben des angrenzenden Gebäudeteils.
Die Ebene -1 unter der Versuchshalle 1 bietet Stellplatzfläche für Kraftfahrzeuge. Die teilweise erdberührten Stahlbetonaußenwände werden auf Streifenfundamenten gegründet. Die Bodenplatte aus Stahlbeton wird zwischen den Streifen- und Einzelfundamenten elastisch gebettet. Die Stahlbetondecke über Ebene -1 leitet ihre Lasten über ein regelmäßiges System aus Stützen und Unterzügen in den Baugrund ein.
Die Stützenreihe zwischen den Hallenschiffen ist in zwei parallele Stützenreihen aufgelöst. Die Doppelstützenreihe ermöglicht einen idealen Abtrag der Lasten aus dem Hochbehälter und der Haustechnikelemente auf dem Dach - gleichzeitig werden dadurch zwischen den Versuchsfeldern planmäßige Verkehrsflächen auf Hallenbodenniveau gebildet.
Beide Versuchsfelder und die zugehörige Vorrüstfläche verfügen über jeweils einen ferngesteuerten Zweiträger-Brückenlaufkran. Die Lasten aus den Krananlagen werden über Konsolen in die Stahlbetonstützen des Hallentragwerks geleitet.
Der an die Versuchshalle grenzende, mehrgeschossige Gebäudeteil mit L-förmigem Grundriss wird aus Stahlbetonwänden und punktgestützten Stahlbetonflachdecken errichtet. Die Gründungsebene ist niveaugleich mit der Parkebene -1 unter der Versuchshalle. In Ebene +0 befinden sich Lager, Schreinerei und Schlosserei, die in direktem räumlichen und nutzungsbedingten Bezug zur Versuchshalle stehen. Die Decke über den Werkstätten dient im Außenbereich als Zufahrt und als Zugang zu den Labor- und Büroräumen in Ebene +1 und Ebene +2. Das Deckentragwerk wird hier aufgrund der erhöhten Belastung auf Unterzügen gelagert.

LEITIDEE DER TECHNISCHEN GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
Dem Energie- und Technikkonzept als wesentlicher Bestandteil des Entwurfes liegt als wesentliche Leitidee die Reduzierung der Investitions- und Betriebskosten sowie eine umweltfreundliche Energieerzeugung und nachhaltige Energienutzung zugrunde.
Als Vorgabe für die technischen Systeme werden folgende Anforderungen als Kriterien angesetzt:

– Minimierung des Kühl- und Heizwärmebedarfs
– Einhaltung niedriger Betriebskosten
– Hohe Tageslichtnutzung
– Möglichkeit der natürlichen Lüftung
– Hoher thermischer Komfort
Hieraus resultieren folgende technischen Systeme:
ALLGEMEINE TECHNISCHE AUSRÜSTUNG
Aufgrund der auf dem Gelände vorhandenen Fernwärme und Fernkälte werden die Gebäude mit entsprechenden Übergabestationen an diese Systeme angeschlossen. Die vorhandene Fernwärme erfüllt die Anforderungen des EEWG und der EnEV. Der Einsatz regenerativer Energieerzeugung über Wärmepumpen, Holzpellets etc. wurde überschlägig geprüft. Ein Betriebswirtschaftlich sinnvoller Einsatz dieser Technologien ist gegenüber der örtlichen Fernwärme und Fernkälteversorgung nicht gegeben.
Für den Gebäudekomplex sind zentrale Übergabepunkte für Trinkwasser, Fernwärme, Fernkälte, Strom, Daten und Telefon geplant. Die Schmutz- und Regenwasser-entwässerung erfolgt in das örtliche Kanalnetz.
Ein Brandschutzgutachten liegt für den Gebäudekomplex noch nicht vor, wir gehen jedoch davon aus, dass keine Sprinkler-, Hydrantenanlagen oder eine Notstromversorgung benötigt werden. Eine flächendeckende Brandmeldeanlage sowie elektroakustische Warnanlage wurden jedoch berücksichtigt.
Alle Räume mit Außenbezug, deren Nutzung es zulässt, können natürlich gelüftet werden.
Bei Räumen die eine mechanische Be- und Entlüftung benötigen, werden Lüftungsanlagen (RLT) mit hocheffektiver Wärmerückgewinnung eingesetzt.
Das Gebäude erhält eine Mittelspannungsanlage mit eigenen Transformatoren. Von der Niederspannungshauptverteilung aus erfolgt die Versorgung zu den einzelnen Unterverteilungen in den jeweiligen Nutzungsbereichen. Jeder Arbeitsplatz und Nutzungsbereich erhält ausreichend Steckdosen sowie Anschlüsse für IT und Telekommunikation entweder in Kategorie 6a oder als LWL Anschluss.
Die Auslegung der Beleuchtung erfolgt gemäß EN 12464-1 „Beleuchtung von Arbeitsstätten“. Derzeit gehen wir davon aus, dass im Wesentlichen energiesparende Leuchten mit Metalldampfhalogen-, Leuchtstoff- bzw. Kompaktleuchtstoff- oder LED Lampen zum Einsatz kommen. In Bereichen mit hohem Tageslichtanteil wird die Beleuchtung präsenz- und tageslichtabhängig geregelt.
Für die Sicherheitsbeleuchtung wird eine Zentralbatterieanlage vorgesehen, die beim Ausfall der allgemeinen Stromversorgung sowohl die Rettungszeichen als auch die Sicherheitsleuchten zur Beleuchtung der Rettungswege versorgt.
Meldungen der technischen Einrichtungen und sicherheitstechnischen Anlagen werden an geeigneter Stelle aufgeschaltet, angezeigt und gegebenenfalls Alarmierungsprozeduren ausgelöst.
Für die technischen Systeme der Gebäudetechnik, wird eine gebäudeübergreifende GLT eingerichtet.

VERSUCHSHALLE
Es wird davon ausgegangen, dass die Rauminnentemperatur der Halle gemäß ASR im Winter auf 17°C reduziert werden kann. Für die angrenzenden Funktionsbereiche mit Arbeitsplätzen wird von einer Rauminnentemperatur von 20°C ausgegangen. Die Beheizung der Halle erfolgt über Deckenstrahlplatten.
Zur Abführung der bei den Versuchen anfallenden Verdunstungswassermengen, ist für die Halle eine mechanische Lüftungsanlage vorgesehen. Es wird jedoch empfohlen, die Entfeuchtung der Hallenluft über Sorptionstrocknung vorzunehmen. Hierfür wird in den RLT Anlagen ein Sorptions- / Enthalpieregenerator eingesetzt. Durch diese Anlagentechnik wird auf den Einsatz hoher Kühlleistungen mit entsprechenden Nacherwärmungen der Außenluft verzichtet. Dies spart Betriebskosten und senkt den Kühlbedarf. Vorläufig wird eine mechanische Lüftungsanlage mit ca. 38.000m³/h berücksichtigt - dies entspricht ca. einem 2,5-fachen Luftwechsel in der Halle. Die Ansätze sind jedoch in der weiteren Planung hinsichtlich der Entfeuchtungsanforderungen abzustimmen und zu präzisieren.
Das geforderte Ringleitungssystem wurde in zwei Ringleitungen jeweils für die Versuchsflächen aufgeteilt. Der Aufbau der Ringleitung sollte aus Kostengründen nicht in Edelstahl sondern in Polyethylen PE Rohr nach DIN 8074 und CERTCO ZP 14.3.1 erfolgen.

BÜROBEREICH
Die notwendige Frischluftversorgung erfolgt über Fensterlüftung.
Die Grundlast Heizen und Kühlen der Büroflächen wird durch eine Betonkerntemperierung (BKT) erreicht. Hierbei werden in den Betondecken wasserdurchspülte Rohrschlangen verlegt (ähnlich wie bei einer Fußbodenheizung). Die Betonmasse wird auf eine saisonal abhängige Temperatur gebracht. Typischerweise liegt die Kerntemperatur im Sommer um 19°C und im Winter um 22°C. Hierdurch wird die Deckenoberfläche auf angenehmen Temperaturen gehalten und kann so hauptsächlich über Strahlungsaustausch sehr angenehm die Raumtemperaturen dämpfen.
Die Spitzenlasten im Heizfalle werden über konventionelle Heizflächen mit höherem Konvektionsanteil abgedeckt.
Im Sommer werden die Räume über die BKT thermisch entspannt, so dass eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen gegenüber Räumen ohne unterstützende Kühlung sichergestellt wird.
Die Versorgung der einzelnen Arbeitsplätze mit Strom sowie Daten- und Telefonanschlüssen erfolgt über Bodentanks. Zur Steuerung der elektrotechnischen Systeme wird ein busfähiges System eingesetzt.

Konferenz und Seminarräume
Aufgrund der wesentlich höheren Personendichte und der damit verbundenen höheren Kühllasten in den Konferenzbereichen sowie der verschiedenen Nutzungszeit der Räume und des sicherlich höheren thermischen und akustischen Komfortanspruchs werden hier Kühldecken realisiert.
Mit Kühldecken können zum Einen höhere Leistungen als mit der BKT abgedeckt werden, zum Anderen können diese schneller auf sich verändernde Lastzustände geregelt werden, z.B. auch ausgeschaltet, wenn keine Raumnutzung erfolgt. Darüber hinaus können akustische Dämpfungsmaßnahmen in der Decke integriert werden. Insgesamt ergibt sich ein größerer Gestaltungsfreiraum der Decke.
Die Frischluftversorgung erfolgt mechanisch kontrolliert in Anhängigkeit der Luftqualität.
Sonderbereiche, wie z.B. die Küchen, erhalten ihrer Anforderung entsprechende Lüftungssysteme.

KONZEPT FREIRAUMGESTALTUNG
Die grundlegende Strukturierung der Freiräume ergibt sich durch starke Topographiesprünge im Gelände, welche die Außenbereiche der neuen Gebäudekomplexe in verschiedene Funktionsbereiche gliedern.
Diese werden durch den gestalterischen Einsatz von streifenförmigen Elementen unterschiedlicher Materialität zu einem Freiraumthema verwoben. Dabei kommt dem Wasser eine besondere Bedeutung zu.
Die gestalteten Freiflächen lassen sich unterschiedlichen Funktionen zuordnen:
Aufenthalt. Der an die Hainbuchenstrasse angrenzende Bereich bietet Besuchern und Mitarbeitern einen Ort zum Verweilen. Die mit Gräserstreifen bepflanzte Rasenfläche fällt mit einer leichten Böschung zum Gebäude hin ab und mündet in eine ebene Rasenfläche mit einer lichtdurchlässigen Gehölz-Bepflanzung, so dass auch die unteren Gebäudeebenen Licht durchflutet werden und somit eine freundliche Atmosphäre erhalten.
Ankommen. Der Hauptplatz zwischen den neuen Gebäudekomplexen fungiert als Ort des Treffpunkts, beherbergt aber gleichzeitig auch Flächen für oberirdische PKW- Stellplätze und verknüpft die unterschiedlichen Niveaus der Hainbuchstrasse und der Mies-van-der-Rohe-Straße. Gestalterisch zeichnet sich diese bis zum Foyer des östlichen Gebäudes mit einer Pflasterung befestigte Platzsituation wiederum durch das Auftreten von streifenförmigen Elementen, diesmal jedoch in Form von andersfarbigen Pflasterstreifen, aus.
Entrée. An die Eingangsebene schließt eine großzügig angelegte Treppenrampe mit einer darin seitlich eingelassenen Wassertreppe an. Diese Elemente bilden zusammen ein repräsentatives Eingangsensemble und eine starke Adresse zur Mies-van-der-Rohe-Straße. Das Wasser fließt kaskadenartig die Treppe hinunter und führt so einerseits den Besucher auf die Eingangsebene hinauf und thematisiert anderseits den Inhalt der Forschungen.
Wassergarten. Der Freiraum im nordöstlichen Teil des Grundstücks zwischen der Versuchshalle und dem UMIC-Gebäude wird konzeptionell von Anlieferungsverkehr und anderen Nutzungen freigehalten. Dadurch kann er als qualitativ hochwertige Grünfläche gestaltet werden. Diese arbeitet vor Allem mit Sichtbeziehungen, die die beiden Gebäude visuell verbinden und gleichzeitig auch einen Einblick von der Mies-van-der-Rohe Straße aus ermöglichen. Auch hier wird die Gestaltung mit Streifen aufgegriffen, diesmal in Form von Wasserbecken mit einer Gräser-Bepflanzung. Die Wasserbecken versinnbildlichen dabei zum Einen die Ansammlung von Wassermassen, erzeugen aber gleichzeitig bei Sonneneinstrahlung auch Spiegelungen auf der Wasseroberfläche. Diese Wasserspiegelungen, die sich auf den Fassaden der beiden Gebäude widerspiegeln, erzeugen so eine Verbindung zwischen den beiden Seiten. Für eine Auflockerung der strengen Form der Wasserbecken und eine Verstärkung der Blickbeziehungen sorgen zwischen den Wasserbecken gepflanzte Gehölze.