Ein­ge­schrie­be­nes Trag­werk

Das Haupttragwerk für den Neubau der Messe Basel funktioniert unabhängig von der äusseren Gebäudeform. Erst eine Zusatzkonstruktion legt die Grundlage für das architektonische Erscheinungsbild. Beim Konstruieren in diesem Massstab ist das nicht nur pragmatisch, sondern klug.

Publikationsdatum
16-01-2014
Revision
13-10-2015

Der Neubau der Messe Basel vom Basler Architekturbüro Herzog & de Meuron zeigt sich mit drei übereinandergeschichteten Ebenen. Leicht verdreht und gegeneinander verschoben ragen sie teilweise in den Strassenraum hinein oder ziehen sich von ihm zurück. Die beiden oberen scharfkantigen, jeweils 8 m hohen Volumen sind hell und markant; ihre windschiefen Aussenflächen sind von einem Flechtwerk aus Aluminium umschlossen. Das unterste Niveau hingegen besteht aus dem 10m hohen Erdgeschoss mit einem geschwungenen Fassadenverlauf. Es hält sich mit seinen verglasten oder dunkel eingekleideten Flächen gegenüber seinen Überbauten zurück. Der städtische Verkehr fliesst diesen Flächen regelrecht entlang; in der Mitte des 217m langen und 90m breiten Grundrisses durchquert er gar das Erdgeschossvolumen. An diesem Ort – der City Lounge – breitet sich der öffentliche Raum im Gebäude aus: Das Tram hält hier, die Besucher finden die Eingänge zu den Messen, Passanten verpflegen sich auf dem überdachten Platz. Der markante Lichthof, der die beiden oberen, die City Lounge überbrückenden Volumen durchdringt, verstärkt den Effekt des Durchfliessens zusätzlich. Man erhält den Eindruck, der Lichthof sei zugleich ein Dorn, der die drei Körper des Neubaus zusammenhält und um den sie sich drehen könnten.

Losgelöst von der äusseren Dynamik

Das Tragwerk des Neubaus löst sich vollständig von diesem Bild. Entsprechend der geometrischen Aufgabe, einem gegebenen Volumen einen maximalen Quader einzuschreiben, konzipierten die Bauingenieure (ARGE Gruner/Ernst Basler + Partner; Ribi + Blum Ingenieure und Planer; WITO-engineering) eine lineare Haupttragstruktur, die sich quaderförmig in den Neubau einfügt – entgegen den geschichteten drei Einzelvolumen und der äusseren Dynamik vor allem des Erdgeschosses. Die Tragelemente dieses Quaders bestehen im Wesentlichen aus vier Kernen, aus rund 20 senkrechten, über alle Geschosse geführten Stützen, aus horizontalen Balken in Form von geschweissten Blech- und Wabenträgern, aus geschosshohen Fachwerkträgern und aus vorfabrizierten Deckenelementen, die auf Betonpfetten aufliegen und mit einem Überbeton verbunden sind. Erst eine sekundäre Tragkonstruktion in Stahlbauweise, die dem Haupttragwerk angehängt ist, legt die Basis für die charakteristische Gebäudeform entlang der Fassade. 

Quaderförmiges Haupttragwerk

Dieser kluge Kniff, die Tragkonstruktion pragmatisch von der Architektur zu lösen, erleichterte die ohnehin komplexe Planung und Ausführung. Der dadurch gewonnene Handlungsspielraum in der eigenen Disziplin kam der Effizienz und der Wirtschaftlichkeit der Konstruktion zugute.

Dennoch nimmt die Tragkonstruktion Bezug zu Bestehendem. Insbesondere ist dies im Fundament zu erkennen: Es passt sich der gegebenen Situation an. Die Stützen mit den grossen Geschosslasten sind über Pfahlbankette auf Mikropfählen und Grossbohrpfählen im Baugrund fundiert. Im südlichen Bereich lag die bestehende Bodenplatte unterhalb der Kote der neuen. Diese lagert hier deshalb auf einer etwa 1.30m starken Kiesaufschüttung. Der Bereich der Auffüllung wird genutzt für Fundamentvertiefungen, Pfahlbankette, Liftunterfahrten und Gebäudetechnikkanäle. Stützen mit geringeren Lasten werden über Fundamentvertiefungen auf der bestehenden Bodenplatte des Vorgängerbaus abgestellt. Für die nördliche Gebäudehälfte hob man tiefer aus, da sich die neue Bodenplatte etwa 3.30m unterhalb des ursprünglichen Hallenbodens befindet.

Die Tragelemente des Haupttragwerks fügen sich in Mischbauweise zum rund 205×80×31m grossen Quader zusammen. Die Decke über UG – das Untergeschoss dient der Anlieferung und wird für Technik- und Lagerräume genutzt – ist grösstenteils aus vorfabrizierten Deckenelementplatten mit Überbeton erstellt. Da die betonierten Kernwände aufgrund des Bauablaufs vorgängig mit einer Kletterschalung erstellt wurden, mussten die hochbelasteten UG-Decken mit Schraubbewehrung und Jordal-Schienen nachträglich kraftschlüssig angeschlossen werden.

Die Kerne sind in den steifen Untergeschossen eingespannt. Sie stabilisieren das Gebäude gegen Wind- und Erdbebeneinwirkungen. Die hallenseitigen Wände sind stark von Türöffnungen, Aussparungen, Auflagernischen für Betonpfetten und Schalungseinlagen perforiert. Bei den parallel verlaufenden Wänden in den Treppenhäusern bzw. entlang der Fassaden sind es deutlich weniger, sodass hauptsächlich sie die Hallenlängsrichtung aussteifen. Die zahlreichen kürzeren Querwände in allen vier Kernen steifen den Neubau in Querrichtung aus.

Die geschwungene Decke in den beiden Foyers ist als 40cm starke Flachdecke mit Hohlkörpereinlagen ausgebildet. Sie liegt auf einzelnen Betonstützen auf, die einen Durchmesser von 35cm haben. Es sind Stützen, die im Erdgeschoss zusätzlich neben dem Hauptraster angeordnet sind. Das reguläre Stützenraster der Halle beträgt etwa 20.2 bis 25.8m×15.7m. Es verlängert das Stützenraster im bestehenden Bau von Theo Hotz, ein weiterer markanter Bezug zum Bestand. Diese Stützen bestehen in der Regel aus vorfabriziertem Schleuderbeton mit einem Durchmesser von 50 bis 80cm. Massive, 120mm dicke Kopf- und Fussplatten an den Stützenenden gewährleisten die zentrische Krafteinleitung.

Die Decken über Erdgeschoss und 1. Obergeschoss bestehen aus einer Stahl-Beton-Verbundkonstruktion. Die Primärträger sind geschweisste Blechträger, Kopfbolzendübel sichern den Verbund mit dem Überbeton. Die Höhe der Blechträger beträgt bei der Decke über EG 1.42m, bei der Decke über 1. OG 1.72m und bei der Decke über 2. OG (Dach) 1.20m. In den Trägerstegen sind zahlreiche Öffnungen ausgeschnitten, damit die Leitungen für die Gebäudetechnik in dieser Ebene queren können. Entsprechend wurden die Trägerstege lokal verstärkt. 

Zwischen den Primärträgern sind die Sekundärträger eingehängt. Dabei handelt es sich um vorfabrizierte Betonbalken, die statisch mit dem Überbeton der Elementdecke im Verbund wirken. Diese bis zu 20m langen, vorgespannten Pfetten sind 35cm breit und 130cm hoch, sie wurden überhöht montiert. Auf diesem Trägerrost aus Stahlträgern und Betonbalken liegen vorfabrizierte, 6cm starke Betonelementplatten. Der darauf gegossene 20cm dicke Überbeton wirkt als Scheibe und leitet die Horizontalkräfte in die vier -Betonkerne. Die Oberfläche des Überbetons wurde als Monobeton abgeglättet.

Die Dachdecke ist eine reine Stahlkonstruktion mit geschweissten Blechträgern in Hallenlängsrichtung und eingesattelten Wabenträgern in Hallenquerrichtung. Über sie spannt über jeweils etwa 4m ein Trapezblech. Nur im Bereich der Technikzentralen werden Elementplatten versetzt und mit Überbeton ergänzt. Die Technikzentralen auf dem Dachtragwerk sind konventionell mit Walzprofilen konstruiert. Als oberer Dachabschluss dient wiederum ein einfaches Trapezblech. Die Aussteifung erfolgt mit Verbänden in Längsrichtung und durch die Rahmenwirkung in Querrichtung.

Zusatzkonstruktion gibt die Form

Das quaderförmige Haupttragwerk ist das statische Herzstück des Neubaus. Die typische Form erhält der Neubau aber erst mit der Zusatzkonstruktion. Diese sekundäre Tragkonstruktion ist dem Haupttragwerk angehängt – sie verlängert sich dort, wo es notwendig ist, und verkürzt sich an den Stellen, wo sie sich zurückzuziehen hat; so an den Fassaden und beim Lichthof.

Der geneigten Gebäudeaussenform folgend kragen die Decken beispielsweise an den Kernen bis zu 6.50m aus. Gestützt werden sie in der Regel durch betonierte Kragträger, die sich in unregelmässigen Abständen von 4 bis 10m in die Querwände der Kerne einspannen. An den Kragarmenden verläuft entlang der Fassade ein 30cm breiter und etwa 1m hoher Unterzug. Er steift den Deckenrand aus und begrenzt die absoluten und die relativen Verformungen.

Den drei Decken über der City Lounge ist eine zylinderförmige Öffnung mit einem Durchmesser von 30m eingeschrieben. Das lineare Tragwerk der Decken wird dadurch in geschwungener Linie abgeschnitten und kragt von den nur sechs rund um den Lichthof angeordneten massiven Stahlbetonstützen bis zur Lichthoffassade aus. Daran angehängt ist schliesslich die Fassade mit den Aluminiumelementen. Was sich im Innenraum als abstrakter zylinderförmiger Körper abzeichnet (vgl. Abb. gegenüber), ist aussen der Lichthof über der City Lounge. Dieser grosse, leicht trompetenförmige Körper erinnert als eines der wenigen Elemente im Innern des Neubaus in abstrahierter Weise und umgestülpter Variation an die äussere Gebäudeform.

Hinweise auf die äussere Gebäudeform

Mit dem Zylinderkörper inmitten der Ausstellungsräume verweisen auch die raumhohen Fachwerke auf die Gebäudeform und lassen den erzeugten Kräftefluss verstehen. Sie überbrücken die grosse Spannweite über der City Lounge und über der Eventhalle im Erdgeschoss.

Im Bereich der Eventhalle fangen zwei Fachwerke vier Stützen aus den Obergeschossen ab. Sie haben eine Spannweite von 47m und schaffen einen stützenfreien Raum mit den Abmessungen von etwa 47×66m. Die Ausfachung ist nicht vollständig, sondern besteht lediglich aus jeweils einer Diagonale in den Randfeldern. Die Gurte sind deshalb als durchlaufende Biegeträger in Form von geschweissten Kastenträgern konstruiert. Die Diagonalen mit einem Vollstahlquerschnitt von 400×400mm sind aus ca. 20 Stahllamellen aufgebaut. Die Stösse wurden auf der Baustelle einzeln zusammengeschweisst und mit Ultraschall überprüft.

Die Überspannung der City Lounge ist eine regelrechte Brücke. Zwischen den beiden nördlichen und südlichen Kernen verläuft in den beiden Obergeschossen jeweils ein zweigeschossiges Fachwerk mit zwei fallenden Streben. Es spannt über 53 bzw. 58m und lagert kurz vor den Kernen auf Stützen. Auch seine Diagonalen wurden mit geschweissten Lamellen erstellt. Ein zusätzliches eingeschossiges Fachwerk entlang der beiden Fassaden im ersten Obergeschoss entlastet das zweigeschossige Fachwerk. Zudem versteift es die Deckenränder entlang der City Lounge. Diese beiden weniger hohen Fachwerke haben eine Spannweite von 63 bzw. 66m und liegen auf den von den Kernen auskragenden Flügelwänden.

Architektonisches Konzept statisch umgesetzt

Obwohl das tragwerkspezifische Konzept nicht direkt mit dem architektonischen Konzept übereinstimmt, ist das Tragwerk hier kein reiner Dienstleister, der die technischen Rahmenbedingungen und die architektonischen Ansprüche erfüllt. Dagegen sprechen alleine schon sein wohlgestaltetes Skelett und seine – trotz grösster und massivster Abmessungen – überraschende Leichtigkeit. Sie kommen vor allem in leer geräumten Ausstellungshallen zum Ausdruck. Mehr Tragelemente würden zwar den riesigen Dimensionen des Gebäudes bezüglich eines effizienten Kräfteflusses besser entsprechen, doch hätten sie die grossmassstäbliche Leichtigkeit vernichtet. Genauso dagegen spricht auch die zwar uneinheitliche, aber sinnvolle und überzeugende Materialisierung: Stahl ist dort eingesetzt, wo wenig Gewicht wichtig ist und wo Zugkräfte in hohem Mass vorhanden sind, Beton ist dort angeordnet, wo es wegen seiner materialspezifischen Vorteile sinnvoll oder aus brandschutzspezifischen Gründen erforderlich ist, und im Verbund wirken sie, wenn damit das effizienteste Konstruktionsprinzip erreicht werden kann.

Vielmehr steht einmal die eine und das andere Mal die andere Disziplin im Vordergrund; das ist hier folgerichtig und durchaus berechtigt. Die architektonischen Aspekte bestimmen das äussere Erscheinungsbild, und das Tragwerk stellt sich hinten an – im Inneren rücken die tragwerkspezifischen Aspekte in den Vordergrund, und die architektonischen lassen sich auf die Gegebenheiten ein. In ihrem Umfeld sind die beiden Disziplinen konsequent umgesetzt – mit der entsprechend notwendigen Zurückhaltung und dem notwendigen Verständnis gegenüber dem jeweils anderen Fach. Diesem Dialog scheinen die sich ähnelnden Probleme zugutegekommen zu sein. Denn was sich architektonisch als äusserst massiver Körper im Stadtraum niederschlägt, zeigt sich auch in der Einbettung des Tragwerks in die grossformatige Architektur: Man verliert die Massstäblichkeit auch im Tragwerk.

Mit dieser konsequenten Haltung und eigenen Gewichtung der Disziplinen konnten die Bauingenieure das Tragwerk so ausführen, dass es sich durch seine spezifische Ästhetik auszeichnet. Dies widerspiegelt sich nicht zuletzt auch in der Farbgebung. Die Architekten hielten alle Tragelemente zurückhaltend dunkel. Der als Brandschutz dienende Spritzputz auf den Stahlteilen und alle sichtbaren Stahlbetonteile sind eingeschwärzt.

Das Tragwerk ist also in der Tat kein reiner Dienstleister. Es tut sehr wohl seinen Dienst, hat aber dennoch seinen eigenen Reiz. Schliesslich ist es eine Kunst, ein architektonisches Konzept mit seiner komplexen Aussenhülle in Form eines hyperbolischen Paraboloids so aufzufangen, zu abstrahieren und zu verändern, dass es mit dem eingesetzten effizienten und unaufgeregten Tragwerk qualitativ nicht an Wert verliert, sondern gewinnt – vor allem dann, wenn das Tragwerk in nur zwölf Monaten Bauzeit erstellt werden musste.


Die untergehängte Fassade

Die Unterkonstruktion der City-Lounge-Decke besteht in der Regel aus Rohrprofilen im Abstand von 3m und deren Abhängungen im Abstand von etwa 3.50m. Die Abhängungen sind an in den Betonträgern eingelegten Halfenschienen-Einzelstücken verankert. An der unteren Verbindung zwischen Hänger und Träger ist ebenfalls eine Halfenschiene montiert. Der ganze Hänger lässt sich so zwischen 35 und 55cm in der Trägerachse verschieben, was die Montage von Leitungen einfacher machte. Zudem konnte Raum für den Wartungskorridor zwischen Betonträgern, Stahlträgern und Installationen geschaffen werden. An die horizontalen Träger wurden von unten die Brandschutzpaneele montiert, an denen die Fassadenelemente befestigt sind. Der Raum zwischen Betondecke und Brandschutzpaneelen ist über Einstiegsluken vom Hallenbereich im 1. OG erschlossen. Im Innenbereich des Foyers ist dieser Zwischenraum allerdings nicht begehbar. Die Wartung erfolgt hier von unten, indem die Abhangdecke demontiert wird. Weil dadurch die Belastung auf die Unterkonstruktion geringer ist, sind die Profilabmessungen entsprechend kleiner.

Die Passerelle

Die Passerelle zwischen der neuen Halle Süd und dem Congress Center Basel (vgl. Übersichtsplan) besteht aus zwei parallel verlaufenden Vier-endeelträgern. Die Gehfläche ist eine Stahlver-bunddecke mit Trapezblechen. Diese wird, wie auch der Dachverband, in die Ober- bzw. Untergurte der Vierendeelträger eingehängt. Um Zwängungen zu vermeiden, wird die Passerelle auf Seite Kongresszentrum in Längsrichtung verschieblich gelagert.
Die Passerelle ist konstruktionsbedingt schwingungsanfällig. Eine Schwingungsuntersuchung am ausgeführten Bauwerk hat gezeigt, dass die dynamische Anregung der Passerelle den Nutzungskomfort nicht einschränkt. Andernfalls hätte man Schwingungstilger unter dem Passerellenboden montiert, für die der Platz vorgehalten wurde.

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