Sartorius - Produktion Laborinstrumente

Das expressive Tragwerk versinnbildlicht Dynamik und Solidität als wesentliche Funktionsmerkmale der Feinwaage. Die geneigten Stahlstützen der Produktionsschiffe ermöglichen eine flexible Nutzung der Flächen ohne Einschränkungen aus der Baukonstruktion. Im trichterförmigen Zwischenraum der Schiffe entstehen die “Lichtgräben“. Sie schaffen ein Wegenetz, lenken Tageslicht in die Hallentiefe und fördern die Kommunikation zwischen den Produktionsebenen.

Der gestalterische Anspruch an das gebäude setzt sich in sorgfältig gestalteten Außenanlagen samt Teich und Beachvolleyballfeld, die zu Entspannung oder Bewegung animieren, fort.

Mit Blick auf optimale Produktionsbedingungen und die Wertschätzung der Arbeit reflektiert das Produktionsgebäude in der Materialwahl und Ausarbeitung der Details die Bedeutung von Corporate Architecture für Unternehmen und Mitarbeiter.

Das gewählte Fassadenmaterial der Produktionshalle aus Aluminium-Verbundplatten leitet sich vom Kern der Waageprodukte, einem komplex gefrästen Aluminiumblock, ab. Die Lichtgräben zeichnen sich außen als transparente Pfosten-Riegel-fassaden ab, der Rhythmus der Hallenschiffe wird ablesbar.

Gebäudehülle und Tragwerk sind auf eine hohe Dauerhaftigkeit ausgelegt. Flexibilität und Erweiterbarkeit der Nutzung bilden daher wesentliche Planungsziele. Dies gilt für die Produktion wie für die Bürobereiche. Die gut zugängliche MEDIENVerteilung in der Produktion erlaubt eine einfache Anpassung an zukünftige Anforderungen der Produktionsprozesse. lichte Raumhöhen ermöglichen in teilen eine HORIZONTALE Teilung und  Erweiterung der Nutzfläche. Mit Systemtrennwänden und Hohlraumböden in den Büronutzflächen lassen sich variable Bürostrukturen umsetzen, vom Einzelbüro bis zu Open-Space-Großräumen.

Das Konzept gewährleistET einen hohen thermischen und visuellen Komfort. Die hohe räumliche Qualität beschränkt sich dabei nicht nur auf die PRODUKTIONSflächen, sondern erstreckt sich auch auf nicht ständig genutzte Gebäudebereiche. Zusätzlich ist die Vielfalt der Nutzungen hervorzuheben: von LABOREN und Ausbildungswerkstätten, über Pausenräume und Kommunikationszonen im Atrium, bis hin zum Gymnastikraum.

Die hohe energetische qualität der Gebäudehüllen und die großen, nutzbaren thermischen Speichermassen VON Geschossdecken und Tragwerk Begrenzen den anlagentechnischen Aufwand für die raumklimatische Konditionierung. SO WERDEN Lüftung und Kühlung zoniert eingesetzt. dIE Wärmeversorgung aus Kraft-Wärme-Kopplung Unterschreitet die energetischen Anforderungen der EnEV um ÜBER 30%. Dies wirkt sich entsprechend positiv auf die Ökobilanz über den Lebenszyklus des Gebäudes aus.

TRAGWERK

Das Tragwerk der Produktionshalle sollte so entwickelt werden, dass es den Anforderungen in höchstem Maße entspreche und das Gebot von Zweckmäßigkeit und Wirtschaftlichkeit erfülle.
Als wichtiger Teil des Produktionsprozesses sind Vorgänge zur Feinjustierung und Eichung der Präzisionsinstrumente zu nennen. So waren die Kriterien der Gebrauchstauglichkeit des Tragwerkes durch hohe Anforderungen im Bereich des Schwingungsschutzes bestimmt.
Campusübergreifend erfolgt der Brandschutz mit Sprinklerunterstützung. Die Tragkonstruktion sollte eine 30-minütige Feuerwiderstandsdauer haben.
Das Team Architekt / Tragwerksplaner / TGA-Planer entwickelte die Lösung schrittweise und in enger Zusammenarbeit mit den Nutzern.
Für die Fertigung ergaben sich hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit, da keine Fußbodenaufbauten vorgesehen waren.
 
Lösungsweg
Die Entwicklung des Lösungsansatzes war zunächst frei von Materialvorstellungen. Die Analyse der Flächenbedarfe und –vorgaben führte schnell zur Notwendigkeit einer zweigeschossigen Produktionshalle mit anliegenden Mantelbauten für Labor- und Entwicklungsabteilungen.
Unter der Zielsetzung des Schaffens hoher architektonischer Qualität wurden die Punkte
                  Nutzungsflexibilität
                  Natürliche Belichtung
                  Stützenachsraster
                  Gebrauchstauglichkeit
                  Integration vs. Applikation von Tragwerk und TGA
                  Tragwerkseffizienz
                  Wirtschaftlichkeit / Bauzeit
in einem stets ergebnisoffen geführten Findungsprozess diskutiert und abgewogen.
Für die Hauptabmessungen wurden als Konstruktionsraster 12 x 12 m, 18 x 10 m und 18 x 16 m vergleichend für Ausführungen aus Spannbeton und in Stahlverbundbauweise untersucht. Bezüglich der Dachkonstruktion war zu entscheiden, ob sie modular im Raster der Geschosskonstruktion oder frei „auf eigenen Beinen“ abgetragen wird. Die Varianten wurden tragwerksplanerisch als Vorbemessungen mit Grobmassenermittlungen und architektonisch durch räumliche Visualisierungen untersucht. Die Entscheidung fiel für die 18 x 16 m Lösung in einer geschachtelten Stahlverbundkonstruktion mit integriert geführter TGA.
So wurde das Tragwerk als modular aufgebaute Stahlkonstruktion konzipiert. Haupt- und Nebenträger sind zur Führung von HT-Installationen als Vierendeel- bzw. Wabenträger konstruiert. Die primären Rahmentragwerke werden als Stockwerksrahmen mit Kastenquerschnitten und geneigten Stielen konstruiert. Sie nehmen die Decken- und Dachsysteme auf. Die Rahmensysteme nutzen als modulares Grundelement ein und dasselbe konstruktive Prinzip und werden stellenweise ergänzt oder modifiziert.
Die Deckenträger sind als durchlaufende Wabenverbundträger konstruiert und bilden zusammen mit den Rahmentragwerken aus geschweißten Kastenquerschnitten ein geschachteltes System. Das System bietet notwendige Freiheitsgrade für die Führung von HT-Installationen und entwickelt gleichsam statische Effizienz durch große statische Nutzhöhen.
Zur Erfüllung der Anforderungen des Schwingungsschutzes wurde für die Erdgeschossdecke eine Stahlverbundkonstruktion mit auskömmlichen Schlankheitsgraden und hoher Steifigkeit entwickelt. Die Durchbiegungen unter Gebrauchslast 10 kN/qm betragen ca. 1/1500tel der Spannweite.
Die Eigenfrequenzen wurden mittels Modalanalyse am Gesamtsystem ermittelt. Dazu wurde die Nachgiebigkeit der Verbundfuge durch nichtlineare Kontaktelemente abgebildet. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse zu den Eigenformen wurden Nutzungsbereiche festgelegt, in denen die Anforderungen der Schwingungsschutzklassen 1 und 2 (maximale Beschleunigung a_max=4,6 bzw. 2,6 mm/s^2) erfüllt werden. Für höhere Schwingungsschutzklassen (bis a_max=0,4 mm/s^2) wurden im Erdgeschoss Nutzungsbereiche mit entkoppelten Sohlplatten ausgebildet.
Bei der Konzeption der Gesamtstruktur konnten die Bedingungen der Flächennutzung mit den Bedingungen einer effizienten Konstruktion in Einklang gebracht werden: Die verkürzten Endfelder des durchlaufenden Deckentragwerks führen zu annähernd gleichgroßen Auswirkungen und damit zu gleichmäßigen Ausnutzungsgraden in den Rahmentragwerken.
Die Formgebung der Rahmentragwerke folgt zugleich statischen Kriterien wie gestalterischen Zielsetzungen der sich "trichterförmig öffnenden Lichtgräben":  So nähern sich die Systemlinien des gespreizten Rahmentragwerks der Stützlinie an und die Spannweite der Riegel wird reduziert. Horizontale Abtriebskräfte infolge ungleichmäßiger Laststellungen werden durch Scheibenwirkung der Verbunddecke in die flankierenden Mantelbauten abgetragen.
Zur Durchführung der HT-Installationen ist der Riegel als Rahmenträger mit mitwirkender Betondruckzone als Verbundkonstruktion ausgeführt. Zu den Rahmenecken hin wird der Riegel zur Erhöhung der Steifigkeit geschlossen ausgeführt und durch eine (sichtbare!) Beulsteife ausgesteift. Auch hier stand die Stützlinie Pate… Entlang der Lichtgräben wurden alle Konstruktionsteile durch Baustellenschweißung oder durch nicht sichtbare Schraubverbindungen gefügt. Die durchlaufenden Wabenträger wurden mit eigens entwickelten Stirnplattenstößen (Aufnahme von Bautoleranzen) biegesteif zwischen den Rahmentragwerken montiert.
Auch in der Detaillierung der Rahmentragwerke treffen sich statische, funktionale sowie gestalterische Zielsetzungen: Die Stiele wurden so profiliert, dass ihre dem „Lichtgraben“ zugewandte Seite schmaler als ihre übrigen Seiten ist, und dass sie sich zum unteren und oberen Ende hin verjüngen. So wird zugleich der Lichteinfall maximiert und die „Schwere“ der Konstruktion visuell reduziert. Es ergibt sich damit für die Stützen eine veränderliche polygonale Querschnittsform, die – Dank der präzisen Ausführung – ein filigranes Lichtspiel erzeugt.
Für das Erreichen der DGNB Gold Zertifizierung wurde u.a. auf den Einsatz dämmschichtbildender Feuerschutzanstriche verzichtet und stattdessen die Feuerwiderstandsdauer per „Heißbemessung“ nachgewiesen. Alle Beschichtungssysteme wurden als Dickschicht-Korrosionsschutzbeschichtung im Airless-Spritzverfahren aufgebracht. Als Farbstoff wurde wasserverdünnbarer Beschichtungsstoff der DGNB-Qualitätsstufe Q3 verwendet.
Zur Fertigung und Montage wurden die Schweißkonstruktionen in möglichst großen Transporteinheiten zur Baustelle gebracht. Dadurch entstanden schwere Hubeinheiten, die eine „Vorkopfmontage“ notwendig machten. Auf vorab montierter Hilfskonstruktion wurden die Rahmenriegel höhen- und lagegerecht abgelegt. Anschließend wurden die Stiele montiert und provisorisch an den Riegelenden arretiert. Die Verbindung erfolgte durch Baustellenschweißung. Die Stahlbetondecke wurde als Halbfertigteildecke mit Ortbetonergänzung hergestellt. Um die gestellten Toleranzanforderungen gewährleisten zu können, wurde die Stahlkonstruktion im Betonierzustand kontinuierlich mit Aluminium-Schwerlaststützen unterstützt.


NACHHALTIGKEIT

Mit Nachhaltigkeit als einem der Kernwerte ist es nur konsequent, diesen Maßstab auch beim Neubau des Produktionsgebäudes anzulegen. Derzeit wird es nach dem System der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) zertfiziert:
 
Ökologie
Die weit über das für Produktionsgebäude übliche Maß hinausgehende energetische Gebäudehüllenqualität in Verbindung mit den großen, nutzbaren thermischen Speichermassen der Geschossdecken und des Tragwerks schaffen die Voraussetzung für eine Begrenzung des anlagentechnischen Aufwands für die raumklimatische Konditionierung. So werden an Stelle einer großflächigen Konditionierung der Produktionsbereiche Lüftung und Kühlung gezielt prozessbezogen, d.h. zoniert eingesetzt. In Verbindung mit der Wärmeversorgung durch das aus Kraft-Wärme-Kopplung gespeiste Nahwärmenetz am Standort werden die (primär)energetischen Anforderungen der EnEV um mehr als 30% unterschritten. Dies wirkt sich entsprechend positiv auf die Ökobilanz über den Lebenszyklus des Gebäudes aus.
Dank einer konsequenten Integration entsprechender Formulierungen in die Ausschreibungsunterlagen konnte die Verwendung umwelt- und gesundheitsgefährdender Baustoffe effektiv vermieden werden. Nach dem Ergebnis einer nach Fertigstellung des Gebäudes durchgeführten Raumluftmessung liegen die Schadstoffbelastungen der Raumluft deutlich unterhalb der Zielwerte der DGNB.
 
Ökonomie
Gebäudehülle und Tragwerk sind auf eine hohe Dauerhaftigkeit ausgelegt. Flexibilität und Erweiterbarkeit der Nutzung bildeten daher wesentliche Planungsziele. Dies gilt gleichermaßen für die Produktions- und Bürobereiche. Die gut zugängliche Verteilung für Lüftung, Heizung und Kühlung in den Produktionsbereichen erlaubt eine einfache Anpassung an zukünftig geänderte Anforderungen der Produktionsprozesse.
Die lichte Raumhöhe der Teilefertigung ermöglicht in Verbindung mit dem gewählten Tragwerk eine horizontale Teilung und entsprechende Erweiterung der Nutzfläche. Mit Systemtrennwänden und Hohlraumböden in den Büronutzflächen lassen sich variable Bürostrukturen umsetzen, vom Einzelbüro bis zu Open-Space-Großräumen.
 
Soziokulturelle Aspekte
Die energetische Qualität der Gebäudehülle, Wärme- und Kälteübergabesysteme mit hohem Strahlungsanteil sowie die transparenten Flächen mit externen Sonnenschutzeinrichtungen und/oder leichtlenkenden Verglasungen gewährleisten einen hohen thermischen und visuellen Komfort innerhalb der Nutzungsbereiche.
Die hohe räumliche Qualität beschränkt sich dabei nicht nur auf die Hauptnutzflächen sondern erstreckt sich auch auf nicht ständig genutzte Gebäudebereiche. Neben der Aufenthaltsqualität ist dabei auch die Vielfalt der Nutzungen hervorzuheben: von Ausbildungswerkstätten, über Pausenräume, die Kommunikationszonen im Atrium, bis hin zum Gymnastikraum. Diese Nutzungsvielfalt setzt sich fort in sorgfältig gestalteten Außenanlagen samt Teich und Beachvolleyballfeld, die zu Entspannung oder Bewegung animieren.