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Hochschule für Technik, Rapperswil
Projektwettbewerb, 2008
Städtebauliches Konzept und Volumetrie
Das Projekt für ein Forschungszentrum und Studentenunterkünfte sieht vor, die von Architekt Paul W. Tittel entworfene städtebauliche Logik fortzuschreiben. In einer Parallelstellung des Forschungszentrums zum Hauptgebäude wird die Orthogonalität der Anlage aufgenommen und die Übereckansicht vom See ergänzt. Die räumliche Nähe schafft Zusammenhalt, eine enge Verknüpfung mit den bestehenden Instituten und gewährt eine einfache Auffindbarkeit und Erschliessung des geplanten Forschungszentrums. Der Haupteingang des Neubaus befindet sich in unmittelbarer Nähe zum südlichen Eingang des Hauptbaus, der so eine Aufwertung erfährt.
Der flache, dreigeschossige Baukörper des Forschungszentrums (2 Vollgeschosse, 1 Dachgeschoss) ist leicht höher als der Hauptbau und schreibt so die Höhenentwicklung der Erweiterung von Burgdorf + Burren fort, ohne vom See her auffällig zu erscheinen. Demgegenüber setzt sich das Volumen der Studentenunterkünfte in seinen Dimensionen vom Forschungszentrum und dem Campus deutlich ab. Die Platzierung am östlichen Rand des Perimeters sowie eine leichte Ausdrehung thematisieren einen fragilen Zusammenhalt dieser neuen Nutzung mit den eigentlichen Campusbauten. Durch die Setzung der Neubauten an den Rändern des Perimeters verbleibt im Zentrum ausreichend Raum für spätere Erweiterungen. Er soll in der Zwischenzeit als Park genutzt werden, der in seiner Ausgestaltung eine Verbindung zur Seeuferlandschaft herstellt (durchfliessende Landschaft).
Konzept Landschaft und Freiraum
Der Campus und insbesondere auch die neuen Gebäude liegen in ganz besonderer Lage an der Schnittstelle von Land und See. Dieser Umstand wird in der Umgebungsgestaltung thematisiert: Die Gebäude schieben sich von den befestigten Erschliessungsflächen in die feuchten Riedwiese hinein. Diese gemähte ebene Wiesenlandschaft wird von neu angelegten Wassergräben durchzogen, die von blühenden Iris und wogendem Schilf und anderen Sumpfpflanzen begleitet werden und die Flächen linear strukturieren. Den Gräben wird auch das Regenwasser der versiegelten Beläge und Dächer zugeführt. Die vernässten Wiesen werden von Holzstegen überquert, welche die Gebäude erschliessen, aber insbesondere auch die Schönheit der Landschaft inszenieren. Im Kreuzungspunkt der Stege bietet ein Holzdeck Aufenhaltsort für Pausen und Freizeit und setzt einen Widerpart zum Inseli. Ein wegbegleitender Wassergraben wird als Staudengarten für Sumpfpflanzen angelegt. Kleine, frei verteilte Baumgruppen, die sich zum Siedlungsrand hin verdichten, überspielen das lineare System der Gräben. Weiden, Erlen und Birken prägen das Bild der Riedlandschaft mit.
Das System der Betonbeläge der vorangegangenen Bauetappen wird weitergespielt, indem die Erschliessungsflächen mit grossformatigen Platten ausgelegt und mit malerischen Solitärbäumen bepflanzt werden. Die Hochschule und die studentischen Wohnungen werden durch einen linearen Kiesplatz miteinander verbunden, der auch Infrastrukturen wie den Veloständern, Bänken, etc. Raum gibt. Eine transparente, bewachsene Rankkonstruktion bildet die Schnittstelle zwischen den Einfamilienhäusern und dem Campus.
Etappierung und Erweiterungsmöglichkeiten
Aufgrund der städtebaulichen Setzung von Forschungszentrum (direkter Anschluss an bestehenden Campus) und Studentenunterkunft (am östlichen Rand des Perimeters zum Kinderzoo) wird das Curti-Areal durch die erste Ausbauetappe minimal besetzt: im freien Zentrum wird ein Park angelegt, welcher sich konzeptionell mit dem Seeuferstreifen verbindet.
Ein vorgezogener Bau der Studentenunterkünfte (Gebäudestruktur und Fassade) zur temporären Aufnahme von Schulräumen (Ersatz Pavillions) ist möglich und durch einen nachträglichen Ausbau der Skelettstruktur einfach realisierbar. Aufgrund des Gebäudeaufbaus mit vorfabrizierten Elementen ist zudem eine kurze Bauzeit zu erwarten. Anschliessend kann mit dem Bau des Forschungszentrums begonnen werden. Zum Schluss der ersten Ausbauetappe wird der Park angelegt.
In einer zweiten Ausbauetappe wird für Schulräumlichkeiten ein zweiter, unabhängiger Neubau zwischen Forschungszentrum und Studentenunterkünfte erstellt. Dabei wird der Park unter Beibehaltung eines Charakters in Richtung See verkleinert. Der Neubau ist als kompaktes, viergeschossiges Volumen vorgesehen, das wiederum den Campus in seiner bestehenden, orthogonalen Logik ergänzt. Die Gebäudehöhe setzt einen Akzent in der Anlage und macht den Bau auch vom Campus-Eingang her sichtbar. Bei Bedarf können auch die Studentenunterkünfte erweitert werden: vorgesehen ist eine Aufstockung um ein Geschoss in derselben konstruktiven Logik. Die Studentunterkünfte sind so konzipiert, dass sich die Dachelemente (je 12m2) abheben und nach der Aufstockung wieder verwenden lassen. Die in der Ausschreibung angegebenen Mikro-Pfähle (Bodenplatte mit Pfahlbanketten 20m) reichen bei einer leichten Gebäudestruktur für drei Geschosse aus (Gewicht 2-stöckig: 15 kN/m2, mit Aufstockung: 20 kN/m2).
In einer dritten Ausbauetappe werden die Studentenunterkünfte abgebrochen, um einem dritten, flachen (maximal zwei Geschosse) Neubau in der südöstlichen Grundstückecke Platz zu machen. Die drei Forschungsneubauten auf dem Curtiareal führen städtebaulich, insbesondere auch in der Höhenstaffelung die Campus-Idee weiter.
Architektur des Forschungszentrums
Das Volumen des Forschungszentrums ist ein dreigeschossiger Baukörper mit rechteckiger Grundrissfigur. Seinen spezifischen Ausdruck bezieht er aus einer leichten, umlaufenden Einfaltung der Fassade, welche in direkter Abhängigkeit zur Tragstruktur steht. Dabei handelt es sich um eine rationelle, nutzungsflexible Stützen-Platten-Struktur, deren paarweise Schrägstellung von Zwillingsstützen für eine ausreichende Erdbeben- und Windaussteifung sorgen. In Fortsetzung der beschriebenen Einfaltung entwickelt sich ein umlaufender, überhoher Dachabschluss, der das niedere Dachgeschoss respektive die Dachterrassen nach aussen hin verbirgt und nur an wenigen Stellen von Öffnungen durchbrochen wird. Die Einfaltung der Fassade verleiht dem Volumen eine gewisse «Weichheit» und schafft so einen architektonischen Übergang zu Vegetation und Landschaft. Die Materialisierung der Fassade besteht aus Festverglasungen mit Rahmen aus eloxiertem Aluminium, woraus auch sämtliche geschlossenen Teile geformt sind. Fundiert wird das Gebäude mit einem durchgehenden Untergeschoss (Flachfundation, 30cm Bodenplatte) nach dem Prinzip des Gewichtsausgleichs (Aushub = 60 kN/m2, Gebäude inkl. Bodenplatte = 55 kN/m2).
Hauptgeschosse des Forschungszentrums (Institute)
Die zwei Hauptgeschosse des Forschungszentrums werden über einen Haupteingang auf der Westseite, in unmittelbarer Nähe zum südlichen Eingang des Hauptbaus erschlossen. Damit entstehen kurze, weitgehend überdachte Verbindungswege. Vom Haupteingang betritt man ein Foyer, woran auch der Veranstaltungsraum liegt (vgl. Schema Schliesskonzept). Dahinter befinden sich quer zur Gebäuderichtung grosszügige, offene und auch für den Aufenthalt bestimmte Treppenanlagen (vgl. Schema Brandschutzkonzept und Entfluchtung).
Von da aus werden sämtliche Grossräume und Besprechungsräume der Institute in einer netzartig aufgebauten Grundriss- respektive Erschliessungsstruktur erreicht. Zwei in Längsrichtung liegende Lichthöfe sorgen für eine gute natürliche Belichtung der innenliegenden Grossräume. Über eine Stirnseite des nördlichen Hofes erhalten auch die Treppenanlagen natürliches Licht.
Entsprechend der Tragstruktur sind sämtliche nichttragenden Innenwände aus Glas vorgesehen. Sie machen das Gebäude maximal durchlässig, lichtdurchflutet und unterstützen eine gute Kommunikation zwischen den Instituten. Aufgrund der horizontalen Ausdehnung der Hauptgeschosse können zwei von drei Instituten auf je einem Geschoss untergebracht werden. Es bestehen direkte und kurze Wege zwischen den einzelnen Grossräumen. Aufgrund eines Fassadenrasters von 2.60m lassen sie sich flexibel unterteilen. Eine Raumtiefe von 8.00m ist aufgrund der mehrseitigen Belichtung und der allgemeinen Durchlässigkeit vertretbar.
Auf Institutsräume im Untergeschoss wurde aus ökonomischen Überlegungen (reduzierte Geschosshöhe) verzichtet. Im Untergeschoss befinden sich neben disponiblen Nebenräumen einzig die Computerarbeitsplätze (Belichtung über den Hofboden), der Kopierraum sowie Technik- und Serverräume. In den freien Flächen bietet sich die Möglichkeit einer Einstellhalle (Parkplätze für Dozenten und Personal).
Dachgeschoss des Forschungszentrums
Das Dachgeschoss wird in Leichtbauweise (Stahlbau) auf dem in Massivbauweise konstruierten Baukörper des Forschungszentrums erstellt. Durch seine vielgliedrige Abwicklung sperrt sich das Volumen des Dachgeschosses zwischen den umlaufenden Schild und die offenen Lichthöhe. Dabei werden verschiedene Aussenräume zoniert, die jeweils das Gegenstück zu den innenliegenden Spezialnutzungen bilden. Das sind einerseits die Cafeteria, welche auf dem Dach von der Nähe zum Himmel und der (gerahmten) Sicht auf den See profitiert, andererseits acht Dozentenwohnungen, welche fernab der Studentenwohngemeinschaften und des Forschungsbetriebs kontemplative Ruhe bieten. Als dritte Raumgruppe wird ein zusätzlicher Besprechungsraum sowie «Dachlabor» angeboten, welche die verbleibenden Dachaussenräume als Freiluftlaboratorium (Solartechnik) bedienen können. Aufgrund der Leichtbauweise ist es möglich, das Dachgeschoss an zukünftige Bedürfnisse anzupassen respektive um- und anzubauen. Die Leichtbauweise hat zudem nur unwesentlichen Einfluss auf die Fundation (Stichwort Gewichtsausgleich) des Forschungszentrums.
Architektur der Studentenunterkünfte
Der langgestreckte, flache Baukörper der Studentenunterkünfte weist eine einfache, stereometrische Volumetrie und eine serielle, wirtschaftlich erstellbare Gebäudestruktur auf. Der Leichtbau in Holz (vorfabrizierte Elemente, Decken z. B. Brettstapel [Brandschutz]) kann mit Mikropfählen fundiert werden und wird in Längsrichtung durch aussenliegende, paarweise schräggestellte Holzstützen ausgesteift. Diese Stützenreihen verleihen dem an sich einfachen Bau ein spezifisches Gepräge und schaffen eine, wenn auch entfernte, strukturelle Ähnlichkeit zum Forschungszentrum. Zudem definieren sie mit dem Laubengang und einer Balkonschicht einen Filter zum Aussenraum, der dem Innern eine gewisse Privatsphäre verleiht.
Der serielle Aufbau erlaubt unterschiedliche, frei wählbare Wohnungsgrössen mit 3 bis 6 Zimmern. Eine horizontale Organisation der Gruppen sowie eine Laubengangerschliessung spart Fläche und sorgt für eine gute Wirtschaftlichkeit des Projektes. Die Aufenthalts- und Kochräume reichen von Fassade zu Fassade und erzeugen verschiedene Aussenraumbezüge. Alle Zimmer und Badezimmer sind behindertengängig. Sämtliche Zimmer verfügen mit dem Laubengang und der Balkonschicht über einen minimalen Aussenraum. Die Überzahl der Zimmer hat zudem Anteil am Park und besitzt Seesicht (vgl. auch Etappierung und Erweiterungsmöglichkeiten).
Brandschutzkonzept und Entfluchtung
Zugunsten einer räumlich offenen, grosszügigen Erschliessung, wird auf eine konventionelle Brandabschnittbildung verzichtet. Die innenliegenden, offenen Treppenanlagen werden im Brandfall durch automatisch schliessende Brandschutztore von den Fluchtwegkorridoren getrennt. Die Entfluchtung erfolgt über die Fassade respektive vier aussenliegende, offene Treppentürme. Die Treppentürme sollen auch im regulären Betrieb nutzbar sein (Erschliessung Dachterrassen, Dozentenwohnungen und Cafeteria). Der Veranstaltungsraum verfügt über einen zusätzlichen Fluchtausgang direkt ins Freie. Das Brandschutzkonzept erfordert stellenweise eine Ausbildung der inneren Glaswände in EI60.
Haustechnikkonzept, Lüftung und Minergie
Das Haustechnikkonzept ist auf eine hohe Nutzungsflexibilität ausgelegt. Die Raumheizung und -kühlung erfolgt über Kühlsegel. Durch die große Strahlungsfläche und die gleichmäßige Temperaturverteilung wird ein hohes Maß an Komfort erreicht und eine sehr energieeffiziente Betriebsweise ermöglicht. Auf abgehängte Decken wird verzichtet da es möglich ist, Beleuchtung, Rauchmelder, Lautsprecher mit dem Kühlsegel gemeinsam in einer architektonisch überzeugenden Art und Weise zu kombinieren.
Das Gebäude wird mit einer Lüftung mit Wärmerückgewinnung ausgerüstet. Diese dient der Sicherstellung des thermischen Komforts, des Schallschutzes und der Luftqualität. Die Frischluft wird in den Lichthöfen gefasst, erwärmt (Wärmerückgewinnung) und über die Steigzonen sowie den Hohlboden in die Räume verteilt. Die Steigrohre der Zuluft werden dezentral und offen disponiert, die Abluftkanale befinden sich in geschlossenen, zentralen Schächten.
Der Minergiestandard (gewichtete Energiekennzahl) wird mit dem gewählten Gebäudekonzept erreicht. Dies ist u.a. durch die folgende Punkte gegeben: kompaktes Gebäudevolumen (gutes Verhältnis von Energiebezugsfläche zu Hüllfläche), sehr gut gedämmte Gebäudehülle (U-Wert Fassade: ≤ 1 W/m2K [Mittelwert], U-Wert Dach: 0.15 W/m2K), Verwendung erneuerbarer Energien, Ausnutzung des Tageslicht.
Gebäudestruktur
Im Hinblick auf die optimale Wirtschaftlichkeit und Flexibilität in der Nutzung ist das Tragwerk als Stahlbeton-Skelettbau ausgelegt: Flachdecken in schlaff armiertem Ortbeton werden von vorfabrizierten Stützen im Raster bis 8.7m getragen. Die ebene Untersicht ohne Unterzüge und ohne sichtbare Stützenkopfverstärkungen ergibt eine grösstmögliche nutzbare lichte Geschosshöhe und maximale Flexibilität bei der Führung der Installationen der Gebäudetechnik. Die Stabilisierung des Bauwerks gegen Horizontalkräfte aus Wind und Erdbeben erfolgt durch die paarweise Schrägstellung der Zwillingsstützen. Zusätzliche aussteifende Wände (Kerne) sind nicht erforderlich, was die Geschosse horizontal maximal offen lässt.
Konstruktion und Materialisierung
Das Konstruktions- und Materialkonzept beruht auf einer hierarchischen Baustruktur, um bei den späteren baulichen Veränderungen und Anpassungen sowie auf die unterschiedlichen Lebenszyklen der Materialien reagieren zu können. Die Primärstruktur wird in konventioneller und kostenoptimierter Massivbauweise erstellt (Decken in Recyclingbeton, die Zwillings-Betonstützen sind vorfabriziert). Die Deckenstärken unterschreiten die Programmvorgaben (30 anstatt 50cm) und sind damit wirtschaftlich erstellbar.
Die repetitive und nichttragende Fassade als Sekundärstruktur, welche Aussen wie zu den Lichthöfen identisch behandelt ist, baut sich auf dem Raster von 2.6m auf. Dem Prinzip der Nutzungsflexibilität entsprechend stimmt dieses Rastermass mit den Modulmassen der Institutsräume überein und ermöglicht somit einen einfachen Fassadenanschluss der inneren Trennwände. Zwischen die festverglasten Fassadenelemente (jede dritte Achse) sind Lüftungsflügel (mit Gitter zur Auskühlung während der Sommerrnächte) vorgesehen. Aussenliegende Rafflamellenstoren sorgen für einen effektiven Sonnenschutz respektive schützen vor Überhitzung, lassen aber gleichzeitig die eintretende Lichtmenge regulieren.
Die Sekundärstruktur im Innern ist konsequent von der tragenden Struktur getrennt; die Innenwände und die Hohlbodenkonstruktion können jederzeit den sich ändernden Raumbedürfnissen angepasst werden da sie in Trockenbauweise erstellt werden.
Ökologie und Minergie
Um dem Grundsatz der Nachhaltigkeit und der ökologischen Bauweise zu entsprechen werden konsequent recyclierbare Baumaterialien, wo möglich auf natürlicher respektive mineralischer Basis, eingesetzt, welche eine hohe Bauteillebensdauer erreichen. Eine lange Gebrauchsdauer der Gebäudestruktur wird vor allem auch durch die hohe Flexibilität des Gebäudekonzeptes erreicht.
Der Minergiestandard (gewichtete Energiekennzahl) wird mit dem gewählten Gebäudekonzept erreicht. Dies ist u.a. durch die folgende Punkte gegeben:
1. kompaktes Gebäudevolumen:
gutes Verhältnis von Energiebezugsfläche zu Hüllfläche (A/EBF = 0.8)
2. sehr gut gedämmte Gebäudehülle:
U-Wert Fassade: ≤ 1 W/m2K (Mittelwert)
U-Wert Dach: 0.15 W/m2K
Aussenliegende Storen gewährleisten optimalen Schutz vor unerwünschter Überhitzung durch die Sonneneinstrahlung
3. effiziente Verwendung erneuerbarer Energien:
bspw. Grundwasser Wärmepumpe mit hoher Jahresarbeitszahl
Wärmrückgewinnung aus Abluft
4. Ausnutzung des Tageslichts:
durch den hohen Glasanteil sind sämtliche Nutzräume optimal zu den Fassaden und somit zum Tageslicht ausgerichtet
durch den hohen Anteil an natürlicher Belichtung ist der Energiebedarf für Beleuchtung tief und wird zudem mit verlustarmen Betriebsgeräten und energieeffizienten Leuchtmitteln ausgeführt.
Mitarbeiter Wettbewerb
Ron Edelaar, Elli Mosayebi, Christian Inderbitzin, Mathias Gunz, Mathis Keller
Bauherrschaft
Kanton St. Gallen
Landschaftsarchitekt: raderschallpartner Landschaftsarchitekten AG, Meilen
Ingenieur: Urech Bärtschi Maurer Bauingenieure AG, Zürich
Bauphysiker: BWS Bauphysik AG, Winterthur