Wie von Zauberhand aus Holz gebaut

Im Frühjahr wurde im Knies Kinderzoo in Rapperswil (Schweiz) eine neue Attraktion eröffnet, der „Knies Zauberhut“. Das Bauwerk wurde als Schalentragwerk aus Holzelementen erstellt. Die Planung und Ausführung der Holzkonstruktion übernahm die Schweizer Holzbaufirma Blumer-Lehmann AG.

Bei seinem Entwurf für das neue Eventgebäude auf dem Gelände des Knies Kinderzoo in Rapperswil schwebte Architekt Carlos Martinez ein Zaubertuch vor Augen. Zirkusdirektor Franco Knie Senior sah im Entwurf einen Zauberhut und so mancher Besucher fühlt sich im Gebäude an ein Zirkuszelt erinnert. Egal, ob man darin einen Zauberhut, ein Zirkuszelt oder ein Zaubertuch sieht: Der Neubau mit dem Namen „Knies Zauberhut“ hat etwas Magisches an sich. Zauberhaft ist nicht allein die Ausstrahlung des gerade eröffneten Gebäudes, das tagsüber für Zirkusvorstellungen und abends als multifunktionale Eventlocation dienen soll. Die gesamte Konstruktion, von der Planung bis zur Montage auf der Baustelle, ist ein beeindruckendes Beispiel dafür, was im Holzbau möglich ist. Ein solches Projekt kann nur das Produkt intensiver Zusammenarbeit sein und ist immer abhängig von einem guten Team. Da traf es sich gut, dass sich vom Bauherrn (Gebr. Knie) über den Generalplaner Ghisleni bis zu den Ingenieuren von Pirmin Jung alle Beteiligten schon aus anderen Projekten kannten. Das galt auch für die Freiform-Experten von Blumer Lehmann, die für die Planung und Umsetzung des ausgefallenen Schalentragwerks ins Team geholt wurden.

Interdisziplinäre Teamarbeit

Die Idee, das Projekt in Holzbauweise auszuführen, kam vom Architekten. Ein Leichtbau, zum Beispiel mit einer Membrankonstruktion, kam aus Schallschutzgründen nicht in Betracht; eine Betonkonstruktion wäre zu schwer geworden. Ausschlaggebend war aber ein wesentlicher Vorteil des Holzbaus: Durch die Elementbauweise konnte die Holzkonstruktion schon im Werk vorgefertigt werden, während auf der Baustelle noch Betonfundamente und Wandkonstruktion gegossen wurden. Denn der enge Zeitrahmen entpuppte sich als eine der größten Herausforderungen für die Planer. Die kurze Montagezeit auf der Baustelle löste für den Generalplaner Ghisleni ein weiteres Problem: Die Lärmbelästigung für die Anwohner und die Tiere aus Knies Kinderzoo konnte auf ein Minimum reduziert werden.

26 Meter hohes Dach

Wie von Zauberhand angehoben schwingt sich das freitragende Dach des Gebäudes auf insgesamt 26 m Höhe auf. Ein komplexes Schalentragwerk, erdacht von den Tragwerksplanern von Pirmin Jung, machte die spezielle Dachform möglich. Das Holzfaltwerk wird von Holzdruckringen und einem Betonring zusammengehalten und konnte durch die Auffaltung so weit erhöht werden, dass der Innenraum sogar für Trapeznummern geeignet ist. Die streng rotationssymmetrische Form ermöglichte die wirtschaftliche Produktion von zwölf gleichen und zwölf gespiegelten Holzelementen; je zwei Dachelemente ergeben ein Paar, das an einem der zwölf Kehltiefpunkte auf den Nischen im Betonzugring aufgelagert wird. Die Krönung ist der sogenannte „Hut“, der den Abschluss bildet.

Die Ingenieure der Blumer-Lehmann AG unterstützten die Planer schon bei der technischen Ausführung der Geometrie und erstellten ein Mock-up, an dem die Beteiligten weitere Schritte für die Detailausführung und die Produktion klären konnten. Für die Detailplanung wurden von Blumer Lehmann alle Bauteile in 3D modelliert. An dem parametrischen Modell konnten die Elemente exakt geplant und vorprogrammiert werden. Leitungsdurchlässe für die Haustechnik wurden so schon in der Planungsphase in den Elementen ausgespart. Mögliche Kollisionen im Produktions- oder Montageprozess konnten bereits am 3D-Modell identifiziert und beseitigt werden.

Vorfertigung bis ins kleinste Detail

Die Elemente wurden in den Werkshallen bei Blumer Lehmann vollständig vorgefertigt. „Das Spezielle an diesem Projekt ist die Kombination von Elementbau und Freiform. Hinzu kommt: Alle 24 Elemente sind zweifach gekrümmt. Auch das ist eine Besonderheit, weil die Krümmung die gesamten Elemente betrifft, nicht nur einzelne Tragrippen,“ erinnert sich Jan Hempel, Projektleiter bei Blumer Lehmann. Die Rippen und Querrippen sind aus Brettschichtholz. Nach dem Ausdämmen erhielten die Elemente eine zweifache, 24 mm starke Diagonalschalung, die händisch gebogen und vernagelt wurde. Das verwendete Holz ist einheimische Fichte, die von den Planern in der komplexen Konstruktion so naturnah eingesetzt wurde, dass das Material seine Stärken voll entfalten kann.

Auch die Dachverkleidung war in der Werkplanung von Blumer Lehmann für die Vorfertigung vorgesehen. Die charakteristischen Dachschindeln aus Zinkblech wurden von der Bauspenglerei schon im Werk aufgebracht. Auf der Baustelle mussten bei der Montage nur noch die Kehlfugen versiegelt und die Anschlussbleche fixiert werden.

Da Schallschutz und Akustik eine große Rolle spielten, wurde das aus 24 Elementen aufgerichtete Schalentragwerk des Daches von innen vollständig verkleidet. Dafür mussten in den Werkshallen von Blumer Lehmann 470 Akustikpaneele vorgefertigt werden – aus in der Form gebogenen und mit einer Lochung versehenen Dreischichtplatten.

Sicherheit trotz tonnenschwerer Bauteile

Die Montage auf der Baustelle war eine der großen Herausforderungen des Projekts: wegen der Abmessungen der Einzelteile, der hohen Lasten der bis zu vier Tonnen schweren Dachelemente und der Passgenauigkeit beim Zusammenfügen der Bauteile. Nicht zuletzt war die Montage auch wegen schlechten Wetters beim Aufrichten eine Herausforderung.

Die Sicherheit beim Aufbau der Konstruktion zu gewährleisten, war eine der wichtigsten Aufgaben der Baustellen- und Projektleitung. Um die Monteure nicht unnötig zu gefährden, wuren schon in der Planung die „letzten Meter“ des Zauberhuts in einem Element zusammengefasst und als Sonderbauteil komplett vorgefertigt. Der fast 20 Tonnen schwere „Hut“ der Konstruktion wurde mit einem Spezialkran an Ort und Stelle gehoben, justiert und ­fixiert (siehe Foto auf Seite 51). Zirkusdirektor und Bauherr Franco Knie ­Senior war sichtlich begeistert: „Ich bin vom Zirkus gewöhnt, dass man schnell auf- und abbaut, doch was hier geleistet wurde, ist einfach unglaublich!“

Autorin

Dipl.-Ing. Inga Schaefer ist Architektur- und Baufachjournalistin. Sie lebt und arbeitet in Bielefeld.

Bautafel (Auswahl)

Projekt Knies Zauberhut, Freiform-Projekt

Ort Rapperswil (CH)

Bauzeit 10/2019 bis 9/2020

Bauherrschaft Gebr. Knie Schweizer National Circus AG, Rapperswil (CH)

Architekt Carlos Martinez Architekten, Berneck (CH)

Generalplaner Ghisleni Partner AG, Rapperswil (CH)

Tragwerksplanung Pirmin Jung Schweiz AG, Frauenfeld (CH)

Holzbau (3D-Modell, Planung und Umsetzung) Blumer-Lehmann AG, Gossau (CH) www.lehmann-gruppe.ch

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