Mit dem Glasshouse Theatre im Queensland Performing Arts Centre (QPAC) in Brisbane realisierte der Fassadenspezialist Seele eine der technisch anspruchsvollsten hängenden Glasfassaden Australiens. Der Schlüssel zum Projekt lag dabei neben der außergewöhnlichen Freiformgeometrie aus gebogenem Glas in dem hochkomplexen Tragwerks-, Vorspann- und Montagekonzept.
Die ondulierende Glasfassade des Glasshouse Theatre übersetzt Bewegung – inspiriert vom Fließen des Brisbane Rivers – in eine anspruchsvolle technische Gebäudehülle. Der Seele Standort in Schörfling zeichnete für Planung, Konstruktion und Montage der zirka 2.400 Quadratmeter großen Gebäudehülle verantwortlich. Der Architekturentwurf stammt von Blight Rayner Architecture und Snøhetta.
Die Fassade setzt sich aus großformatigen, flachen und gebogenen Isolierglaseinheiten zusammen, die Höhen von mehr als sieben Meter und Stückgewichte von bis zu 2,4 Tonnen erreichen. Konvexe und konkave Elemente mit Radien von lediglich einem Meter beziehungsweise 1,5 Meter formen die organische Fassadengeometrie. Um die gewünschte Transparenz und den Eindruck einer nahezu schwerelosen Fassade zu erreichen, hängt die gesamte Konstruktion an der obersten Geschossdecke. So ließen sich die tragenden Elemente der Unterkonstruktion so filigran wie möglich ausführen.
Komplexes Tragwerks- und Montagekonzept
Dafür entwickelte Seele ein statisch und konstruktiv komplexes Tragwerks- und Montagekonzept: Sämtliche Lasten, die an der obersten Decke hängen, werden über das maximal reduzierte Fassadentragsystem kontrolliert über alle Stockwerke abgeleitet. Entscheidend war laut dem Fassadenspezialist dabei die Beherrschung der temporären Zustände der Fassadenkonstruktion während der Montage. Der Dachstahlbau wurde via dem Fassadentragsystem mittels temporärer Gewichte in die finale Position gebracht, um eine sich ständig ändernde Verformung des Gesamtsystems während dem Einbringen des Glasgewichtes zu vermeiden.
Durch diese komplexe Abfolge ließ es sich vermeiden, dass die sehr steifen, gebogenen Glasscheiben während der Montage durch wechselnde Höhenzustände und die dadurch erzeugten Spannungen beschädigt werden. Mit dem fortschreitenden Einbau der Fassadenkonstruktion und des Glases ließ sich die temporäre Ablastung schrittweise reduzieren und durch das reale Eigengewicht der Glasscheiben ersetzen.
Die Kräfte der Fassade berechnete Seele deshalb nicht nur für den Endzustand, sondern für sämtliche temporären Bauzustände, Lastfälle und Verformungsszenarien während der Montage. Das Vorspannkonzept sei entscheidend für die Umsetzung der außergewöhnlichen hängenden, wellenförmigen Fassadenkonstruktion gewesen. "Durchbiegungsmessungen im Montageprozess ermöglichten die exakte Kalibrierung des Systems vor dem Einbau der Fassadenelemente. Die Verformungsmessungen bestätigten die prognostizierten Werte und die Wirksamkeit des Konzepts", sagt Christoph Bauchinger, Leiter Technisches Büro von Seele in Schörfling.
Für die Ablastung kam ein mit der Dachstahlkonstruktion verbundenes Stahlseil in Kombination mit einem kalibrierten Kettenzug und einer Kranwaage zum Einsatz, jeweils mit einer Mindesttragfähigkeit von 3.000 Kilogramm. Dadurch waren eine kontrollierte Lasteinleitung und eine präzise Messung möglich. So ließ sich die Konstruktion kontinuierlich in ihren endgültigen Belastungszustand überführen.
Gebogene Glasscheiben als Bestandteil des Tragwerks
Die vertikalen Lasten gelangen über raumhohe Stahlflachstähle und Zugstäbe in die Haupttragstruktur. Horizontale Kräfte werden über strukturelle Silikonverbindungen zwischen Glas und Tragwerk aufgenommen und Ringträger geben sie an die Betonzwischendecken weiter, die die großformatigen Glaselemente horizontal führen. Das Glas bildet damit nicht nur die Gebäudehülle, sondern trägt aktiv zur Lastabtragung im Fassadensystem bei.
Um das Verhalten des Gesamtsystems exakt vorherzusagen, integrierte Seele die Tragwerksplanung in ein detailliertes dreidimensionales Modell. Besonderes Augenmerk legte der Fassadenspezialist dabei auf die Abstimmung unterschiedlicher Verformungen von Stahl-, Beton- und Fassadenkonstruktion sowie auf die gezielte Einplanung von Redundanzen. Ergänzend wurde die auskragende Betonplatte mit einer exakt berechneten Vorwölbung ausgeführt, um die späteren Fassadenlasten auszugleichen.
Komplexität als Antrieb für Innovation
"Die millimetergenaue Fertigung der Stahlbauteile, die präzise Steuerung der Lastpfade und die sorgfältig abgestimmte Montagelogistik ermöglichten die Realisierung der komplexen Fassadengeometrie ohne Zwängungen oder unzulässige Verformungen", betont Projektleiter Martin Hartmann. Das Glasshouse Theatre zeige nicht nur die gestalterischen und konstruktiven Möglichkeiten gebogenen Glases, sondern stehe zugleich exemplarisch für die außergewöhnliche Ingenieurkompetenz von Seele.