Auf dem Loreleyfelsen am Mittelrhein setzt eine neue Ausstellungshalle besondere Akzente: Ihre kristallförmige Kuppel aus Stahl und Glas – realisiert von Frener & Reifer – verbindet höchste technische Präzision mit architektonischer Ausdruckskraft.
Acht Meter hoch, über 12 Meter breit und fast 16 Meter lang: Die Dachkonstruktion der neuen Ausstellungshalle auf der Loreley – ein Kristall oder gläserner Felsen – ist ein faszinierendes Bauwerk. 102 Glasscheiben werden von einem 18,5 Tonnen schweren Stahlskelett mit 59 Knotenpunkten in Form gehalten.
Touristische und kulturelle Aufwertung
Der Loreleyfelsen ist eine 132 Meter hohe Schieferwand, gelegen an der tiefsten und engsten Stelle des Mittelrheins. Um diesem touristischen Anziehungspunkt – einem integralen Bestandteil des UNESCO-Welterbes Oberes Mittelrheintal – mehr Strahlkraft und Präsenz zu verleihen, lobte der Planungsverband Loreley im Juli 2014 einen einstufigen Ideen- und Realisierungswettbewerb aus. Entstanden ist ein freistehendes Ausstellungsgebäude mit einem teilweise unterirdischen Sockelgeschoss. Im neuen Bauwerk befindet sich die Expositionshalle, in der der Mythos der Loreley in einer Ausstellung dokumentiert wird. Überdacht wird das Gebäude von einer ikonischen Glas- Stahlkonstruktion, die dem Loreleyfelsen einen wahrlich futuristischen Charakter verleiht. Die Dachkonstruktion hat eine unregelmäßige, facettierte Geometrie und besteht aus dreieckigen Glasflächen, die auf einem Raumtragwerk ruhen.
Für die Realisierung dieser technisch anspruchsvollen Struktur wurden die Metall- und Fassadenbauexperten von Frener & Reifer aus Brixen/Südtirol beauftragt. Zum Leistungsumfang gehörten die Werkstattplanung, Fertigung und Montage der Stahltragkonstruktion als Raumtragwerk, einschließlich der darauf abgestimmten gläsernen Hülle.
Digitale Planung im 3D-Modell
Aufgrund der hohen Komplexität der Dachkonstruktion sowie der anspruchsvollen Detaillierung erfolgte die gesamte Planung ausschließlich digital im 3D-Modell. Die Herausforderung bestand darin, die komplexe Geometrie des Entwurfs in eine baubare Konstruktion zu übersetzen, die sowohl die statischen, fertigungstechnischen als auch die bauphysikalischen Anforderungen erfüllt.
Die Dachkonstruktion der neuen Mythoshalle hat die Form eines unregelmäßigen Kristalls: Gefräste Freiform-Knoten verbinden das stählerne Raumtragwerk, das aus lasergeschweißten Primär- und Sekundärträgern besteht. Auf diesem Tragwerk wurden 102 dreieckige Glasflächen montiert und fixiert. Das Dach stellt sich als geometrisch hochkomplexes Konstrukt dar, dessen Kubatur Abmessungen von 15,7 Meter Länge, 12,4 Meter Breite und 8,45 Meter Höhe umfasst.
Massive Stahlknoten erfüllen statische Anforderungen
Zur Erfüllung der statischen Anforderungen waren massive Stahlknoten erforderlich. Diese weisen ein Gewicht von bis zu 330 Kilogramm auf und haben ein maximales Format von 700 mal 500 Millimeter (in Form eines umschriebenen Rechtecks). Durch die unregelmäßige Form der facettierten Hallenüberdachung ist jeder Knotenpunkt, jeder Träger und jede Glasfläche individuell geformt.
Zudem treffen die Stahlträger in unterschiedlichen Winkeln und Neigungen aufeinander, was die Planung weiter verkomplizierte. Nach der Fertigung der Einzelteile für die Stahlkonstruktion wurde diese auf dem Werksgelände von Frener & Reifer vormontiert. Anschließend wurde die gesamte Konstruktion in transportfähige Bauteilgruppen zerlegt und auf Tiefladern zur Baustelle auf der Loreley transportiert.
Nach dem Aufbau der Stahlkonstruktion über der Mythoshalle erfolgte die Montage der Gläser, die auf dem Tragwerk befestigt und verklebt wurden. Jeder der einzelnen Montageschritte stellte eine besondere Herausforderung dar: Zum einen der hochkomplexe Stahlbau – insbesondere das Manövrieren und Zusammenfügen der extrem schweren Stahlteile sowie das präzise Einmessen und Ausrichten. Zum anderen die Entwässerung, die Erstellung der Dichtungsebene, der Einbau der Gläser, die Fixierung der Verglasung und das äußere Abdichten der Fassade.
Als besondere Herausforderung stellte sich das Anbringen der Glasfassade im überhängenden Bereich heraus. Für die Montage musste ein komplexes Raumgerüst gestellt werden, das der Geometrie der Stahl-Glas Konstruktion folgte. Carsten Haedge, Senior Project Manager bei Frener & Reifer, erläutert: "Für dieses Projekt wurde eine spezifische technische Lösung entwickelt, die es ermöglichte, erstmals auf die in Deutschland sonst vorgeschriebenen Nothalter an der überhängenden Überkopfverglasung zu verzichten – und damit den architektonischen Wünschen des Kunden präzise zu entsprechen."
Herausfordernde Verglasung
Die Verglasung besteht aus dreieckigen Glasflächen, wobei jede Scheibe in ihren Dimensionen individuell ist. Die größte Einzelglasscheibe hat eine Kantenlänge von fünf Metern, eine Fläche von acht Quadratmeter und wiegt 650 Kilogramm. Insgesamt haben die Glasflächen ein Gewicht von 28 Tonnen. Die Zweischeiben-Isoliergläser bestehen aus zwei Verbundsicherheitsgläsern und sind allseitig linienförmig auf EPDM-Profilgummis gelagert. Die Verglasungen sind im Scheibenzwischenraum mittels Glashalter (Toggles) fixiert, die in ein U-Profil innerhalb der Randverbundklebung greifen.
Diese Art der Halterung wurde gewählt, um sichtbare mechanische Befestigungen im Außenbereich zu vermeiden. Für die Montage wurden insgesamt 1.900 Toggle-Halterungen verwendet, davon 56 unterschiedliche Formate. Aufgrund der Gebäudeform ergeben sich für die Verglasungen zwei unterschiedliche Einbausituationen. Im oberen und vertikalen Bereich der Gebäudehülle (nicht überhängende Einbausituation) sind die Verglasungen in Eigengewichts- und Winddruckrichtung linienförmig gelagert. In der Windsogrichtung wird die innere VSG-Einheit durch Glashalter fixiert, während die äußere VSG-Einheit umlaufend linienförmig durch die tragende Verklebung des Randverbunds gehalten wird. Im unteren Bereich der Gebäudehülle (überhängende Einbausituation) ändert sich die Auflagersituation um 180 Grad. Hier werden die inneren VSG-Einheiten der Verglasungen in Eigengewichts- und Windsogrichtung über die Glashalter gelagert.
Hoch wirksamer Vogelschutz
Zum hoch wirksamen Schutz vor Vogelschlag sind die Glasscheiben mit einem Punktraster versehen. Dazu wurden 3D-Folien im VSG der Außenscheibe eingesetzt, die mit nach außen hin spiegelnden Aluminiumpunkten versehen sind. Die Punkte haben einen Durchmesser von neun Millimeter und einen Abstand von 90 Millimeter zueinander.
Frener & Reifer demonstriert bei diesem Projekt seine herausragenden Kompetenzen und Erfahrungen aus internationalen Prestigeprojekten. Josef Hilpold, Lead Engineering der FR Group und Team Leader Design bei Frener & Reifer, erklärt abschließend: "Es war faszinierend zu sehen, wie ein solches Projekt Schritt für Schritt wächst und zur Vollendung gelangt – und letztlich zu beobachten, dass diese Sonderkonstruktion wie geplant funktioniert."