Eine Holzschale für Dickhäuter

Apr 24 15:17 2014  Regina Weber

Bauen für Elefanten. Der Zoo Zürich baut derzeit ein neues Zuhause für seine Elefantengruppe. Das Dach der riesigen Innenanlage ist als frei geformte Holzschale konzipiert, aus der 271 Oblichter ausgeschnitten sind.

Das neue Elefantenhaus ist Bestandteil des neuen Elefantenparks «Kaeng Krachan», der sich seit Mai 2011 im Bau befindet und am 7. Juni 2014 eröffnet wird. Der Entwurf für die circa 5400 m2 grosse Innen- und eine ebenso grossflächige Aussenanlage stammt von Markus Schietsch Architekten und dem Landschaftsarchitekten Lorenz Eugster. Das Projekt drückt den Wandel aus, der sich in den vergangenen Jahren in der Planung neuer Gehege vollzogen hat: Die Tiere sollen in einer ihrem ursprünglichen Lebensraum nachempfundenen Landschaft leben, die auch den Besucher in den Innen- und Aussengehegen mit einbezieht. Zudem soll ihnen mehr Raum zur Verfügung stehen. Im neuen Park werden die sechs Asiatischen Elefanten sechsmal mehr Platz haben als in der bestehenden Anlage.

Ein Teil der Landschaft
Das charakteristische Element des neuen Elefantenhauses ist seine imposante Dachstruktur. Sie tritt nicht als geschlossener Baukörper, sondern in einer netzartig transparenten und daher luftig wirkenden Struktur in Erscheinung. «Das Gebäude sollte nicht dominant sein», sagt Wolfram Kübler, verantwortlicher Ingenieur bei Walt + Galmarini. Die Architektur sollte nicht im Kontrast zur Landschaft stehen, sondern vielmehr das Naturerlebnis betonen. Deshalb, aber auch aus statischen Gründen, hat sich eine Holzkonstruktion angeboten.
Die 6800 m2 grosse, frei geformte Dachschale überspannt die Landschaft des Innengeheges im Zentrum, um das sich sichelförmig der Besucherbereich legt. Zudem nimmt sie eine zweigeschossige Besucherlodge sowie die nicht einsehbaren Stallungen auf. Die Topografie des dynamisch geschwungenen Dachrands bezieht sich auf die darunter liegenden Nutzungen.
Die ganze Halle hat einen Durchmesser von 80 Metern und erreicht in ihrer Mitte eine Höhe von 18 Metern. Belichtet wird sie durch 271 in die Holzschale eingeschnittene Oblichter, die mit Luftkissen aus UV-durchlässiger ETFE-Folie eingedeckt sind. Im Untergeschoss ist die Gebäudetechnik untergebracht.

100 Nägel pro Quadratmeter
Statisch funktioniert die Dachkonstruktion als ein zu Strahlen aufgelöstes Schalentragwerk. Es ruht am Rand einerseits auf vier lokalen Widerlagerbereichen, die in einzelne auskragende Pfeiler aufgelöst sind. Dort werden die Lasten in den Tiefpunkten des Daches konzentriert und über Fundationen in den Boden eingeleitet. Andererseits dient die runde Aussenwand des Managementsund Stallungsbereichs im westlichen Teil des Gebäudes als lineares Auflager. Damit sich die Holzschale überhaupt erstellen liess, war die Errichtung eines Lehrgerüsts notwendig. Mit dieser Hilfskonstruktion wurden Holzspanten zu einer Negativform der Dachschale millimetergenau eingemessen.
Über die formgebenden Spanten wurde anschliessend das Primärtragwerk verlegt, das aus drei jeweils etwa 60 Grad zueinander versetzten Lagen Dreischichtplatten besteht. So erreichten die Planer, dass von jedem Widerlagerbereich aus eine Lage Dreischichtplatten in Faserlängsrichtung zur Stallungswand verläuft. Während die Holzbauer die erste Lage aus Stabilitätsgründen noch vollflächig montierten, waren bei der zweiten und dritten die Oblichter bereits ausgeschnitten. Die drei Lagen sind aus insgesamt 600 individuell zugeschnittenen, 80 mm dicken Dreischichtplatten zusammengefügt und mit einer halben Million Nägeln untereinander verbunden. Die Kraftübertragung zwischen den Platten erfolgt ausschliesslich über die Nägel.
Das Sekundärtragwerk als Basis der Luftkissen bildet eine Sandwichschicht, bestehend aus unterschiedlichen Holzwerkstoffen. Es integriert die Wärmedämmungs- und Leitungsebenen. In der Dämmebene verlaufen Vollholzrippen, die der zusätzlichen Aussteifung der Schale dienen. Im Endausbau erreicht das Dach eine Stärke von rund 90 cm und ein Gewicht von etwa 1000 Tonnen.

Ein Ringbalken in Stahlbeton
«Ein klassischer Zugring liess sich nicht realisieren, da der Dachrand geschwungen ist», führt Kübler aus. So folgt ein Ringbalken in Stahlbeton seiner Linie und leitet die Kräfte in die Stützen ab. Nachdem die erste Lage Dreischichtplatten verlegt worden war, wurde die Schalung für den Ringbalken erstellt, anschliessend die Bewehrung eingebracht, mit der Armierung der Stützen verbunden und gespannt. Neun Spannkabel sind ebenfalls im Ringbalken verlegt. «Sie sind insgesamt mit fast 2000 Tonnen gezogen », erzählt Kübler. Gegen Ende April letzten Jahres fand die Betonierung des Ringbalkens ihren Abschluss. Seither ist das Dach selbsttragend. Das Lehrgerüst liess sich entlasten und rückbauen und der Innenausbau der Halle konnte starten.
Die Arbeiten am Dach waren - nach der Montage der Luftkissen, der wasserführenden Schicht und der Wartungsebene - im vergangenen Oktober weitgehend beendet. Gleichzeitig begann die Verglasung der Fassade. Die Gläser sind von aufgefächerten Holzelementen getragen, deren Form zwischen den Hoch- und Tiefpunkten des Dachrands immer wieder leicht variiert. So zeigt der Baukörper fliessende Übergänge zwischen verdichteten Bereichen, an denen die konzentrierte Lasteinleitung aus dem Dach erfolgt, und der lamellenartigen Fassadenstruktur mit grosser Transparenz in den hohen Dachbereichen. An diesen Stellen scheinen sich die Grenzen zwischen Innen- und Aussenraum aufzulösen.