Solide Grundlage für radikale Verbesserungen und Nachhaltigkeit

Erneuerung des Klimagewächshauses Hortus Botanicus

Mit 386 Jahren ist der Hortus Botanicus in Amsterdam einer der ältesten botanischen Gärten der Welt. Das Herzstück des Gartens ist der markante Klimatenkas von 1993, in dem Wissenschaftler und Besucher Tausende von Pflanzenarten aus der ganzen Welt und aus subtropischen, tropischen und Wüstenklimazonen bewundern und studieren können. Obwohl das 1 500 m² große Gewächshaus mit seinen charakteristischen Zugstangen, Druckstäben und Glaswänden erst 31 Jahre alt ist, war eine umfassende Renovierung unumgänglich. Das Dach war undicht und viele Profile der Fassade waren verwittert. Außerdem war der Energieverbrauch nicht mehr akzeptabel. Verschiedene Baupartner gaben ihr Bestes, um die charakteristischen Klimatenkas zu erhalten und zukunftssicher zu machen. Auch Vic Obdam Staalbouw wurde gebeten, sich dem Bauteam anzuschließen und legte buchstäblich den Grundstein für die Verbesserung und Nachhaltigkeit.

In der neuen Situation verfügt das Klimatenkas über ein Dach mit transparenten Luftpolstern aus ETFE-Folie. In Kombination mit neuen doppelt verglasten Fassaden entsteht eine hochisolierende Haut, die die ikonische Silhouette des Gewächshauses bewahrt. Die leichten Luftkissen wurden mit Rücksicht auf die bestehende Konstruktion und Geometrie eingebaut. Dank der organischen Formen, der schlanken Konstruktion und des optimalen Tageslichtzugangs fügt sich das Ganze perfekt in den Geist des ursprünglichen Entwurfs ein. Über eine 600 Meter lange unterirdische Verbindung versorgt das Museum H'ART (ehemals Eremitage) die Klimatenkas seit vielen Jahren mit Restwärme. In Kombination mit der hochdämmenden Gebäudehülle wird das Gewächshaus bald nachhaltig und völlig gasfrei heizen können. Damit wird es das erste sichtbar nachhaltige und vollständig klimaneutrale öffentliche Gewächshaus in den Niederlanden sein.

Zielbudget

Die Verbesserung und Erhaltung der Klimatenkas wurde nicht traditionell ausgeschrieben, sondern wird auf der Grundlage eines Budgets mit Aufgabenstellung durchgeführt. "In einem Bauteam mit Hortus Botanicus Amsterdam, dem Projektmanager C&R Hospitality Services, dem Architekten ZJA, dem Hauptauftragnehmer AKOR, dem Installateur Lek/Habo, dem Statiker ABT, dem Landschaftsarchitekten BOOM Landscape, dem Fassadenlieferanten Kingspan Light + Air und dem Dachlieferanten Buitink Technology haben wir die Pläne für das Gewächshaus ausgearbeitet", sagt Pieter Klijn, technischer Direktor von Vic Obdam Staalbouw. "Dabei haben wir unser umfangreiches Wissen über Stahlkonstruktionen, Verbindungen, Verformungen usw. aktiv eingebracht. Außerdem haben wir unser Fachwissen im Bereich 3D-Scanning angeboten und eingesetzt." 

Kastenprofile auf der bestehenden Struktur

Bei der Konstruktion von ABT waren beispielsweise die Profile bereits festgelegt, sagt Eric Ruiter, Statiker bei Vic Obdam Staalbouw. "Wir haben die möglichen Optimierungen identifiziert und ihre Auswirkungen unter anderem auf die Verbindungen, die Produktion und das Budget untersucht". Ursprünglich sei ein traditionelles Gewächshaus mit einem Glasdach entworfen worden, das senkrecht auf der Struktur abfällt. "In der neuen Situation weicht diese Glasüberdachung leichten Luftkissen aus ETFE-Folie, die das Verhalten der Struktur beeinflussen. Sobald die Luftkissen aufgeblasen sind, werden nämlich Kräfte freigesetzt, die horizontal statt ausschließlich vertikal wirken. Da die grundlegenden IPE-Profile nicht in der Lage sind, Lasten quer zur schwachen Achse zu absorbieren, fügten wir spezielle Kastenprofile auf der bestehenden Struktur hinzu, um die Torsion zu absorbieren. Bei der neuen Hauptkonstruktion werden die Kräfte des Daches also über die Kastenkonstruktion abgeleitet." Wegen des feuchten Klimas im Gewächshaus sind alle Konstruktionsteile feuerverzinkt. 

Besondere Anforderungen an die Entwässerung und den Wasserabfluss

Die neue Dachkonstruktion bildet auch die Grundlage für die Dachrinne und das Pluvia-Regenwasserabflusssystem, das die Sammlung und Wiederverwendung von Regenwasser ermöglicht. "Aufgrund der ungewöhnlichen Kuppelform musste jede Dachfläche und jedes Detail entwässernd sein", sagt Thomas Ligthart, Bauzeichner bei Vic Obdam Steel Construction. "Ein Unterfangen, das wir gemeinsam mit dem Architekten ZJA zu einem erfolgreichen Abschluss gebracht haben." Klijn: "Insgesamt haben wir rund 4.500 Konsolen, verteilt auf mehr als 400 Typen, an die bestehende Konstruktion angefügt, um die neuen Dachflächen extrem flach und mit der richtigen Neigung zu versehen. Dabei hatten wir es mit einer Ebenheitsanforderung von 3 mm/m¹ zu tun." Da die bestehende Konstruktion keine zusätzlichen Lasten aufnehmen durfte, gab es außerdem für jeden Anschluss spezifische Anforderungen an die Remission, sagt Ligthart. "Sie mussten zum Beispiel in der Lage sein, (vertikale) Kräfte, Torsion oder Momente aufzunehmen oder nicht. Insgesamt haben wir etwa 50 Knotenpunkte für das Dach ausgearbeitet." 

Verschrauben statt Schweißen

Für die Montage der Halterungen wurden, wo immer möglich, Bolzen statt Schweißnähte verwendet, sagt Ruiter. "Dadurch bleibt die Bewegungsfreiheit der Konstruktion erhalten. Außerdem ist es besser für den Verzinkungsprozess und hilft uns, die neue Konstruktion zu lösen. Wenn das Klimaten-Gewächshaus das Ende seiner technischen Lebensdauer erreicht hat, können die Halterungen und Rohre einfach demontiert und wiederverwendet werden."

Scannen und BIMing für einen sicheren Bauprozess

Die neue Stahlkonstruktion des Klimatenkas ist das Herzstück aller neu hinzugekommenen Elemente, betont Klijn. Vom Dach bis zur Fassade. "Um eine perfekte Passgenauigkeit zu gewährleisten, habe ich schon bei der ersten Bauteambesprechung darauf hingewiesen, dass wir die spezielle Gewächshauskonstruktion mit unserem eigenen Messdienst und der 3D-Scantechnik einscannen wollen. Da das Gewächshaus zu diesem Zeitpunkt noch in Betrieb war und sich die Begrünung weitgehend auf das Dach und die Fassaden erstreckte, waren drei Scan-Aktionen nötig, um alle Daten zu erfassen. Aber auch, um die Scans so zu verknüpfen, dass die Basis genau stimmt."

Alle Daten wurden in ein BIM-Modell umgewandelt, in dem alle neuen Teile hinzugefügt und auf Kollisionen untersucht wurden, sagt er. "Eine Herausforderung war dabei die Verformung. Bei der bestehenden Struktur des Klimatenkas handelt es sich um eine Art Zeltstruktur mit Zeltstangen (Druckstangen) und Abspannseilen (Zugstangen), die teilweise durch das (Glas-)Gewächshausdach in Form gehalten wird. Da die Glasscheiben zu Beginn der Arbeiten entfernt wurden, war mit einer gewissen Verformung zu rechnen. Um sicherzustellen, dass alle neuen Teile genau passen, führte ABT eine Berechnung mit einer wahrscheinlichen Rückfederung der Struktur durch und kam zu einer Verformung von 11 mm. Dies haben wir bei unserer Konstruktion berücksichtigt, so dass alle Teile perfekt passten. Auch die Teile des Fassadenbauers und des Dachlieferanten wurden anhand unseres Modells ausgearbeitet. Ohne den Einsatz digitaler Technologien wie 3D-Scanning und BIM wäre dies definitiv nicht möglich gewesen."

Zusätzliche Arbeit

Nach der Stahlkonstruktion erhielt Vic Obdam Staalbouw auch den Auftrag für die Ausführung der Dachrinnen an der Außenseite des renovierten Klimatenkas. "Die Dachrinne folgt der besonderen Form der bestehenden Struktur und besteht aus einer großen Anzahl von einzigartigen Aluminium-Kastenrinnenelementen, die außen mit einer Isolierung versehen sind", sagt Klijn. "Darüber hinaus haben wir verschiedene Treppen und Zäune angefertigt. Eine weitere Besonderheit ist der bestehende geschwungene Steg im Gewächshaus, den wir so modifiziert haben, dass neue Gitterroste und Edelstahlseilnetze als Brüstungsfüllung angebracht werden konnten. So konnte der bestehende Weg nachhaltig erhalten werden."