Neue Indische Antarktis-Forschungsstation

Laudatio der Jury
Auszeichnung: Benjamin Brunn, Andreas Nitschke, Thomas Schramm, IMS Ingenieurgesellschaft mbH, Hamburg für die Indische Antarktis-Forschungsstation

Für eine sehr komplexe Aufgabe wurde eine effiziente, praktikable Lösung gefunden, die den Herausforderungen an Nachhaltigkeit, Bauphysik, Baubarkeit unter extremen Bedingungen, Kosten und Termine in überzeugender Weise gerecht wird. ISO-Container werden kraftschlüssig miteinander verbunden und damit ein Gesamtgebäude geplant, das nicht nur ressourcenschonend und wirtschaftlich ist, sondern auch noch Architektur in ganz besonderer Weise ausstrahlt. Die Container sind erst Transportbehälter, dann geschickt verbundener Teil der Tragstruktur mit Weiterverwendungspotenzial. Ein gutes Beispiel dafür, dass Montage, Demontage und Recycling mit Stahl gut planbar ist.

Erläuterungsbericht von Benjamin Brunn, Andreas Nitschke, Thomas Schramm, IMS Ingenieurgesellschaft mbH zur Einreichung 'Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaues 2013':

Aufgabenstellung
2006 ließ Indien über das National Centre for Antarctic and Ocean Research (NCAOR) in Goa einen weltweiten Architekturwettbewerb für eine neue Forschungsstation auf den Larsemann Hills in der Antarktis ausloben. Um der eigenen, seit 1981 laufenden Antarktisforschung sowie Indiens globalem Aufstreben einen entsprechenden internationalen Ausdruck zu verleihen, stellte NCAOR höchste Ansprüche an den architektonischen Entwurf und die Ausstattung. Es sollte eine hochmoderne, autarke und für den Ganzjahresbetrieb ausgelegte Station für bis zu 50 Personen gebaut werden. Das Raumprogramm beinhaltete für eine Bruttogeschossfläche von 2500 qm neben den Unterkünften Labore und Werkstätten für die eigentlichen Forschungstätigkeiten sowie die notwendigen sozialen Einrichtungen wie einen medizinischen Operationsraum, einen multifunktionellen Kinoraum, einen großen Speiseraum, einen Gebetsraum, eine Dachterrasse und einen Salon mit Bar.

Weitere infrastrukturelle Bauwerke wie ein leistungsfähiger Hubschrauberlandeplatz, ein Tanklager zur automatischen Versorgung aller Einrichtungen mit Kerosin sowie die entsprechenden Leitungstrassen und ein Entnahmebauwerk für Meerwasser zur Trinkwassergewinnung waren zu planen. Die auf zwei Jahre vorgegebene Bauzeit mit jeweils einem Zeitfenster von 5 Monaten des antarktischen Sommers stellte höchste Anforderungen an die Planung und forderte Ideenreichtum bis hin zu logistischen Vorgängen. Diese wiederum beinhalteten Randbedingungen, wie Transportgewichte, die bei der konstruktiven Planung berücksichtigt werden mussten. So stellten sich die antarktischen klimatischen Randbedingungen fast schon untergeordnet dar, obwohl auch hier bezüglich der niedrigen Temperaturen bis -40°C und Windböen-Geschwindigkeiten von bis zu 350 km/h anspruchsvolle Aufgaben zu lösen waren. Nicht zuletzt der Antarktis-Vertrag und damit verbundene umweltschutzrechtliche Auflagen sowie der immer lauter werdende Gedanke eines ressourcenschonenden Umgangs mit Materialien und einer weltweit angestrebten Reduzierung von Treibhausgasen standen den Planern als Herausforderungen gegenüber.

Lösungsweg

Um die anspruchsvollen und themenübergreifenden Aufgaben des Projektes der Neuen Indischen Antarktisstation bestmöglich zu bewältigen, stellte sich die IMS Ingenieurgesellschaft zwar als Generalplaner auf, bildete jedoch mit bof architekten und m+p consulting ein Team aus Spezialisten. bof überzeugten mit einem herausragenden architektonischen Konzept und anwendungstauglichen Ideen bis ins Detail. Die Haustechnikplaner m+p trugen dazu bei, der Station das entsprechende Leben einzuhauchen, indem sie funktionsgerecht ein Leitungsnetz wie Blutbahnen im Körper eines Menschen entwickelten. Doch das Skelett stand an erster Stelle. Von Beginn an war offensichtlich, dass sich die Vielzahl der Randbedingungen wie Logistik, Klima, Bauzeit, Antarktis-Vertrag und Ressourcenschonung in der alles verbindenden Einheit, nämlich der Konstruktion, wiederfinden muss, um allen Belangen gleichermaßen gerecht zu werden und um keine zusätzlichen Eckpunkte zu schaffen.

Ein Gebäude aus ISO-Containern bildete die Basis. Container eignen sich optimal, um mit LKW, Zügen, Schiffen und Hubschraubern transportiert, komplett bis auf die Möblierung vorgefertigt und sogar für den Transport weiterer Materialien verwendet zu werden. Doch ein solches Gebäude wäre nichts Neues und schonte weder Ressourcen noch minimierte es die Bauzeit, würden die Container nicht gleichzeitig das Primärtragwerk bilden. In Zusammenarbeit mit Ship's Equipment Centre Bremen entwickelte IMS den entscheidenden Schlüssel, um ein derartig großes und komplexes Gebäude als schnell und einfach zu montierende Containertragstruktur zu ermöglichen: Nämlich eine Containerverbindung aus einfachen Stahlbauschrauben, -muttern und formteilen, die in die ISO-Eckbeschläge passen und somit interne Knotenverbindungen zulassen, bei denen räumlich bis zu acht Container kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Mit dieser Erfindung war es gegeben, die verschiedenen Randbedingungen zu erfüllen. Die extremen Windlasten können problemlos über die sehr steifen Schubwände, böden und -decken der Container abgetragen werden. Somit wird der Containerstahl nicht nur während des Transports, sondern dauerhaft bis ans Ende der vorgesehenen Lebensdauer der Station statisch ausgenutzt. Der sich dann gemäß Umweltschutzprotokoll zum Antarktis-Vertrag anschließende Rückbau und der Rücktransport der Struktur kann durch die angewendete modulare Bauweise gleichermaßen einfach und schnell erfolgen. Die innovativen Containerverbindungen erlauben weiterhin eine, zur Vermeidung von Schneeakkumulation notwendige Gebäudeaufständerung bei Minimierung der Stützenanzahl und ohne zusätzliche Abfangträger. Davon profitiert nicht zuletzt die Architektur mit dem Ziel einer schlanken, stützenarmen und aerodynamischen Gestalt. Die damit einhergehende Oberflächenminimierung geht wiederum in einem reduzierten Energiebedarf auf. Überhaupt lieg der Formgebung weniger ein leitender Gedanke im Sinne einer übergeordneten Architektenidee zugrunde. Tatsächlich ergibt sich jedes einzelne Detail sinnvoll aus vorgegebenen Randbedingungen. Da diese beim Planen für Gegenden wie die Antarktis gegenüber eigentlichen Funktionen überwiegen, heißt es statt „form follows function“ vielmehr „form follows constraint“ bzw. „Form folgt Randbedingung“. 
Die leichten Neigungen der Fensterfronten und der lichte Abstand unter dem Gebäudebauch sind z.B. Ergebnisse von Variantenuntersuchungen mittels Computational Fluid Dynamics (CFD) mit dem Ziel, Windlasten und die Tendenz zu Schneeansammlung im Gebäudewindschatten zu minimieren. Dass die verwendeten Sandwichelemente aus dem Kühlhausbau als äußere Hülle die gewünschte Form bilden, verdanken sie einer stählernen Unterkonstruktion, die direkt mit den Containern verbunden ist und sich wieder der innovativen Containerecken-Verbindungstechnik bedient. Zwischen den Containern mit Minimalwärmedämmung und den 170 mm dicken Sandwichelementen existiert somit ein nutzbarer Luft-Zwischenraum. Einerseits trägt die ruhende Luftmasse zur Wärmedämmung bei.
Überschüssige Wärme aus den kraft-wärme-gekoppelten Generatoren kann sogar zusätzlich in den Zwischenraum geblasen werden. Andererseits wird der Zwischenraum innerhalb der großen Schrägen im unteren Geschoss effektiv für die Unterbringung der umfangreichen Haustechnik und des zweiten Rettungsweges genutzt. In den sommerlichen Perioden der Maximalbesetzung der Station sorgen die Panoramafenster der südlichen und nördlichen Gebäudeschmalseiten für viel natürliches Licht in den Gemeinschaftsräumen. Vom Salon aus hat man durch die Dreifachverglasung einen weiten Blick über das Meer und die vorgelagerten Inseln. Die Anordnung der Räume folgte nach dem Prinzip der Funktionstrennung. Während das Arbeiten auf der unteren Ebene konzentriert ist, finden Wohnen und Freizeitaktivitäten auf der oberen Etage statt. Die kleine allseitig zurückgesetzte Dachetage beinhaltet die Lüftungszentrale und den Ausstieg auf die Terrasse. Die Funktionsteilung steht also mit der Gebäudeform im direkten Zusammenhang. Die Werkstatt und Technikräume mit großen, ggf. zu revidierenden Anlagen haben direkten Zugang zur Garage. Somit ist der Transportweg für Güter in und aus der Station vorgegeben. Wie bei einem Luxushotel erfolgt die Anlieferung über den versteckten Hintereingang. Die massiven Wänden aus Stahlbetonfertigteilen tragen zur Gebäudesteifigkeit bei, indem sie Horizontallasten in den Baugrund leiten.

Die speziell für die Neue Indische Antarktisstation entwickelten Verbindungen in den ISO-Container-Eckbeschlägen sind nicht nur aus konstruktiver Sicht der Schlüssel zu einem steifen, jedoch materialsparenden Tragwerk. Die Vorteile, die sich darüber hinaus z.B. auf die Einhaltung der Bauzeit, die Möglichkeiten beim Transport sowie beim Umschlag ergaben, sind nur auf dem zweiten Blick erkennbar. Das von Indien für die Versorgung seiner Antarktisexpeditionen gecharterte Schiff MV Ivan Papanin war ebenso für den Transport der Baumaterialen für die neue Station vorgesehen. Die Ladekapazität wurde mit allen zusätzlichen Containern für Baumaterialien und die Baustelleneinrichtung vollständig ausgenutzt. Eine Mehrung von Material, deren Umfang unter anderen Umständen unbedeutend wäre, wird bei Projekten wie diesem entscheidend. Eine zusätzliche Schiffsreise zwischen Kapstadt und den Larsemann Hills hätte nicht nur finanzielle Auswirkungen für den Bauherrn gehabt. Das zusätzliche Befahren des empfindlichen und schützenswerten Ökosystems der antarktischen Gewässer wäre sicherlich nicht im Sinne des Antarktis-Protokolls gewesen. Sicherlich wirkt die mögliche Vermeidung von zusätzlichem Treibstoffverbrauch und damit verbundene Emissionen beim Anblick auf weltweite Aktivitäten wie ein Tropfen auf dem heißen Stein. Dennoch können Kleinigkeiten, wie einfache Schrauben und Formteile für eine Containerverbindung, einen Beitrag zur Verbesserung unseres Umgangs mit der Umwelt und den Ressourcen beitragen, wenn sie nur intelligente Anwendungen finden. Dass Containergebäude nicht zum Nachteil architektonischen Glanzes sind, wird mit der Indischen Antarktisstation ebenfalls bewiesen. 
Die weitreichenden Vorteile, die im vorliegenden Fall mit dieser Verbindungsweise der Container erstmals praktisch erprobt wurden, können auf ähnlichen Einsatzgebieten ebenso gewinnbringend sein: Überall dort, wo mehrere Container als Teile einer tragenden Struktur denkbar sind, wo der schnelle Auf- und Abbau von komplexen Containergebäuden gefragt ist oder wo Containergebäude aufgeständert werden müssen. Von Baustelleneinrichtungen, Ausstellungsgebäuden auf Messen, Unterkünften für die dritte Welt und Lagergebäuden für Kleinteile mit automatisierter Bestückung bis hin zu Shopping Malls an Autobahnraststätten sind Ideen für mögliche Anwendungen keine Grenzen gesetzt.

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