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 © FOTOS MARKUS PILLHOFER ZEICHNUNGEN COOP HIMMELB(L)AU, DESIGN -TO-PRODUCTION © FOTOS MARKUS PILLHOFER ZEICHNUNGEN COOP HIMMELB(L)AU, DESIGN -TO-PRODUCTION © FOTOS MARKUS PILLHOFER ZEICHNUNGEN COOP HIMMELB(L)AU, DESIGN -TO-PRODUCTION © FOTOS MARKUS PILLHOFER ZEICHNUNGEN COOP HIMMELB(L)AU, DESIGN -TO-PRODUCTION © FOTOS MARKUS PILLHOFER ZEICHNUNGEN COOP HIMMELB(L)AU, DESIGN -TO-PRODUCTION © FOTOS MARKUS PILLHOFER ZEICHNUNGEN COOP HIMMELB(L)AU, DESIGN -TO-PRODUCTION © FOTOS MARKUS PILLHOFER ZEICHNUNGEN COOP HIMMELB(L)AU, DESIGN -TO-PRODUCTION © FOTOS MARKUS PILLHOFER ZEICHNUNGEN COOP HIMMELB(L)AU, DESIGN -TO-PRODUCTION © FOTOS MARKUS PILLHOFER ZEICHNUNGEN COOP HIMMELB(L)AU, DESIGN -TO-PRODUCTION

Skulptur rund ums Brot

12.04.2018

In Asten steht das erste Brotmuseum Österreichs. Der schwungvolle, aber hochkomplexe Überbau des „Paneum“ besteht aus 800 massiven, gestapelten Holzringen. Die selbsttragende Freiform konnte nur mithilfe eines parametrischen Computermodells realisiert werden.

Im Herbst 2015 marschierte Peter Augendopler, Chef des Backmittelherstellers Backaldrin, mit frischem Gebäck und einer fixen Idee in das Wiener Atelier von Coop Himmelb(l)au. Als gelernter Bäcker und leidenschaftlicher Sammler von Objekten, die direkt und indirekt mit dem Brotbacken zu tun haben, fragte er sich schon lange, warum es in Österreich kein Brotmuseum gibt. Das wollte er nun ändern und setzte dabei auf das international bekannte Architektur- büro. Wolfgang Dieter Prix, der Kopf von Coop Himmelb( l)au, ließ sich von der Idee begeistern. Überhaupt verstanden er und sein Auftraggeber sich auf Anhieb, und so erhielt Prix freie Hand für einen Entwurf, der das Thema des Gebäudes auch optisch nach außen tragen sollte. Das Gebäck, das Augendopler zum ersten Gespräch mitgebracht hatte, war demnach repräsentativer Gegenstand und Inspirationsobjekt zugleich. Denn seine Firma, die auch The Kornspitz Company heißt, hat einst den Kornspitz erfunden, der mittlerweile in aller Welt viereinhalb Millionen Mal täglich verspeist wird. So konnte am Firmensitz und größten Produktionsstandort des Backwarenherstellers im oberösterreichischen Asten bei Linz Anfang Oktober 2017 ein außergewöhnliches Bauwerk seine Pforten öffnen: das Paneum (vom Lateinischen „panis“ für Brot), Österreichs erstes Brotmuseum.

ORGANISCH KOMPLEXE FREIFORM KRÖNT RECHTECKIGEN SOCKELBAU

Das Paneum besticht schon von der Autobahn aus mit seiner einzigartigen Architektur. Es lässt Assoziationen mit Brotteig oder einem Brotlaib ebenso zu wie mit Zuckerwatte oder einer Wolke. Dabei besteht das Gesamtkonzept aus zwei Baukörpern: Ein etwa 17 Meter breites, 31 Meter langes und knapp fünf Meter hohes Sockelgebäude aus Sichtbeton bildet das Fundament des insgesamt 20 Meter hohen Museums und beinhaltet ein Veranstaltungsforum. Darüber schwebt die sogenannte „Wunderkammer des Brotes“ in Holzbauweise. Die Wahl fiel auf den „Modebaustoff“ Holz, wie Prix selbst sagt, der eher dafür bekannt ist, seine Ideen in Beton zu gießen. Doch hier wollte er zeigen, dass man mit Holz auch anderes bauen kann als „Kisten“, sprich Hütten und eckige Häuser. Daher habe ihn das Thema besonders gereizt. Holz schafft zudem eine besondere Atmosphäre im Innenraum, gerade Oberflächen wollte man auch vermeiden – alles gute Gründe für den natürlichen Baustoff.

So steht der silbrig schimmernde, mit etwa 3.680 Edelstahlschindeln bedeckte, organisch geschwungene Überbau im bewussten Gegensatz zum quaderförmigen Betonunterbau und ist als selbsttragende Brettsperrholz-(BSP-)Konstruktion konzipiert – kurz: eine Hülle aus gekrümmten, sich aufeinanderstapelnden BSP-Ringen. Diese Konstruktionsmethode ermöglichte die Umsetzung der Freiform.

KONVEX UND KONKAV IN EINEM

Der Stahlbetonbau wird über das Erdgeschoss hinaus mit einer rund drei Meter hohen Röhre weitergeführt. Wie ein Flaschenhals ragt sie in die Höhe und mündet in einer Plattform, der ersten Ausstellungsebene. Auf diese rundum auskragende Geschossdecke setzt nun die zwölf Meter hohe Konstruktion des „Holzgefäßes“ mit ihrer 40 Zentimeter dicken Schale und mit Durchmessern von bis zu 35 Meter auf. Beginnend mit dem ersten Ring, der aus Segmenten zusammengesetzt wurde, stapeln sich 71 weitere Ringe übereinander, wiederum aus einer Vielzahl von Ringsegmenten, deren Stoßfugen schichtenweise versetzt angeordnet wurden. Die sich selbsttragende Struktur setzt sich aus 800 gekrümmten, am Computer entwickelten BSPSegmenten zusammen. Auf einer CNC-Anlage (CNC – Computerized Numerical Control) millimetergenau aus- und zugeschnitten, konnten sie auf der Baustelle passgenau übereinandergestapelt werden.

FREIFORMEN MINUTIÖS DIGITAL GEPLANT

Um die geschwungene Gebäudehülle zu generieren und in definierte CAD- bzw. CNC-Daten zu übersetzen, holten sich die Planer das interdisziplinäre Team des Büros Design-to-Production aus Zürich (Schweiz) mit ins Boot. Die beiden Gründer, Arnold Walz und Fabian Scheurer, selber Architekten bzw. Informatiker, helfen mit ihrem Team anderen Architekten, Designern, Ingenieuren und Herstellern, die Lücke zwischen Idee und Realisation beim Bau von Non- Standard-Architektur zu überbrücken, wenn deren Form weder mit den üblichen Mitteln dargestellt noch mit standardisierten Elementen gebaut werden kann. Die Spezialisten übernahmen daher im Auftrag der Holzbauunternehmen Pointinger Bau und Wiehag die 3D-Planung für die digitale Fertigung.

RINGEINTEILUNG: RAHMENBEDINGUNGEN AUF EINEN NENNER BRINGEN

Zunächst galt es, die 72 horizontalen Ringe der Freiform in einzelne Segmente zu unterteilen, um sie herstellen und transportieren zu können. Dafür wurde ein 3D-Fertigungsmodell erstellt. Um eine Ringeinteilung vornehmen zu können, mussten die Spezialisten vorweg einige Rahmenbedingungen abfragen, zum Beispiel welche Maschinen und Fräswerkzeuge beim Holzbauunternehmen für den Abbund zur Verfügung stehen. Das war maßgebend bei der Festlegung der Bauteilhöhen. Denn durch die geschwungene Form der Hülle ergeben sich gleichermaßen geneigte wie verwundene Außen- und Innenflächen der Ringsegmente, die üblicherweise mit der Seite eines Fräsers hergestellt und bearbeitet werden können. Ist eine solche Fläche jedoch höher als die Fräserlänge, müsste die Fläche mit der Fräserspitze bearbeiten werden, was unverhältnismäßig viel Zeit kosten und damit unrentabel werden würde. Um möglichst wenige Einzelteile zu erhalten und die Einzelteilbearbeitung bzw. die Anzahl der Teile für Transport und Montage zu minimieren, strebte das Holzbauunternehmen im Rahmen dessen eine möglichst große Höhe für die einzelnen Ringe an. Der Architekt hingegen wollte möglichst dünne Ringe für möglichst fließende Übergänge der Schichten. Einen weiteren Einflussfaktor stellten hier auch die Maße der lieferbaren Plattenformate dar, beim Paneum vor allem deren maximale Länge. Solche und viele andere Bedingungen hatte das digitale Planungsteam miteinander zu vereinbaren.

GEOMETRISCHE RANDBEDINGUNGEN BEHERRSCHEN

Die schrägen Anschnitte an den Innen- und Außenseiten der Ringsegmente verursachen nun außerdem sogenannte Flankenwinkel von bis zu einem Meter Länge, die sich mit einer Maschine nicht bearbeiten lassen. Aus diesem Grund musste das Team aus Zürich für jeden Ring Winkelanalysen durchführen. Genauer gesagt: Beim Erarbeiten des digitalen Modells erfolgte zuerst eine Ringeinteilung für das gesamte parametrische Modell und dann die Winkelanalysen, aus denen schließlich hervorging, an welchen Stellen hohe Ringsegmente verwendet werden können und an welchen aus technischen Gründen niedrigere verwendet werden müssen.

DIE LAGE DER STÖSSE IST STATISCH VORGEGEBEN

Besondere Aufmerksamkeit kam bei der digitalen Planung auch den Stößen der Ringsegmente zu. Hier stellte sich aus statischer Sicht die Frage, um welches Maß die Stöße zueinander versetzt liegen müssen, damit sich eine optimale Verzahnung und damit eine optimale Tragfähigkeit ergeben. Die Angaben dazu lieferte der Tragwerksplaner. Gleichzeitig muss der maximale Holzfaseranschnittwinkel berücksichtigt werden. Er spielte dort eine Rolle, wo es eng(er)e Radien gibt. Da das Fugenbild außerdem einen Einfluss auf das Aussehen der sichtbar belassenen Innenwand hat, musste es immer zuerst vom Architekten abgesegnet werden. All diese Rahmen-, Rand- und Statikzwangspunkte flossen im digitalen Modell zusammen und bestimmten als kleinster gemeinsamer Nenner die Segmentierung bzw. die Form der Bauteile und die Lage der Stöße.

WEITERE ZU BERÜCKSICHTIGENDE GEWERKE FÜR DIE BAUTEILDETAILLIERUNG

Auch die Angaben des Fassadenbauers und anderer Gewerke flossen ins 3D-Modell bzw. in die Detaillierung der Bauteile ein. So erhielten die Ringsegmente beispielsweise Einkerbungen auf der Außenseite, an denen sich der Fassadenbauer orientieren konnte. Zu berücksichtigen waren außerdem Verbindungsdetails wie Bohrungen für die Positionierungsdübel, um eine reibungslose Montage der Segmente zu gewährleisten, sowie Ausfräsungen für Installationskanäle, Lampenfassungen und Ähnliches. Bis alle, zum Teil gegenläufigen Anforderungen und Wünsche eingearbeitet und alle Beteiligten (Architekt, Statiker, Holzbauer) mit der Ringeinteilung zufrieden waren, musste sie zehnmal überarbeitet werden.

MONTAGEABLAUF SCHON IM PARAMETRISCHEN MODELL VORPLANEN

Von Anfang an galt es außerdem in Rücksprache mit dem ausführenden Holzbauunternehmen zu klären, wie montiert werden soll, um die Bauteile von vornherein entsprechend benennen und später zuordnen zu können. So hat auch der Montageablauf Einfluss auf die Fertigung, die im besten Fall den Nebeneffekt hat, dass auf der Baustelle keine Montagezeichnungen mehr benötigt werden, sondern die Bauteilplatzierungen sich durch Namensgebung und die Positionierungsdübel automatisch ergeben.

DANK PERFEKTEN 3D-MODELLS IST DER ABBUND DER BAUTEILE AM ENDE EINFACH

Zum Schluss leitete Design-to-Production die Fertigungsdaten aus dem digitalen Modell direkt im BTLFormat (CNC-Datenformat) ab, sodass die 800 individuellen Einzelteile auf der CNC-Anlage der Holzbauer automatisch aus den 148 BSP-Platten ausgeschnitten werden konnten.

MIT DEM SCHICHTENMODELL DIE STATIK IM GRIFF

Die Statik war unproblematisch mit einem Schichtenmodell zu errechnen. Dennoch holten sich die Techniker des Holzbauunternehmens sicherheitshalber die TU Graz mit ins Boot. Sie prüfte das Tragwerk und nahm damit die inoffizielle Rolle eines Prüfstatikers ein. 378 Kubikmeter BSP waren erforderlich, um die Freiform der „Wunderkammer“ zu errichten. Die einzelnen Elemente wurden miteinander verschraubt und verklebt. Die rund 60.000 Schrauben sorgen für biegesteife Verbindungen, während die Verklebung die Schubsteifigkeit sicherstellt.

BEI DER KALKULATION VERSCHNITT UND MENGE DER SCHRAUBEN BEDENKEN

Was man bei der Kalkulation auf den ersten Blick leicht übersieht, ist zum einen die riesige Menge an Schrauben, zum anderen der hohe Verschnitt durch die speziellen Bauteilzuschnitte und Unikate: Dem knapp 400 Kubikmeter verbauten BSP stehen 1.000 Kubikmeter bestelltes BSP gegenüber – beides ein enormer Kostenfaktor.

DACHAUFBAU MIT 40 ZENTIMETER DÄMMUNG FÜR GLEICHMÄSSIGE INNENRAUMTEMPERATUR

Die Holzkonstruktion wurde innen nur gering nachbearbeitet und lasiert. Zum Außenraum hin folgt auf das Holz eine selbstklebende Aludampfsperre, 40 cm Dämmung und eine Blechabdeckung. Die Edelstahlschindeln auf einer Hinterlüftungsebene schließen das Bauwerk nach außen ab. Der Grund für die Dämmstärke auf der Holzkonstruktion liegt vor allem darin, dass der Taupunkt auf der Außenseite der Holzschale liegen sollte. Gleichzeitig wollte man über während des ganzen Jahres möglichst gleiche Innenraumbedingungen haben – vor allem wegen der Ausstellungsstücke.

GUT FÜRS IMAGE UND DER ÖFFENTLICHKEIT ZUGÄNGLICH

Herausragend sind neben der Architektur auch die 1.200 Exponate aus 9.000 Jahren – darunter ägyptische Kornmumien, peruanische Totempfähle, chinesische Getreidespeicher, Bilder, Bücher, Münzen, Möbel, Gefäße, aber auch Porzellanfiguren oder Zunftgeräte. Sie sind auf einer knapp 1.000 Quadratmeter umfassenden Ausstellungsfläche sowie auf vier Etagen zu sehen, die rund um eine raumgreifende, spiralförmige angelegte Stahltreppe angeordnet sind.

Das Paneum soll den Besuchern verdeutlichen, welchen Stellenwert Brot in allen Epochen der Menschheitsgeschichte hatte und bis heute hat, sagt Peter Augendopler. Das Brotmuseum, das nun den Stammsitz des Backimperiums mit weltweit 870 Mitarbeitern aufwertet, soll einerseits Asten als Bäckereikompetenzzentrum attraktiver machen, andererseits das Image des Bäckereiberufs verbessern. Es ist daher öffentlich zugänglich. Und zu guter Letzt ist es der neue Hort der großen Sammelleidenschaft des Firmenchefs.

Autor:
DI (FH) SUSANNE JACOB-FREITAG

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