Neubau – Naturgefarenlabor, AZA Andelfingen (ZH)

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Vincenzo Cangemi

Military and protective facilities

New building

Competition

Invitation process

Das Naturgefahrenlabor dient zur Simulation von unterschiedlichen Hochwassersituationen und kann realitätsnah in Bezug auf Wassergefahren bespielt werden. Die konkaven Schalen werden auf Druck beansprucht und funktionieren wie 48 kleine Staumauern. Die sich in den Ecken konzentrierenden Kräfte werden durch 6 vorgespannte Betongurte zurückgebunden. Um genügend Wasser zur Verfügung zu stellen und um realitätsnahe Fliessgeschwindigkeiten zu erhalten, wird das Wasser im Turm gespeichert. Von diesem aus werden die Übungsflächen geflutet. Diese bestehen aus verschiedenen Innenräumen, in denen eine statische Überflutung simuliert werden kann und aus einer Rampe, welche dynamisch geflutet wird. Zusätzlich kann die Strasse, die zur Trümmerpiste führt, bei der Simulation miteinbezogen werden.
Nach jedem Übungsdurchlauf wird das Wasser im Retentionsbecken gefasst und in den Turm zurückgeführt. Somit wird immer wieder dasselbe Wasser gebraucht, was eine nachhaltige Ressourcenschonung bedeutet.

Image copyright: Vincenzo Cangemi Architekt / Ralph Feiner Architekturfotografie

Considerations for the project application

Effective Use of Concrete

Der Neubau ist als Massivbau in schlaff bewehrtem Ortbeton gebaut. Die Tragkonstruktion des Wasserturmes besteht aus einem Schalentragwerk und aus Zugringen. Die Wandstärke der Schalen beträgt 12cm im Feldbereich und somit wird durch diese Formgebung der Betonverbrauch um das Fünffache reduziert. Durch die gewählte Form mit den Druckgewölben sowie durch die konstruktive Massnahme der Vorspanntechnik, werden der Beton und auch die Risse und die Rissbreiten auf ein Minimum reduziert.

Material-Specific Innovations

Die 48 Schalen sind auf Druck beansprucht, analog zu einer Staumauer. Die Schwerter bilden das Auflager für die Schalen. Die Kräfte werden dann auf die Ringe abgeleitet. Diese sind auf Zug beansprucht und binden die Kräfte zurück.
Die Form ergibt sich durch den innovativen Einsatz dieser Elemente, mit dem Ziel, die Materialstärken auf das Minimum zu reduzieren. Die Kräfte übertragen sich logisch von Bauteil zu Bauteil, sind auf dem Fassadenbild ablesbar und bilden den architektonischen Ausdruck.

Interdisciplinary Approaches

Der Abstand zwischen den Zugringen ist affin zur Druckbeanspruchung durch die Belastung des Wassers. Diese nimmt durch den Hydrostatischen Druck von oben nach unten zu. Für die auf Druck beanspruchten Schalen hat diese Tatsache eine geringe Auswirkung, für die Zugringe ist es jedoch von entscheidender Bedeutung. Im unteren Bereich ist der Abstand zwischen den Zugringen klein, im oberen Bereich nehmen die Kräfte ab und die Zugringe werden folgerichtig in einem grösseren Abstand angeordnet.

Site-Specific Design

Auf dem Gelände des Ausbildungszentrums wurden in den vergangenen Jahren diverse Trainingseinrichtungen gebaut. Die Übungsanlagen ermöglichen eine vielseitige Ausbildung für Feuerwehr, Militär, Polizei Zivilschutz und generell Rettungseinheiten. Das Naturgefahrenlabor dient als Bühne für Übungen für Hochwasserereignisse und ergänzt die bestehenden Infrastrukturen auf dem Areal. Die Thematisierung von Gefahrenprozessen, potenziellen Schäden und möglichen Schutzkonzepten stehen im Vordergrund.

Design and Spatial Concept

Die Flutungsanlage wurde als Übungsstätte im Umgang mit Naturgefahren konzipiert. Das wichtigste architektonische Element des Bauwerks ist der Wasserturm.
Die konkaven Schalen werden auf Druck beansprucht und funktionieren wie 48 kleine Staumauern. Die sich in den Ecken konzentrierenden Kräfte werden durch 6 vorgespannte Betongurte zurückgebunden.
So wird der Kräfteverlauf elegant über die Formgebung geführt und erlaubt eine Minimierung der Materialstärke, welche sich um 80% reduziert.

Thoughtful Structural Design

Die zwei Untergeschosse sind als Massivbau in schlaff bewehrtem Ortbeton konstruiert. Die Tragkonstruktion des Wasserturmes ist als vorgespanntes Schalentragwerk mit Zugringen ausgebildet. Die Wandstärke der Schalen beträgt, trotz der enormen Beanspruchung auf Druck, nur 12cm im Feldbereich. Im Bereich der Überlappung werden die Schalen ausgerundet und vertikal vorgespannt. Die Stärke der Zugringe beträgt 30cm.

Comprehensive Sustainability

Die Schalung wurde auf jedem Geschoss wiederverwendet. Durch die Form konnte der Betonverbrauch um 80% reduziert werden.
Dank des Turmes kann für die Übungen immer wieder dasselbe Wasser gebraucht werden, was eine nachhaltige Ressourcenschonung bedeutet.
Diese Struktur ist nachhaltig und erfordert keine Unterhaltsarbeiten. Die Flexibilität ist gross, dank der Prüfungsergebnisse, die an Gebäudeteilen durchgeführt werden können, trägt diese Struktur zur Nachhaltigkeit zukünftiger Bauten bei.