Gläserner Fels auf der Loreley

Acht Meter hoch, über 12 Meter breit und fast 16 Meter lang: Die Dachkonstruktion der neuen Ausstellungshalle auf der Loreley – ein Kristall oder stilisierter gläserner Felsen – ist ein faszinierendes Bauwerk. 102 Glasscheiben werden von einem 18,5 Tonnen schweren Stahlskelett mit 59 Knotenpunkten in Form gehalten. Durch die unregelmässige Form der facettierten Hallenüberdachung ist jeder Knotenpunkt, jeder Träger und jede Glasfläche individuell geformt.

Der Loreleyfelsen ist eine 132 Meter hohe Schieferwand, gelegen an der tiefsten und engsten Stelle des Mittelrheins. Um diesem touristischen Anziehungspunkt – einem integralen Bestandteil des UNESCO-Welterbes Oberes Mittelrheintal – mehr Strahlkraft und Präsenz zu verleihen, lobte der Planungsverband „Loreley“ im Juli 2014 einen einstufigen Ideen- und Realisierungswettbewerb aus. Entstanden ist ein freistehendes Ausstellungsgebäude mit einem teilweise unterirdischen Sockelgeschoss. Im neuen Bauwerk befindet sich die Expositionshalle, in der der Mythos der Loreley in einer Ausstellung dokumentiert wird. Überdacht wird das Gebäude von einer ikonischen Glas-Stahlkonstruktion, die dem Loreleyfelsen einen wahrlich futuristischen Charakter verleiht.

Die Dachkonstruktion hat eine unregelmässige, facettierte Geometrie und besteht aus dreieckigen Glasflächen, die auf einem Raumtragwerk ruhen. Für die Realisierung dieser Struktur wurden die Metall- und Fassadenbauexperten von Frener & Reifer aus Brixen/Südtirol beauftragt. Der Leistungsumfang auf der Loreley umfasste die Werkstattplanung, Fertigung und Montage der Stahltragkonstruktion als Raumtragwerk, einschliesslich der darauf abgesstimmten gläsernen Hülle.

Ein gläserner Felsen

Aufgrund der hohen Komplexität der DachkonstrukKon sowie der anspruchsvollen Detailierung erfolgte die gesamte Planung ausschliesslich digital im 3D-Modell. Die zentrale Herausforderung bestand darin, die komplexe Geometrie des Entwurfs in eine baubare Konstruktion zu übersetzen, die sowohl die statischen, fertigungstechnischen als auch die bauphysikalischen Anforderungen erfüllt. Die Dachkonstruktion der neuen Mythoshalle auf der Loreley hat die Form eines unregelmässigen Kristalls: Gefräste Freiform-Knoten verbinden das stählerne Raumtragwerk, das aus lasergeschweissten Primär- und Sekundärträgern besteht. Auf diesem Tragwerk wurden 102 dreieckige Glasflächen montiert und fixiert. Das Dach stellt sich als geometrisch hochkomplexes Konstrukt dar, dessen Kubatur L 15,7 m x B 12,4 m x H 8,45 m umfasst.

Zur Erfüllung der statischen Anforderungen wurden massive Stahlknoten erforderlich. Diese weisen ein Gewicht von bis zu 330 kg auf und haben ein maximales Format von L 700 x B 500 mm (in Form eines umschriebenen Rechtecks). Durch die unregelmässige Form der facettierten Hallenüberdachung ist jeder Knotenpunkt, jeder Träger und jede Glasfläche individuell geformt. Zudem treffen die Stahlträger in unterschiedlichen Winkeln und Neigungen aufeinander, was die Planung weiter verkomplizierte. Nach der Fertigung der Einzelteile für die Stahlkonstruktion wurde diese auf dem Werkgelände von Frener & Reifer vormontiert. Anschliessend wurde die gesamte Konstruktion in transportfähige Bauteilgruppen zerlegt und auf Tiefladern zur Baustelle auf der Loreley transportiert.

Nach dem Ausau der Stahlkonstruktion über der Mythoshalle erfolgte die Montage der Gläser, die auf dem Tragwerk befestigt und verklebt wurden. Die Herausforderungen waren vielfältig: Zum einen der hochkomplexe Stahlbau – insbesondere das Manövrieren der sehr schweren Stahlteile, das Zusammenfügen dieser sowie das präzise Einmessen und Ausrichten. Zum anderen die Entwässerung, die Erstellung der Dichtungsebene, der Einbau der Gläser, die Fixierung der Verglasung und das äussere Abdichten der Fassade. Als besonders stellte sich das Anbringen der Glasfassade im überhängenden Bereich heraus. Für die Montage musste ein komplexes Raumgerüst gestellt werden, das der Geometrie der Stahl-Glas Konstruktion folgte.

Carsten Haedge, Senior Project Manager bei Frener & Reifer, erläutert: "Für die überhängende Überkopfverglasung wurde eine spezifische technische Lösung entwickelt, die es ermöglichte, erstmals auf die in Deutschland sonst vorgeschriebenen Nothalter zu verzichten – und damit den architektonischen Wünschen des Kunden präzise zu entsprechen."

Verglasung mit Dreiecken

Die Verglasung besteht aus dreieckigen Glasflächen, wobei jede Scheibe in ihren Dimensionen individuell ist. Die grösste Einzelglasscheibe hat eine Kantenlänge von 5 Metern, eine Fläche von 8 m² und wiegt 650 kg. Insgesamt haben die Glasflächen ein Gewicht von 28 Tonnen. Die Zweischeiben-Isoliergläser bestehen aus zwei Verbundsicherheitsgläsern und sind allseitig linienförmig auf EPDM-Profilgummis gelagert. Die Verglasungen sind im Scheibenzwischenraum mittels Glashalter (Toggles) fixiert, die in ein U-Profil innerhalb der Randverbundklebung greifen. Diese Art der Halterung wurde gewählt, um sichtbare mechanische Befestigungen im Aussenbereich zu vermeiden.

Für die Montage wurden insgesamt 1’900 Toggle-Halterungen verwendet, davon 56 unterschiedliche Formate. Aufgrund der Gebäudeform ergeben sich für die Verglasungen zwei unterschiedliche Einbausituationen. Im oberen und vertikalen Bereich der Gebäudehülle (nicht überhängende Einbausituation) sind die Verglasungen in Eigengewichts- und Winddruckrichtung linienförmig gelagert. In der Windsogrichtung wird die innere VSG-Einheit durch Glashalter fixiert, während die äussere VSG-Einheit umlaufend linienförmig durch die tragende Verklebung des Randverbundes gehalten wird. Im unteren Bereich der Gebäudehülle (überhängende EinbausituaKon) ändert sich die Auflagersituation um 180 Grad. Hier werden die inneren VSG-Einheiten der Verglasungen in Eigengewichts- und Windsogrichtung über die Glashalter gelagert.

Zum Schutz vor Vogelschlag sind die Glasscheiben mit einem Punktraster versehen. Dazu wurden 3D-Folien im VSG der Aussenscheibe eingesetzt, die mit nach Aussen hin spiegelnden Aluminiumpunkten versehen sind. Die Punkte haben einen Durchmesser von 9 mm und einen Abstand von 90 mm zueinander. Der Fassadenspezialist Frener & Reifer demonstriert bei diesem Projekt seine herausragenden Kompetenzen und Erfahrungen aus internationalen Prestigeprojekten.