Turm für ein Foucaultsches Pendel

Das Science Center Phänomenta in Lüdenscheid wurde um einen Stahl-Fachwerk-Turm erweitert, in dessen Innenraum eine helixförmig gespannte Membran eingeschrieben ist. Diese Primärkonstruktion umhüllt nach dem Turm-im-Turm-Prinzip ein Foucaultsches Pendel, das an einem sekundären Tragwerk separat aufgehängt ist. Durch diese konsequente Trennung kann sich das Pendel unbeeinflusst vom Wind sowie von den Eigenschwingungen der Primärstruktur bewegen und den Besuchern des Science Centers so die Erdrotation veranschaulichen. Das Projekt entstand in interdisziplinärer Zusammenarbeit von KKW Architekten, Werner Bauingenieure und formTL Ingenieure.

Der Turm ist nur ein Teil der Erweiterung, ein zweigeschossiger Anbau bietet weitere 1.400 m² Ausstellungsfläche mit Räumen, die von expressiven Formen geprägt sind. Diese gewährleisten einerseits die Funktionsfähigkeit des Ausstellungsbereichs und resultieren andererseits aus den Anforderungen der Turmgeometrie. Denn der monolithisch gestaltete Betonbau dient zugleich als Fundament für die markante Stahlkonstruktion – so setzt sich das Stabwerk durch schräg gestellte Stützen im Betonbau fort. Die klare Optik des Turms beruht auf einem von Stabdreiecken gebildeten, schlanken Stahl-Fachwerk aus luftdicht verschweißten Rundrohr-Hohlprofilen. Vor allem die Knotenpunkte, bei denen bis zu sechs Rohre in unterschiedlichen Winkeln ineinander laufen, erforderten eine anspruchsvolle 3D-CAD-Analyse. Membrankräfte aus Vorspannung und Wind werden direkt in die Knoten eingeleitet, sodass eine Biegebeanspruchung der Stäbe weitgehend vermieden wird.

Um den Turm in Einzelsegmenten einheben und fügen zu können, wurden etwas außerhalb der komplexen Knoten-Geometrie revidierbare Schraubverbindungen in den Stäben angeordnet und mit speziellen Halbzylinderblechen verdeckt. Dadurch waren keine Schweißarbeiten in großer Höhe erforderlich, und die montagetechnisch notwendige Segmentierung ist nicht ablesbar.
Die Membranhelix innerhalb des Stahl-Tragwerks erscheint filigran und leicht – „eine Konstruktion, die mit fast nichts auskommt“, wie es formTL-Geschäftsführer Gerd Schmid formuliert – und erzielt trotzdem eine beeindruckende Wirkung. Die Helix besteht aus lediglich drei Bausteinen: 990 m² Membrane, drei formgebenden Seilen und neun Abspannungen mit ihren Beschlägen. Diese wenigen Elemente reichen aus, um die Membrane der sich drehenden und nach oben verjüngenden Turmstruktur folgen zu lassen. Während die errechnete Größtform die Kollisionsfreiheit zu den äußeren Turmrohren sicherstellt, verhindert die ermittelte Kleinstform Berührungen mit der inneren Pendelkonstruktion.

Besonders markant wirkt die Schraubenlinie nachts, wenn die Nähte der hinterleuchteten Bespannung und die Schatten der Seile konisch nach oben zusammenlaufen und so den Turm noch höher erscheinen lassen. Die Lichtplanung für diese eindrucksvolle Illumination haben KKW Architekten gemeinsam mit wbp Ingenieure entwickelt. Das Lichtmanagement der LED-Leuchten ist Teil der Technischen Gebäudeausrüstung von wbp.
Das am Sekundärtragwerk aufgehängte Foucaultsche Pendel visualisiert für die Besucher nicht nur die Drehung der Erde, es macht auch die dabei verstreichende Zeit erlebbar. Denn für den Raum darunter entwarfen die Ausstellungsdesigner von beier+wellach projekte das Phänorama: eine 360°-Projektion der Stadt Lüdenscheid und ihres Umlands, die wie ein überdimensionales Kaleidoskop von der Schwingungsdauer des 30 m langen Pendels gesteuert wird. red

Bautafel

Stiftung PHÄNOMENTA Lüdenscheid
Gustav-Adolf-Straße 9-11
58507 Lüdenscheid

KKW ARCHITEKTEN, Altena
Linus Wortmann, Julia Düppe, Corinna Cardaun,
Svenja Asmann, Eduardo Abarca
www.kkw-architekten.de

Werner Bauingenieure, Menden
Günter Werner, Dr. Daniel Werner,
Detlef König, Tim Berg, Stefan Hostert,
Henrik Sträter, Christoph König
www.ing-werner.de