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16-12-2014 | Baukonstruktion | Im Fokus | Article

Ein Schildkrötendach für das Elefantenhaus

Author: Christoph Berger

3:30 min reading time
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Im Juni 2014 eröffnete der neue Kaeng Krachan Elefantenpark des Zoo Zürich seine Tore. Beeindruckend dabei ist vor allem das Dach der Halle, eine aufgelöste Schalenkonstruktion in Brettsperrholz-Bauweise. Ende Januar 2015 erhält der Bau den Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015.

Der neue Elefantenpark im Zoo Zürich ist rund 11.000 Quadratmeter groß. besteht aus einer Halle, die einen Durchmesser von rund achtzig Metern hat. Etwa ebenso groß ist noch einmal die Außenanlage. Während letztere an einen subtropischen Wald und thailändische Vegetationsbilder angelehnt ist, besticht die Halle durch ihre Dachkonstruktion aus Holz. Das Holzdach überspannt nicht nur die Innengehege, sondern auch die Stallungen und die Lodge, von der aus Besucher die Elefanten beobachten können.

Das Dach selbst ist 6.800 Quadratmeter groß und wurde als flache und freigeformte Holzschale konzipiert. Die Konstruktion kommt ganz ohne abstützende Elemente aus.

Zum Start ein Lehrgerüst

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Die mit der Dachkonstruktion beauftragte „ARGE Elefantenpark Holzbau“ erstellte in der ersten Phase ein Lehrgerüst, das als Hilfskonstruktion gewissermaßen eine Eins-zu-eins-Schablone bildete. In der Projektbeschreibung heißt es: „Mit diesem Gerüst wurden Spanten zu einer Negativschale der zukünftigen Dachform millimetergenau eingemessen. Über diese Spanten wurden dann die Dreischichtplatten in drei Lagen zur Dachform zusammengefügt.“

Dann wurde jede der 600 im Vorfeld zugeschnittenen Dreischichtplatten auf dem vorberechneten Platz auf dem Dach positioniert. „Die erste Lage der Dreischichtplatten wurde aus Stabilitätsgründen noch vollflächig eingebracht“, heißt es weiter. Bei der zweiten und dritten Lage seien die Oberlichter jedoch schon ausgeschnitten gewesen.

Das Dach wiegt rund 1.000 Tonnen

Als alle drei Lagen auf dem Dach waren, wurden die drei Dreischichtplatten mit circa 500.000 Nägeln – etwa 22 Tonnen – und sogenannten Nagelschussmaschinen zusammengenagelt. Später kamen noch etwa 500.000 Schrauben dazu. Im Endausbau war das Dach rund 90 Zentimeter dick. Es wiegt rund 1.000 Tonnen – inklusive Witterungsschutz und Wärmedämmung.

Der Artikel „Vergleich der Biegesteifigkeit von Brettsperrholz ermittelt mittels Modalanalyse von Platten und mittels Biegeversuchen an Plattenstreifen“ im „European Journal of Wood and Wood Products“ (Ausgabe 01-03/2012) setzt sich übrigens ausführlich mit Brettsperrholz auseinander.

Ebenso wird im Kapitel „Konstruktiver Ingenieurbau und Hochbau“ des Springer-Fachbuchs „Handbuch für Bauingenieure“ auf die Thematik eingegangen: „Bei aus Schichten zusammengefügten Flächen (Brettsperrholz) ist infolge Querkraft aus Plattentragwirkung immer auch ein Rollschub vorhanden. Die Größenordnung der Rollschubfestigkeit liegt in der Größenordnung der Querzugfestigkeit! Aus den Festigkeiten werden für die Bemessung in den Bestimmungen zulässige Spannungen bzw. charakteristische Festigkeiten angegeben.“

Die Technik befindet sich im Untergeschoss

Die Einrichtungen für die Klimatisierung, Lüftung, Wasseraufbereitung und die elektrische Versorgung befinden sich fast allesamt im Untergeschoss des Baus Über ein Fernwärmenetz mit der zentralen Holzschnitzelheizung des Zoos wird geheizt. Vom 6.800 Quadratmeter großen Dach wird das Regenwasser für die bodennahe Bewässerung, Sandbefeuchtung, die Entstaubung der Pflanzen und die Beckentechnik gesammelt.

Auszeichnung mit dem Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015

Ende Januar 2015 wird das Elefantenpark den Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis erhalten. Die Begründung der Jury für diese Auszeichnung liegt schon jetzt vor: „Der realisierte Elefantenpark besticht sowohl architektonisch als auch ingenieurtechnisch durch die aufgelöste Schalenkonstruktion in Brettsperrholz-Bauweise, die auch handwerklich als Nagelkonstruktion sehr anspruchsvoll ist. Die weit gespannte Schale mit ihren geometrisch unterschiedlich angeordneten Lichtöffnungen wird ingenieurtechnisch anspruchsvoll mit dem vorgespannten Ringbalken verbunden, der die Kräfte aus der Schale aufnimmt und in die Gründung leitet. Die hybride Gesamtkonstruktion ist eine große Herausforderung für die numerische Modellbildung und für die nichtlineare Analyse. Das Schalendach und die Fassade stellen einen integrativen Ansatz dar, der den Anforderungen an Bauphysik, Beleuchtung und Belüftung auf hervorragende Weise gerecht wird. Die Konstruktion und die Materialien stellen einen Beitrag zur Nachhaltigkeit dar, weil sie u. a. sortenrein rückbaubar ist. Nach Meinung der Jury wurden die Kriterien Konstruktion, Innovation, Interdisziplinarität, Ästhetik und Nachhaltigkeit eindrucksvoll erfüllt.“

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