UNAS - Das Gebäude als systemische Gesamtkonzeption

Der industrielle Bauprozess mit seinen zahlreichen Vorteilen gegenüber dem konventionellen Bauen sowie die Wandlungsfähigkeit der Gebäude in räumlicher und installationstechnischer Hinsicht stehen im Zentrum des universellen nachhaltigen architektonischen Strukturmodells (UNAS). Im Zusammenspiel der Momente ergibt sich für nach Modell UNAS erstellte Gebäude eine erhöhte Life Cycle Performance gegenüber Gebäuden konventioneller Bauart.

MODELL

An seiner interdisziplinären Entwicklung sind Architekten, Tragwerks- und Gebäude-technikingenieure, Bauphysiker sowie Fachleute des Nachhaltigen Bauens beteiligt. Der morphologische Ansatz – Tragstruktur als Installationsraum sowie organisierte Lagebeziehungen zwischen Tragwerk / Hülle und Medien – bildet die Grundlage zur Entwicklung des Modells. Dieses ist in neun topologische Ebenen gegliedert, welche angefangen bei den externen Parametern wie Klima, Topografie, städtebauliche Situation etc. bis zu den Ausrüstungen und Apparaten alle Bestandteile eines Gebäudes erfassen. Das Modell definiert das Gebäude als systemische Gesamtkonzeption.

Einen zentralen Stellenwert in der Entwicklung nimmt die raumhaltige Tragstruktur ein, welche dem Gebäude generisch als zugängliches Leitungstrassee dient und welche in organisierten Lagebeziehungen zur Medienführung steht. In unmittelbarer Korrespondenz dazu stehen die dezentrale, modulare Gebäudetechnik sowie die Ausbildung raumhaltiger Hüllen, welche Teile der HLK - Komponenten integrieren.

Abb. 1
Struktur als Netzwerk, organisierte Lagebeziehungen

NUTZEN

Der Gesamtnutzen eines nach Modell UNAS erstellten Gebäudes liegt in einer erhöhten Life Cycle Performance gegenüber Gebäuden konventioneller Bauart. Dieser gliedert sich in folgende Teilnutzen auf:

_Integrierter Planungsprozess: Building Information Modeling (BIM) ist das UNAS - adäquate Instrument zur integrierten Planung eines Gebäudes. Die Planung von Architektur, Tragwerk und sämtlicher Medieninstallationen wird in einem informierten Gesamtmodell koordiniert. BIM ermöglicht eine präzise Projektsteuerung und bildet die Basis der durchgängigen digitalen Datenkette für Planung, Produktion und Betrieb des Gebäudes (Facility Management).

_Industrieller Bauprozess: Durch die industrielle Vorfabrikation der Gebäudeteile ab Erdgeschoss und deren konsequenten Trockenmontage ist das Gebäude schnellstmöglich erstellt, in der Regel in der halben bis in zwei Dritteln der Bauzeit eines Gebäudes konventioneller Bauart. Dies bei geringerer Schadenhäufigkeit und erhöhter Qualität der Ausführung. Das Gebäude verursacht geringere Finanzierungskosten während der Bauphase und ist schneller am Ertrag. Bereits ein halbes Jahr früher am Ertrag bedeutet eine halbe Jahres-Bruttorendite Vorteil gegenüber dem Ertragsbeginn eines Gebäudes konventioneller Bauart.

_Wandlungsfähigkeit: "Die Zukunft der allermeisten Gebäude ist die Umnutzung", so ein Zitat der Zeitschrift Archithese vor zirka zehn Jahren. Diese Feststellung hat an Dringlichkeit zugenommen, seit der sich erhöhende Globalisierungsdruck Menschen, Waren und Dienstleistungen steigender Fluktuation aussetzt. Ein nach Modell UNAS erstelltes Gebäude ist in der Lage, ohne Rohbauarbeiten an zukünftige Nutzungsänderungen angepasst zu werden - räumlich und installationstechnisch - insbesondere auch von niedrig zu hoch installierten Nutzungen, innerhalb eines breiten städtischen Spektrums (Dienstleistung, Forschung, Schulung, Praxen, Wohnen, Hotel etc.).

Abb. 2
Städtisches Gebäude mit wandelbaren Mischnutzungen Visualisierung

Abb. 3
Städtisches Gebäude mit wandelbaren Mischnutzungen
Grundriss Erstnutzung (niedrig installiert) und Folgenutzungen (hoch installiert)

_Geordnetes Recycling: Am Ende des Lebenszyklus angelangt, wird ein nach Modell UNAS erstelltes Gebäude demontiert, nach Materialien sortiert, Teile davon weiterverwendet und die restlichen Komponenten geordnet rezykliert. Dies im Gegensatz zum Abbruch von Gebäuden konventioneller Bauart, wo schweres Gerät unter grossem Energieaufwand Berge von Mischgut erzeugt, welches zumeist nur noch als Füllmaterial Verwendung findet oder deponiert wird.

_Nachhaltigkeit: Die Dauer des Lebenszyklus eines Gebäudes ist eines der wesentlichen Kriterien bezüglich dessen Nachhaltigkeit, nebst der verkehrstechnischen Lage (wie viel und welche Art von Verkehr erzeugt das Gebäude?), der aussen- und innenräumlichen architektonischen Qualität (Heimatbildung, wie viel Mobilität erzeugen die Benutzer und die Anwohner des Gebäudes?) und dem ökologischen Betrieb.
          Ein nach Modell UNAS erstelltes, wandlungsfähiges Gebäude erfährt einen wesentlich längeren Lebenszyklus als ein monofunktionales nach konventioneller Bauart. Droht letzterem oft nach ca. 40 Jahren der Abbruch, da die Eingriffe in Substanz und Gebäudetechnik für eine angemessene Erneuerung zu gross sind (Stichwort "Ersatzneubau", betrifft aktuell Bauten aus den 60er bis 70er Jahren), kann ein räumlich und installationstechnisch wandlungsfähig konzipiertes Gebäude nach 40 Jahren bei einem Restwert von 60% vereinfacht wieder à jour gebracht werden, nach zeitgemäss adaptierten Raum- und Gebäudetechnikkriterien. So lassen sich mehrere 40jahres - Zyklen aneinanderreihen, was zu enormen Einsparungen bezüglich Rohstoffen, Energie, Grauer Energie, CO2 und finanzieller Mittel führt: Nachhaltigkeit.

_Return On Investment: Die vorgenannten Nutzen – Integrierter Planungsprozess, Industrieller Bauprozess, Wandlungsfähigkeit, geordnetes Recycling und Nachhaltigkeit - kumulieren sich bei einem nach Modell UNAS erstellten Gebäude zu einem höheren Return on Investment im Vergleich zu einem Gebäude konventioneller Bauart. Die Projektentwicklung eines nach Modell UNAS erstelltes Gebäude lohnt sich, da die gegenüber einem Gebäude konventioneller Bauart ausgewiesene Zukunftsfähigkeit bei gleichen Erstellungskosten von den Investoren honoriert wird. Dies gilt insbesondere für institutionelle Anleger mit "Buy-and-Hold" Strategie, welche das Gebäude über lange Zeit im Portfolio halten.

TECHNIK

Der Schlüssel zur Wandlungsfähigkeit eines Gebäudes nach Modell UNAS liegt im Zusammenspiel der Eigenschaft seines Tragwerks als generisches Leitungstrassee, den organisierten Lagebeziehungen zur Medienführung und der dezentralen, modularen Gebäudetechnik. Die entsprechenden Entwicklungsschritte wurden unter der generalistischen Führung von Architekten durch Tragwerks- und Gebäudetechnikingenieure sowie Bauphysiker erbracht.

Zentrale Entwicklungsschwerpunkte waren die Ausbildung eines Stahlskelettes, welches nebst seiner angestammten Eigenschaft als Tragstruktur die zugängliche Führung von Medienleitungen aufzunehmen hatte, korrespondierende Deckenelemente, Brand- und Schallschutzlösungen sowie eine dezentrale, modular aufgebaute Gebäudetechnikkonzeption. Nachweise der Wandlungsfähigkeit innerhalb eines breiten Nutzungsspektrums, der Bewilligungsfähigkeit und der Einhaltung der einschlägigen Normen bestätigen den angestrebten Entwicklungsstand. Heute bestehen vielfältige Variationsmöglichkeiten betreffend Konfiguration des Skelettes, der Deckenelemente und der Gebäudetechnik, was einer differenzierten Spezifizierung am konkreten Projekt zu Gute kommt.

ANWENDUNGEN

Der Anwendungsbereich nach Modell UNAS konzipierter Gebäude erstreckt sich idealerweise auf mittlere bis grosse Projekte. Angefangen von einer einfachen, linearen Gebäudeform, kann diese mäandriert werden, können städtische Blocks gebildet, Hochhäuser projektiert oder grosse urbane Komplexe konfiguriert werden. Dies prädestiniert den Einsatz in Stadttexten des 19. Jahrhunderts ebenso wie in zeitgenössischen Stadterweiterungen, in Arealen für Forschung und Entwicklung, bei Verwaltungsbauten und Spitälern und deren Pflegeeinrichtungen. Nach einer Reihe von Studien- und Testprojekten, welche der Konfiguration spezifischer Lösungen städtebaulicher, architektonischer, struktureller und wandlungstechnischer Fragestellungen diente, bestehen heute mehrere konkrete Anwendungsprojekte.

AUSBLICK

Der Wissenszuwachs aus der baulichen Umsetzung des Modells befördert dessen Evolution. Das Ziel ist, die Technologie der Planergemeinde zugänglich zu machen und diese dabei in den Innovationsprozess einzubinden, via webbasiertem Konfigurator oder als Erweiterung bestehender BIM Software. Die Vortragstätigkeit über das Modell UNAS an Hochschulen und Forschungsinstituten in der Schweiz und in Europa sowie Kooperationen mit Industriepartnern befruchten die Entwicklung und eröffnen weit reichende Perspektiven.