BIM in der Praxis: Park House an der Oxford Street

An der Oxford Street in Londons elegantem Mayfair Distrikt, wo sich Edelgeschäfte mit exklusiven Residenzen und Bürogebäuden abwechseln, wurde Park House entwickelt und gebaut; ein ganzer Häuserblock mit erstklassigem Raum in Mischnutzung, der seine Nachbarschaft aber nicht dominiert. Robin Partington & Partners (RPP) hat das 135-Millionen-Pfund-Gebäude mit 8’140 Quadratmetern Ladenfläche in Basement, Erdgeschoss, im 1. Stock und im Eingang zur Oxford Street hin gestaltet, 15’140 Quadratmeter Premium-Bürofläche auf sieben Stockwerken und Adresse an der repräsentativen Park Street, dazu 5’430 Quadratmeter Wohnfläche für 39 Wohnungen mit diskretem Eingang im Osten an der North Row. Die gekrümmte, vollverglaste Fassade stellte die technische Herausforderung, bis in seinen Grenzbereich gebogenes Glas einzusetzen. RPP hat Bentleys GenerativeComponents für die Entwicklung eines Verkleidungssystems mit optimierter Anzahl an Glaspaneelen und einer innovativen Lösung für die Verbindung von Seiten- und Dachfläche eingesetzt.

Insel über der London Underground

Entwickelt von Land Securities, dem größten Gewerbeimmobilien-Unternehmen in Großbritannien, wurde Park House im Zeit- und Budgetrahmen vertragsgerecht mit Festpreis in einem Durchgang mit komplettem Entwurf fertiggestellt. Mace oblag die Bauleitung und RPP war der Architekt. Der Bau eines 46’000-Quadratmeter-Gebäudes mit neun Stockwerken an einer der geschäftigsten Straßen in Europa war dabei eine nicht zu unterschätzende Herausforderung. Die an das Inselgrundstück angrenzenden Straßen sind nicht parallel, die Gebäude an beiden Enden des Blocks nicht passend in Größe und Gestaltung und die Central Line der London Underground verläuft nur wenige Meter unter der Baustelle. Außerdem musste für jede der beabsichtigten Nutzungsformen eine eigene strukturelle Lösung gefunden werden. Mit dem Firmensitz an der nahegelegenen New Oxford Street hat RPP diese konstruktiven Herausforderungen angenommen und ein Gebäude erschaffen, das sich harmonisch in die vielgestaltige Stadtlandschaft einfügt. Die asymmetrische Form des Park House ist leicht ansteigend, bildet einen Übergang zwischen den kleinen Gebäuden auf der einen und den großen auf der anderen Seite und schafft den Eindruck, dass der 645-Meter-Gigant in seine Umgebung eintaucht. Die Glasverkleidung spricht nicht nur eine klare Sprache – laut dem Magazin Construction Manager  bringt es einen „West-End-Glamour“ in das Stadtbild –, sondern vereinigt auch die drei Nutzungsformen zu einem Ganzen. Bei der Entwicklung des Systems bestand die einzigartige Herausforderung darin zu ermitteln, welche Möglichkeiten in den Glaspaneelen stecken; wie viele der Paneelen vom Hersteller speziell vorgeformt werden mussten und wie viele aus dem Lager vor Ort geformt werden konnten. Auch das Verbinden des Verkleidungssystems mit dem Dachsystem war wegen der gekrümmten Formen kompliziert. RPP hat GenerativeComponents und Bentley Architecture für die verschiedenen Designvarianten-Durchläufe verwendet, in denen Größe, Anzahl und Krümmung der Paneelen solange verändert wurden, bis eine machbare Lösung erreicht war. Mit Bentleys Structural Modeler wurden die konzeptionellen Herausforderungen eines Gebäudes in Mischnutzung gemeistert.

“Am Park House wurde sieben Jahre gearbeitet und dank Bentleys Rückwärtskompatibilität bei der Entwicklung neuer Produkte konnten wir immer von den vielen Vorteilen profitieren, die neue Versionen ihrer Produkte boten. Diese Kontinuität war über die gesamte Dauer des Projekts unschätzbar wertvoll.“ — John Ball, Project Applications Manager, Robin Partington & Partners

Iterative Designprozesse befeuern Innovationen

GenerativeComponents ist ein inhaltsorientiertes, parametergesteuertes Modellierungssystem, mit dem die Alternativen des Verkleidungssystems simuliert werden konnten, ohne detaillierte Design-Modelle für jedes Szenario zu bauen. Durch die Verwendung von GenerativeComponents bei der Zusammenarbeit mit dem Hersteller des Verkleidungssystems konnte RPP eine Designlösung finden, die die Materialkosten beträchtlich verringert hat. So ließ sich feststellen, dass ein bestimmter „Kalt-Biegegrad“ der Paneelen während des Einbaus möglich war. Das Ergebnis ist, dass das Verkleidungssystem zu 98 Prozent aus vorgefertigten Paneelen besteht, die innerhalb der festgelegten Belastungsgrenzen gebogen werden konnten und nur zu zwei Prozent aus den teureren, speziell geformten Paneelen. Die Verbindung zwischen Verkleidungs- und Dachsystem war eine weitere technologische Herausforderung. Die gekrümmte Form der Gebäudehaut wurde aus sich überkreuzenden Tori erstellt und die vier Ecken lassen sich als eine konische Fläche beschreiben. Im „Filet-Bereich“, wo der Seiten-Torus in den Dach-Torus übergeht, wurde Bentley Architecture eingesetzt, um eine einzigartig gestaltete Übergangszone mit zweifach gekrümmten Paneelen zu schaffen. Mit einer Reihe von schnellen Iterationen mit Form- und Kontextvarianten hat RPP eine machbare Lösung gefunden. Die Analyse und das 3D-Modell für das ambitionierte Design mit Hilfe von GenerativeComponents überzeugten das Entwickler-Team, dass es nicht nur konstruktiv, sondern auch innerhalb des Budgets machbar war. Zusammen mit der vereinfachten Planung, Abschnitts- und Elevationserstellung wurde mit Hilfe von Bentley Architecture eine potenziell schwierige Aufgabe viel einfacher steuerbar. Die ungewöhnliche, gekrümmte Form des Gebäudes bedeutete, dass während der Datenumsetzung entstandene Fließpunkt-Diskrepanzen größere Koordinationsprobleme verursachen können. AKT II, die Konstruktionsingenieure bei dem Projekt, konnten mit Structural Modeler die Gefahr solcher Datenumsetzungsfehler eliminieren.

Strukturelle Lösungen für die Mischnutzung

Structural Modeler war auch für die strukturellen Herausforderungen unabdingbar. Das Projektteam ersann ein Hybrid-Design, startend mit einer Betonkonstruktion im Basement, die übergeht in eine Stahlbauweise für die Gewerbeflächen und sich dann aufteilt in eine Stahlkonstruktion für die Büroflächen im Westteil und eine Betonkonstruktion für die Wohnungen im Osten. Dieser einzigartige Ansatz ließ eine ungewöhnliche Raumnutzungs-Flexibilität mit einer Bodenplattengröße von 2’787 Quadratmetern und nur sechs Säulen entstehen. Eine weitere Herausforderung waren die speziellen Anforderungen an die Vermietbarkeit, die eine Sechs-Meter-Unterteilung vorgaben, damit die Ladengeschäfte-Front zur Oxford-Street hin möglichst klein, die Tiefe der Geschäftsräume hingegen möglichst groß werden konnte. Dies führte zu einem Gewerbebereich mit 12-Meter-Bauraster und einer freien Bodenplatte mit möglichst wenigen, die Nutzungsflexibilität störenden Säulen. Die direkt unter der süd-westlichen Ecke des Gebäudes verlaufende London Underground hat bei dieser Rasterbauweise jedoch zu problematischen Bewegungen und Auslenkungen geführt. Die Lösung der Konstruktionsingenieure hierfür waren schwingungsentkoppelnde Lager in den Strukturen, um die Büro- und Wohnbereiche von den Gewerbebereichen zu isolieren. Eine „schwimmende“ Lösung hält die von der Central Line ausgehenden Vibrationen und Geräusche zurück. Diese Art der Konstruktion stellte sicher, dass die strukturellen Kräfte an jedem einzelnen Übergangspunkt mit Hilfe spezieller Auflagerungen isoliert werden konnten.

Verschieben der Grenzen durch intensive Analyse

Die einzigartige Form des Park House förderte das Beste an Fassadenkonstruktion und -Herstellung zutage. Während die Torus-‎Lösung für Dach- und Seitenverkleidung identische Elemente des Glaspaneel-Systems ermöglichte, mussten für die Übergangsbereiche zwischen Seite und Dach die Glastechnologie und die Eigenschaften von Glas als formbares Material an seine Grenzen gebracht werden. Mit GenerativeComponents konnte RPP die Herausforderung definieren, die Optionen für die Paneelengrößen ausloten und die Grenzen nicht-planer Paneele untersuchen (0 bis 50 Millimeter). Technische Studien und die Forschungsarbeit des Verkleidungsherstellers ergaben eine Biegegrenze von L/100, wobei L die diagonale Länge des Glasteils ist. Daraus ergab sich, dass die meisten Scheiben vor Ort „kalt gebogen“ werden konnten und nur wenige im Werk „heiß gebogen“ werden mussten. Mit dieser einfachen Lösung konnte die geometrische Komplexität vom Glasbau auf den Stahlbau übergehen, was im Hinblick auf die schwierige Geometrie einfacher herzustellen war und engere Toleranzen ermöglichte. Die Genauigkeit, Geschwindigkeit und Flexibilität von Bentleys Toolkit MicroStation machte ein aufbaubares Verkleidungssystem erst möglich. Der mühelose Austausch und Umgang mit extrem großen Dateien führte dazu, dass die Teammitglieder nie von ihrer eigentlichen Aufgabe, dem Design und der Entwicklung, abgelenkt wurden. Der Datenaustausch über IFC-Format zusammen mit I-Modellen für die Konflikte-Erkennung erlaubte es RPP außerdem, Daten von Unterauftragsnehmern schneller in die Planung einzubeziehen.

Einsparungen bei Arbeits- und Materialkosten 

Der Bau am Park House begann im Mai 2010 und wurde im November 2012 beendet. Die Modellierungs- und Analysesoftware Bentley 3D versetzte den Architekten in die Lage, ein facettenreiches Erscheinungsbild des Gebäudes zu erschaffen. Das 3D-Modell des Verkleidungssystems überzeugte den Haupt-Auftragsnehmer und den Hersteller des Systems, dass es machbar und an Änderungen anpassbar war. RPP Project Director Paul Rogers sagte dazu: „Ohne dies lägen die Angebote höher.“ Und tatsächlich waren die ursprünglichen Kostenschätzungen 50 Prozent höher von den Anbietern, die zu dem Zeitpunkt nicht daran glaubten, dass es machbar sei. Als das Verkleidungssystem erst einmal definiert war, wurden die Kosten tragbar. „Die Kosten für die Verkleidungslösung konnten durch die Verwendung von GenerativeComponents stark reduziert werden“, sagte Rogers. Mit einfachen Skripts konnten die Entscheidungen sehr schnell getroffen werden, wodurch mehr Zeit für die Koordination der Entwicklung zur Verfügung stand. Durch diese Vereinfachung von Koordination und Produktion wurde das Team nicht zu groß und Termine wurden immer eingehalten.

Verschieben der Grenzen durch intensive Analyse

Die einzigartige Form des Park House förderte das Beste an Fassadenkonstruktion und -herstellung zutage. Während die Torus-‎Lösung für Dach- und Seitenverkleidung identische Elemente des Glaspaneel-Systems ermöglichte, mussten für die Übergangsbereiche zwischen Seite und Dach die Glastechnologie und die Eigenschaften von Glas als formbares Material an seine Grenzen gebracht werden. Mit GenerativeComponents konnte RPP die Herausforderung definieren, die Optionen für die Paneelgrößen ausloten und die Grenzen nicht-planer Paneele untersuchen (0 bis 50 Millimeter).

Info: Projektübersicht

• Organisation: Robin Partington & Partners
• Lösung: Gebäudebau
• Standort: London, Großbritannien

Projektziel:

• Erstellung von 46’000 Quadratmetern Mischnutzungs-Raum auf einem 1.04 Hektar großen Inselgrundstück in einem der geschäftigsten Einkaufsviertel Europas;
• Einfügen einer gekrümmten Gebäudestruktur in eine Stadtlandschaft mit Bauten, die in Form und Größe nicht zusammenpassen;
• Eliminieren von Vibrationen und Geräuschen aus einem Tunnel der London Underground direkt unter dem Projektgelände.

Verwendete Lösungen: Bentley Architecture GenerativeComponents MicroStation Structural Modeler

ROI:

• Mit Hilfe von GenerativeComponents konnten RPP und der Verkleidungshersteller den Anteil der kundenspezifisch vorgeformten Paneele auf 2 Prozent verringern, wodurch die Gesamt-Materialkosten beträchtlich reduziert wurden.
• 3D-Modellierung und -Analyse mit Bentley-Programmen hat Zeit gespart und das Risiko vermindert, weil so sichergestellt war, dass das Projekt sowohl machbar sein als auch im Zeitrahmen liegen würde.