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Diplomarbeit

10 Jun
10. Juni 2013

„STÄDTISCHES WOHNEN“ IN FRANKFURT/MAIN

 

Hintergrund und Anmerkungen zum Thema

Wohnen und Wohngebäude sind wesentliche Teile der „Matrix“ europäischer Städte. Demographische Entwicklungen, Lebensphasen-spezifische Anforderungen (z.Bsp. Kinder), Infrastrukrurangebote, Flexibilisierung von Erwerbs- und Arbeitsformen, Internationalisierung von Unternehmen und Wirtschaftsstandorten rücken „das Wohnen in der Stadt“ neu ins Blickfeld. Die spezifisch deutsche Problematik des Wiederaufbaus nach Ende des zweiten Weltkrieges hat mittels Wohnungsbau-Förderprogrammen („sozialer Wohnungsbau“) und gleichzeitiger Förderung des privaten Wohnhausbaus in Form von Suburbanisierung und Zersiedelung, einen vorläufigen Abschluss gefunden.

Darüber hinaus erweisen sich die Bau-Typologien der 50er Jahre hinsichtlich ihrer Gebäudetechnik/Energetik, ihrer Grundriss-Typologie und Gebäudeform zunehmend als problematisch. Die verdichteten Megastrukturen in Form von Grosswohnsiedlungen der 60er und 70er Jahre („Neue Heimat“) durchlaufen gerade Rückbau- und/oder technische Erneuerungszyklen. Ihre Struktur meistens aus Reihung und Stapelung identischer Einheiten, sowie ihre häufig noch vorhandene Mietpreisbindung, macht sie tendenziell auch weiterhin zu Wohnraum für Personen, die Transfereinkommen beziehen und/oder Migrationshintergrund haben.

In vielen Städten ist darüber hinaus das Wohnraumangebot für spezifische Gruppen und Situationen prekär („Erstsemester“). „Klassisch-Moderne“ – Bau-Typologien (z.Bsp. beschrieben von Aldo Rossi in „Architettura della Citta“ am Beispiel der Wohnstruktur „Gallaratese“ in Mailand) haben als ästhetisierte Grossform sowohl im Kontext der historisch gewachsenen Stadt, wie auch als Prinzip gleicher Form und Norm für alle ihre Akzeptanz verloren.

Individualisierung, Flexibilität, unterschiedliche Formen des Alltags-Wohnens und Lebens, neue Grundriss-Typologien und Raumzusammenhänge in Gebäuden hoher bautechnischer Qualität, Ausstattung und neuerdings Nachhaltigkeit („DGNB“), scheinen vor allem in städtischen Entwicklungs- und Erneuerungsgebieten zunehmend gefragt zu sein.
Wirtschaftlich sinnvoll für Investoren (Vielfältigkeit statt „Monokultur“), pragmatisch für den Wohnbedarf in bestimmten Berufs- und Lebensabschnitten, ästhetisch der Zeit entsprechend („wohnst du noch oder lebst du schon ?“) werden im Wohnungsbau Fragen an neue architektonische Formen gestellt. In den letzten beiden Jahrzehnten haben weltweit namhafte Architektinnen und Architekten neue Formen des kollektiven Wohnens („Collective Housing“) entwurflich erforscht, in einigen Fällen auch realisiert (vgl. Beispielauswahl). Häufig hat das zu Gebäuden mit „hybriden“ d.h. wohnergänzenden, städtischen Nutzungen geführt.
Ort

Der vorgeschlagene Ort im Osthafen-Bereich von Frankfurt am Main in unmittelbarer Nähe zum Main und mit unmittelbarer Anbindung über den Mainufer-Park an die City der Stadt, sowie in Nachbarschaft zum gerade entstehenden Neubau der Europäischen Zentralbank, ist ein Gelenkareal im Übergangsstadium von einer Randlage zur zukünftigen Kernstadt.
An diesem Ort intensiver städtebaulicher Veränderung soll eine Gebäudestruktur entwickelt werden, die vielfältige städtische Wohnformen im Kontext des umgebenden öffentlichen (Grün)-Raumes bzw. Stadtparks anbietet.

Aufgabe

Im Vordergrund stehen soll die Idee der erkennbaren, lesbaren Einheit, weniger die Weiterentwicklung/Fortsetzung tradierter städtebaulicher Strukturen oder Fragmenten aus der Umgebung. Allerdings muss der Kontext des zusammenhängenden grünen öffentlichen Raumes (Stadtpark) entwurflich aufgegriffen und dargestellt werden.

Zu entwicken ist eine Gebäudestruktur als zusammenhängendes (auch zeichenhaftes) Wohngebäude, das unterschiedliche Wohntypologien anbietet :

  • Geschosswohnen von 20 – 200 qm
  • Haus im Haus / Duplex / Triplex oder „xyz“-Formen
  • andere Typologien, die nachvollziehbar nutzbaren Wohnraum anbieten

Es ist auch möglich, ein den Ort stärkendes Ensemble aus zwei bis max. drei „selbstähnlichen“ Subformen zu bilden.
Es sollen alle potentiellen Nachfrage-Gruppen berücksichtigt werden :

  • Ein- und Zweipersonen-Wohnungen
  • Wohnungen für Alleinerziehende
  • Wohngemeinschafts-Grundrisse für Jüngere und Ältere
  • Formen des integrierten Wohnens und Arbeitens
  • Wohnformen für Familien, die den städtischen Kontext und die Infrastruktur suchen

Das Gebäude wird in Eigentumseinheiten geteilt. Damit sind die Bewohner-Zielgruppen umrissen und Hinweise auf ihren ökonomischen Status gegeben. Ausdrücklich nicht gewünscht sind „exklusive“ Wohnformen, wie sie in den obersten Preissegmenten einiger Metropolen („Hyde Park“, London) gerade realisiert werden. Aus der städtischen Situation heraus kann es kein Wohnen in den Sockelgeschossen oder auf EG-Niveau geben. Insofern bietet das zu entwerfende Gebäude wohnungsnahe oder wohnungsergänzende Einrichtungen und tertiäre Nutzungen in Form von Büros, Praxen, Kanzleien, einer Kindertagesstätte, sowie einem kontrollierten, grosszügigen Entrée mit entsprechendem Personal („Doorman“) an.
Wohnungen die keinen Aussenraumbezug (Loggien oder Terrassen) aufweisen, dürften schwer verkäuflich sein. Die Wohnungen können natürlich eigengenutzt sein, aber auch als vermietete Geldanlage dienen.
Zeitgemässe Materialien des Ausbaus und der inneren Oberflächen sind – sofern kostengünstige industrielle Produkte hoher Qualität – anwendbar und gewünscht.

Die Wohnungen sollten mit integrierten Möbel- / Wand- / Raumsystemen („box“) ausgestattet werden, die mit wechselnden Eigentümern / Nutzern reversibel bzw. erneuerbar sind. Letzteres findet in zunehmend kürzeren Zeit- und Geschmackszyklen statt, und sollte möglichst ohne Eingriff in die primäre Gebäudestruktur erfolgen können. Hybride Bauweisen (z.Bsp. unter Verwendung von Holz) sind bei Wahrung der üblichen Anforderungen aus Brandschutz / Schall / Wasser u.a. denkbar und gewünscht.
Die Gebäudehöhe ist aus städtebaulichen Gründen bei 16 Obergeschossen incl. Sockelgeschossen limitiert, bzw. übersteigt 60 m Gebäudegesamthöhe nicht. Für die Dachflächen sind Vorschläge zu gemeinschaftlichen Nutzungen mit entsprechender Raumbildung zu entwerfen.

  • Im Entwurf erwartet werden mindestens 8.000 qm HNF Wohnen.
  • Die zusätzlichen Nicht-Wohnnutzungen sollen zwischen 1.000 und 2.000 qm HNF umfassen

Die in diesen Flächen nicht enthaltenen Verkehrs-/Erschliessungsflächen sind konzeptabhängig zu entwickeln und im ökonomischen Sinne zu minimieren, bzw. mit Nutzungsqualitäten zu versehen. Es sind Ideen gefragt, die über „klassisch“ lineare Laubengänge und Treppenhäuser hinaus gehen. Für unterschiedliche Nutzungen müssen getrennte Erschliessungssysteme vorhanden sein. Die Gebäudestruktur muss geometrisch definiert sein und eine nachvollziehbare Tragstruktur auf Basis heute verfügbarer Baukonstruktionen und Materialien aufweisen. Sie kann parametrisch abgeleitet sein.
Aus der Logik der Anforderungen von Wiederholung, Reihung, Stapelung, Durchdringung regelmässiger Einheiten einschl. ihrer vertikalen und horizontalen Verbindungen (Treppen, Leitungen etc.), könnte dies möglicherweise eine erste parametrisierte Auseinandersetzung mit Wohnen sein.

Raumprogramm

Ein dezidierter Wohnungsschlüssel wird nicht vorgegeben. Die Wohnungstypologien und -grössen sollten aber in einem realistischen Verhältnis zueinander stehen :

  • z.Bsp. liegt der markübliche Anteil kleiner 2-Raumwohnungen mit 60/65 qm bei 40 – 50 % anteiliger HNF;
  • 200 qm Penthouse-Wohnungen umfassen nur etwa 5 – 10 % der Gesamt-HNF entsprechen- der Gebäudetypologien;
  • 1- und 2-Personen Appartments kleiner 60 qm bis zu etwa 22 qm (Studierenden-Wohnen), können 20 – 30 % umfassen.

Tiefgaragen / Untergeschosse für PKW. Erforderlich sind 1,25 Stellplätze pro Wohneinheit, 1 STP pro 35 qm Nichtwohnfläche (z.Bsp. Gewerbe). Wohnungszugeordnete Kellerräume, Material – und Lagerräume nach Anzahl der Wohneinheiten
Extern zugängliche Büros / Praxen in den Sockelgeschossen bzw. in Gebäudeabschnitten

  • 20 Büros als Einzel und Doppelbüros mit je ca. 18 qm sowohl in Gruppen teilbar wie im Verbund
  • 2 Besprechungs- / Seminarräume für vor à ca. 40 qm zusätzlich Toi und Tekü / Kopierer / Druckerraum für die Büros
  • Lounge / Wartebereich im EG / Entrée

4 kollektiv vermietbare, temporär buchbare Gästeappartments à ca. 35 qm für je 2 Personen
Technik + Funktionsbereiche

  • Andienung / Abholung mit Müllsammelstelle
  • Heiz- / Kühl- / Klimatechnik alles nicht sichtbar in den Untergeschossen

Allgemeine Hinweise

Nebenräume, Fluchtwege und Notwendige Treppen, Aufzüge für Personen und Lasten, sind in ausreichender Zahl einzuplanen. Das Gebäude ist selbstverständlich in allen Ebenen barrierefrei.
Für die Gebäudefunktion gelten die üblichen Richtlinien für Fluchtwegelängen (35 m), sowie die Anforderungen an Arbeits- und Versammlungsstätten und den Vorbeugenden Brandschutz.
Das Gebäude selbst weist konzeptabhängig Atrien/Loggien („innere Aussenräume / Voids“) oder ähnliches auf.
Der Erdgeschossplan ist als Aussenraum- / Grünplan darzustellen, d.h. mit Anbindung an die Stadtpark-Umgebung bzw. an den Strassenverlauf.
Der umgebende Stadtpark ist in seiner Grundform zu gestalten und darzustellen.
Das Gebäude müsste der ab Januar 2012 geltenden EnEV entsprechen, d.h. zumindest hinsichtlich seiner thermischen Jahresenergiebilanz neutral sein („Passivhaus-Standard“).
Ensprechende Entwurfskonzepte sind erwünscht.

 

Module

Vorfertigung

Die Modulbauweise basiert auf einem quaderförmigen Raumtragwerk, bestehend aus einer frei tragenden, verschweißten Stahlrahmenkonstruktion. Unter industriellen Rahmenbedingungen wird die Konstruktion weiter ausgebaut, d.h. er durchläuft sämtliche Gewerke in den Fertigungsstraßen der witterungsgeschützten Produktionshalle. Die Ausfachung erfolgt mit nicht tragenden Trockenbau-Ständerwänden, die sich auch im Nachhinein umsetzen und verändern lassen. Bereits im Werk werden die Fenster und Türen eingebaut, die Sanitärräume fertiggestellt, die Heizungsrohre im Rohboden verlegt und die Elektroinstallation vorbereitet. Alle Vertikalleitungen können bereits im Werk vorinstalliert werden  und müssen auf der Baustelle nur noch geschossweise verbunden werden, bzw. an die Hausanschlussleitungen angeschlossen werden. Unmittelbar nach der Anlieferung und der Montage erfolgt der Einbau des schwimmenden Zementestrichs – der einzige nasse Baustoff, der verarbeitet wird. Anschließend sind vor Ort noch die Installationen der haustechnischen Gewerke vorzunehmen.

Kombinierbarkeit

Die beiden verwendeten Modulgrößen lassen sich in nahezu beliebiger Weise zu verschiedenen Wohnungen und Büros zusammenfügen. Sollten sich die Nutzungsanforderungen an das Gebäude ändern, können die Module abgebaut, und anderweitig verwendet werden. Auch spätere Ergänzungen sind möglich. Möglich ist auch ein Austausch der Module. Sollten z.B. mehr Büros benötigt werden, könnten Wohnungsmodule durch Büromodule ersetzt werden. So kann die Funktion und die Nutzung des Gebäudes langfristig sicher gestellt werden.

Transport

Gerade auf dem vorgegebenen Baugrundstück ist die Anlieferung der Module leicht zu bewerkstelligen. Die Module können direkt bis zum Grundstück per Schiff angeliefert werden. Dies ist wesentlich günstiger, als die Module per Sondertransport zur Baustelle transportieren zu lassen. Sie können direkt per Kran entladen werden.

 Ausstattungsvarianten der Module

Der Stahlrahmen des Moduls kann als Gestaltungselement bewusst betont oder hinter der Fassade verborgen werden. Da der Stahlrahmen freitragend ist, können die Materialien der Wände, Böden und Decken frei gewählt werden.

Bodenkonstruktion

Die Bodenkonstruktion besteht primär aus einem Stahlrahmen und sekundär aus einer Spanplatte 22 mm mit Dämmung. Nach der Montage wird der schwimmende Estrich aufgebracht. Der Fußbodenbelag ist nahezu frei wählbar.

Geschossdecke

Die Geschossdecke setzt sich aus der Raumabschlussdecke des Untergeschosses, dem Tragwerk des Gebäudes und der Bodenkonstruktion des Obergeschosses zusammen. Daraus ergibt sich eine Dicke von ca 110 cm.

Innenwände

Die Innenwände bestehen aus Ständerwänden aus Trockenbauelementen und mobilen Trennwänden.

Schallschutz

Durch die doppelten Wände zwischen den einzelnen Wohnungen und dem zwischenliegenden Tragwerk ergibt sich ein R`w von ca 65 dB

Wärmeschutz

Die Vorhangfassade aus 30 mm Glasfaserbeton und 150 mm Dämmung und die grossflächigen Glaselemente entsprechen der der ab Januar 2012 geltenden EnEV.

 

Konstruktion des Gebäudes

Die Stützen des Gebäudes bestehen aus ausbetonierten HEA 320 Trägern, die in einem regelmässigen Rastermaß von 7.75 angeordnet sind. Die Quer- und Längsbalken des Tragwerks, auf dem die Module aufliegen, besteht aus Rechteckhohlprofilen (RRO 200x120x10). Die Profile sind so angebracht, dass zwischen den Stützen horizontale Installationsschächte entstehen, in denen die Anschlüsse verlaufen. Durch die Konstruktion der Module ist auch eine nachträgliche Erreichbarkeit dieser Schächte gewährleistet. Dadurch könnte z.B. in einigen Jahren neue Technik integriert werden.

Die Wände der Treppenhäuser werden aus Stahlbeton vor Ort gegossen. Sie bilden zusammen mit der geschlossenen Nordfassade die Aussteifung des Gebäudes. Die Bodenkonstruktion der Flure wird ebenfalls in der Werkhalle vorgefertigt. Vor Ort wird der Estrich und der Fussbodenbelag samt Trittschalldämmung aufgebracht.

Auch die Loggien werden vorgefertigt und genauso wie die Flure und die Module vor Ort fertiggestellt. Da die Loggien eingeschoben werden, kann ihre Ausführung nahezu frei gewählt werden. Im Laufe der Zeit kann sich so das „Gesicht“ des Hauses verändern. Deshalb sind die in den Renderings dargestellten Fassaden nicht mehr als eine Momentaufnahme.

 

ECO-Design

Konstruktiver Sonnenschutz

Moderne Gebäude mit ihren großflächigen Glasfassaden verbrauchen mittlerweile oft mehr Energie für die Kühlung im Sommer als für die Heizung im Winter. Mit konstruktivem Sonnenschutz kann dieser Entwicklung begegnet werden. Deshalb ist die Tiefe der Loggien so gewählt wurden, dass im Sommer die dahinterliegenden Räume nicht durch direkte Sonneneinstrahlung aufgeheizt werden können. In den übrigen Jahreszeiten dringt das Sonnenlicht direkt in die Wohnräume ein. Die Loggien dienen als Pufferräume und ermöglichen eine thermische Trennung. Vor die Loggien dienen verschiebbare semipermeable Elemente als Sonnenschutz und ermöglichen eine zusätzlichen Verschattung.

Sonnenkollektoren

Auf der Südseite des Gebäudes werden Röhrenkollektoren als Absturzsicherung eingesetzt. Somit wird zumindest ein Teil des benötigten heissen Wassers durch die Sonne erhitzt. Nicht benötigtes erhitztes Wasser kann durch die Wärmetauscher geleitet werden.

Solaranlage

Auf dem Dach und an der südlichen Fassade könnten Solarpanele angebracht werden. Damit könnte ein Teil des Stromverbrauches des Gebäudes gedeckt werden.

Regenwassernutzung

Das Regenwasser wird von den Sammelflächen auf den Loggien und dem Dach abgeleitet und in unterirdischen Regenspeichern, gesammelt. Über Pumpen wird das Regenwasser von dort zu den einzelnen Zapfstellen transportiert. Ein 4-Personen-Haushalt kann z. B. ca. 70.000 Liter Trinkwasser pro Jahr durch die Regenwassernutzung sparen. Die tatsächliche Menge ist abhängig vom Standort (Regenspende) und der Größe der nutzbaren Dachfläche. Das Regenwasser kann für die Toilettenspülung, Waschmaschine und die Bewässerung der Pflanzen auf den Loggien oder in den Schrebergärten genutzt werden.

Fallleitung Wärmetauscher Verfahren für das Duschwasser

Ein Fallleitung-Wärmetauscher basiert auf dem Prinzip eines Fallfilmverdampfer und ist an den Zweck der Abwasserwärmerückgewinnung angepasst. Diese Apparaturen sind schon seit längerer Zeit in Nord Amerika in Gebrauch für das „Water Heat Recycling“.

Funktion

Immer wenn Wasser durch ein senkrechtes Rohr fließt, wie es zum Beispiel bei unserem Abwasser im Haushalt der Fall ist, fließt das Wasser an der Außenwand des Fallleitungsrohrs und bildet dort einen dünnen Film, den man „Fallfilm“ nennt. Dieser Film hat im Vergleich zu seinem Volumen eine sehr große Oberfläche. Dieses Volumen-Oberflächen-Verhältnis bedeutet ein sehr großes Potenzial für eine Wärmeübergabe. Im Fallleitung-Wärmetauscher (FWT) wird dieser Effekt ausgenutzt. Das abfließende Abwasser mit einer Temperatur zwischen 30 und 40˚C wird mit dem zufließenden Kaltwasser (6 – 14˚C) sozusagen in einen thermischen Kontakt gebracht. Das Abwasser wird dabei gekühlt und das zufließende Kaltwasser wird aufgewärmt. Dieser Vorgang geschieht während beide gleichzeitig durch den FWT fließen. Das angewärmte Kaltwasser fließt dann weiter in den Warmwasserbereiter. Wegen der erhöhten Zuflusstemperatur wird für die Warmwasserbereitung bis zu 35 % weniger Energie gebraucht. Einer der größten Warmwasser-Verbraucher ist die Körperpflege im Haushalt. Beim Duschen zum Beispiel findet dieser Fluss von warmem Abwasser und die Abnahme von Kaltwasser für die Wassererwärmung gleichzeitig statt. Deshalb ist dieser Vorgang für einen FWT geeignet.

Vorteile

Die FWT benötigen keine getrennten Abwasserleitungen oder Filtrierungen und eine regelmäßige Wartung ist auch nicht nötig. Das Abwasser wird nicht umgeleitet, gespeichert oder behandelt. Ein FWT ist gleichzeitig Abwasserfallrohr und Wärmerückgewinnungsapparat und benötigt keine Hilfsenergie.

Gebäudeintegrierte Biogasanlage

Auf jeder Etage befinden sich Müllentsorger in unmittelbarer Nähe der vertikalen Erschliessung. Hier wird die Müllmenge erfasst, der Müll zerkleinert und durch Druckleitungen transportiert. Das Abwasser aus Küche und WC wird ebenfalls in den Gärbehälter geleitet. Im Gärbehälter werden feste Bestandteile vergoren und erzeugen Methangas. Flüssige Bestandteile werden dem städtischen Abwassersystem zugeführt. In der KWW Anlage wird Stadtgas und Methangas vermischt. Gasbrenner und Boiler machen Strom und Wärme nutzbar. Der Wärmetauscher und die Wärmepumpe sind mit der KWW Anlage verbunden und unterstützen diese bei der Wärmegewinnung.

Die grünen Räume

Innerhalb des Gebäudes befinden sich in direkter Nähe zu den Fahrstühlen jeweils doppelgeschossige grüne Räume. Diese dienen zum einen zur Belichtung der Flure und zum anderen als Treffpunkt für die Bewohner. Durch die Konstruktion des Gebäudes ist es möglich tiefe Bodenkonstruktionen herzustellen, damit z.B. flachwurzelnde Bäume gepflanzt werden können. So entsteht ein Raum zu entspannen.

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