Anerkennung – AFF Architekten GmbH

Leitidee/Städtebauliches Konzept/Freiraumkonzept
Der Wettbewerbsbereich, im Bezirk Lichtenberg situiert, entfaltet seine Ambivalenz vor allem durch seine Position: zwischen großmaßstäblichen Plattenbauten, vereinzelten Solitären und einem zu schützenden Waldgebiet. Ziel des Entwurfs ist es, mit einem neuen Gebäudeensemble als Schul- und Sporthallenneubau das im Wandel befindliche Quartier zu strukturieren und zu stärken und die rurale Qualität – zwischen Natur und Urbanität – mit einer neuen Adresse zu definieren. Der städtebaulich 3-/4-geschossige, abgestufte Schulbau an der Allee der Kosmonauten lässt so eine neue, stadträumliche Sequenz entstehen und bettet sich behutsam in das vorhandene Waldgebiet ein. Die Ausformulierung der Baukörper sieht die Schule als gebauten Organismus, dessen Teile eng miteinander kommunizieren und graduelle Übergänge zwischen Aktivität und Rückzug, Öffentlichem und Geschütztem, Sport und Erholung schaffen. Wichtig sind auch die Bezüge der formalen und strukturellen Analogien zur Landschaft, jedoch gepaart mit einem stringenten, effizienten Konstruktionsraster.

Die Stammgruppenräume der Compartments mäandern entlang der Fassade und beziehen sich auf einen Lichthof – den jeweiligen Compartmenthof. Vis-à-vis platziert sich der Teambereich mit den gemeinsamen Nebenfunktionen. Diese Konstellation ermöglicht eine kurze Wege sowie gute Sichtbeziehung in das Forum. Das Forum bildet die „Lernmitte“ jedes einzelnen Unterrichtsbereiches, welches sich nischenartig ausformuliert und so unterschiedliche Kommunikations- und Bewegungsflächen ermöglicht. Eine gute Belichtung ist über den Compartmenthof und eine zusätzliche Belichtung über die Außenwand gewährleistet. Sichtbeziehungen zwischen Forum und Raumbereichen werden durch raumhohe Verglasungen erleichtert. Der kompakte Solitär der Sporthalle ist präzise in das Areal gesetzt, wodurch eine optimierte Sporthalle mit einer gut auffindbaren Adresse, auch für außerschulische Nutzung, entsteht. Das neue Gebäudeensemble bildet so eine angemessene Präsenz und einen qualitativen Beitrag, nicht nur als Bindeglied eines Schulensembles, sondern repräsentativ, um die ländliche Qualität urban erlebbar zu machen.

Das Konzept der Freianlagen- und Schulhofgestaltung ist das einer räumlich-funktionalen Symbiose von Erholung (Naturerlebnis und Schulgärten) und Aktivität (Sport und Lernen), von Architektur und Landschaft. Pausen-, Erschließungs- und Sportflächen verbinden sich zusammen mit den Baukörpern der beiden Schulen sowie den Gartenflächen von Schulgarten, Klassenzimmer im Grünen und Biotopflächen zu einem kompakten „Stadtlandschaftsensemble“. Die Versickerung des Oberflächen- und Dachwassers erfolgt komplett auf dem Schulgrundstück. Hierfür stehen ca. 7.900 m² Rasenfläche und 2.080 m² Pflanzfläche zur Verfügung. Sanfte, landschaftlich ausformulierte und bis zu 30 cm tiefe Rasenmulden – besonders im südlichen Grundstückbereich – nehmen überschüssiges Regenwasser auf und versickern dies. Die Pausenflächen dienen sowohl dem Aufenthalt als auch der Erschließung von Schule und Sporthalle aus nördlicher und südlicher Richtung. Durch die Anordnung lockerer Baumgruppen in den Pausen- und Erschließungsflächen werden differenzierte und geschützte Pausenräume geschaffen. Die Vielfalt in der Einheit prägt das räumliche Grundgerüst der Außenanlagen.

Gestalt/Fassade
Mit Gestalt und Verkleidung soll bewusst der Charakter einer modularen Fertigung fortgeschrieben werden. So ist die Fassade, gleich der Fertigung des Tragwerkes, mit vorgefertigten Fassadenelementen in Holztafelbauweise hochwärmegedämmt hergestellt. Es könnten unterschiedliche Fassadenplatten als Wetterkleid addiert werden – von Brettsperrholz bis Faserzementplatten möglich. Je nach Nutzung (z. B. Stammgruppen- oder Teilungsraum) werden zwei unterschiedliche Fassadenmodule ausgebildet, welche die Funktionen in der Fassade ablesbar machen. So sind die klassischen Stammräume mit einem Fassadenelement mit brüstungshohen Fensterbändern ausgebildet, dagegen die offenen Teilungsräume mit bodentiefen Fenstern und davor gelagerten Verschattungselementen. Das vorgeschlagene Fassadenmaterial sichert niedrige Unterhaltskosten und eine dauerhafte und gut alternde Schönheit.

Konstruktion und Tragwerk
Das Tragwerk der Schulgebäude wird als fugenlose Skelettkonstruktion konzipiert. Durch eine stringente Gliederung des Gebäudes kann die tragende Struktur in konstanten Abständen und somit sehr effizient gebildet werden. Die Gebäudeaussteifung erfolgt durch die jeweils als Stahlbetonkonstruktion errichteten Treppen-, Aufzugs-und Installationsschächte. Die erforderliche Flexibilität für die horizontale Installation der technischen Ausrüstung wird mit Ausführung einer schlanken Deckenkonstruktion erreicht. Alle tragenden Bauteile sind als Fertigteile vorgesehen, die im Werk vorproduziert und auf der Baustelle zusammengefügt werden. Der hohe Vorfertigungsgrad führt zu einer verkürzten Bauzeit, Terminsicherheit und zu hohen Ausführungsqualitäten der Elemente.

Die Ausführung der Decken erfolgt als Holz-Beton-Verbund-Rippendecke mit einer Konstruktionshöhe von 50 cm. Die HVB-Rippendecke wird aus, in einem Achsabstand von 57,5 cm verlegten, Brettschichtholzträgern mit einem Querschnitt, einer Breite und Höhe von 20 und 34 cm sowie einer Stahlbetondecke mit einer Höhe von 16 cm gefertigt. Brettschichtholzträger und Stahlbetondecke werden durch Verbundmittel mit hoher Steifigkeit schubfest verbunden. Zur Vermeidung des Schalungsaufwandes wird die Stahlbetondecke aus, zwischen den Brettschichtholzträgern verlegten, Stahlbetonhalbfertigteilplatten mit einer Höhe von 6 cm und einer Ortbetonergänzung gefertigt. Die Brettschichtholzträger lagern auf quer zu deren Spannrichtung verlaufenden Unterzügen oder direkt auf in Holztafelbauweise tragend ausgeführten Trennwänden, die Unterzüge lagern wiederum auf Stützen als Holz-, Stahl- oder Stahlbetonkonstruktion oder ebenfalls auf in Holztafelbauweise tragend ausgeführten Trennwänden.

Für Mehrzweckraum und Mensa ist im Erdgeschoss eine stützenfreie Ausführung mit einer erforderlichen Abfangung der Obergeschosse über eine Stützweite von 16,20 m vorgesehen. Die Abfangung wird als biegesteifer Stahlverbundrahmen ausgeführt, die Stahlkonstruktion des Trägers und der Stützen wird dabei zur Gewährleistung der Brandschutzanforderungen vollständig mit Mantelbeton umschlossen. Die Konstruktionshöhe des Stahlverbundträgers beträgt einschließlich Verbundplatte 1,50 m. Die Konstruktionsbreite des Trägers und der Stützen beträgt 40 cm, die Konstruktionshöhe der Stützen 60 cm. Die Gründung des Gebäudes erfolgt als Flachgründung, als elastisch gebettete Bodenplatte, mit einer konstanten Konstruktionshöhe von 60 cm auf einer Tragschicht mit einem Verdichtungsgrad DPr ≥ 98 % von 60 cm. Die Frostsicherheit wird mit Ausführung der Tragschicht mit einer Frostempfindlichkeitsklasse F1 gewährleistet, die Ausführung von Frostschürzen ist damit nicht erforderlich. Zur Vermeidung einer kostenintensiven, konventionellen, schwarzen Bauwerksabdichtung wird die Gründung als WU-Konstruktion für eine Beanspruchungsklasse 2 nach dem Entwurfskonzept einer Selbstheilung von möglichen Trennrissen gewährleistet.

Die Dimensionierung des Tragwerks erfolgt unter Beachtung möglicher Bauwerkserschütterungen durch die unmittelbar vor den Gebäuden verlaufende Straßenbahnlinie sowie möglicher Bauteilschwingungen durch eine Anregung durch Personen und der dahingehenden Anforderungen an die Schwingungspegel der RMS-Terzspektren der VDI-Richtlinie 2038 – Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischen Einwirkungen. Zur wirklichkeitsnahen Erfassung des Schwingungsverhaltens erfolgt eine vollständige Modellierung des Tragwerks als räumliches Faltwerkmodell unter Anwendung der Finiten-Elemente-Methode. Die Dimensionierung der Bauteile erfolgt unter Beachtung der, dem Vibrationskriterium nach VDI-Richtlinie 2038, immanenten, statischen äquivalenten Steifigkeit k. Das Ziel der Planung ist, kostenintensive Maßnahmen zur Schwingungsentkopplung und Schwingungsdämpfung zu vermeiden.

Das Tragwerk der Doppelsporthalle wird als fugenloser Stockwerkrahmen konzipiert. Die Gebäudeaussteifung erfolgt durch die jeweils als Stahlbetonkonstruktion errichteten Treppen -, Aufzugs-und Installationsschächte sowie die Stahlbetonwände des Tragwerks, der an die Sporthallen längsseitig errichteten Funktionsbereiche.

Für die Dimensionierung des Deckentragwerks im Erdgeschoss sind die dynamischen Einwirkungen durch personeninduzierte Schwingungen aus den sportlichen Aktivitäten der Nutzung im Obergeschoss zu beachten. Zur Vermeidung nutzungseinschränkender Deckenschwingungen sowie einer dazu ggf. erforderlichen Ausrüstung der Deckenkonstruktion mit kostenintensiven Schwingungstilgern oder Schwingungsdämpfern ist für das Tragwerk gemäß der Empfehlungen in der VDI-Richtlinie 2038 – Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischen Einwirkungen – mit einer Steifigkeit zu planen, dass die 1. Eigenfrequenz ≥ 5,5 Hz beträgt. Für die gewählte Konstruktion als biegesteifer Stahlverbundrahmen wird die 1. Eigenfrequenz mit einem Wert von 6,1 Hz bestimmt, womit die Anforderung erfüllt ist und keine nutzungseinschränkenden Bauteilschwingungen auftreten.

Die Gründung der Sporthallen erfolgt unter den Stützen als Flachgründung mit Streifenfundamenten mit einer Konstruktionshöhe von 1,00 m und Konstruktionsbreite von 1,50 m. Zwischen den Streifenfundamenten wird eine biegesteif angeschlossene, elastisch gebettete Bodenplatte mit einer Konstruktionshöhe von 40 cm ausgeführt, die Gründung des Tragwerks der längsseitig an die Sporthallen angrenzenden Funktionsbereiche erfolgt ebenfalls auf einer elastisch gebetteten Bodenplatte mit einer Konstruktionshöhe von 40 cm. Unterhalb der Gründung erfolgt die Ausführung einer 60 cm Tragschicht mit einem Verdichtungsgrad DPr ≥ 98 %. Die Frostsicherheit wird mit Ausführung der Tragschicht mit einer Frostempfindlichkeitsklasse F1 gewährleistet, die Ausführung von Frostschürzen ist damit nicht erforderlich. Zur Vermeidung einer kostenintensiven, konventionellen, schwarzen Bauwerksabdichtung wird die Gründung als WU-Konstruktion für eine Beanspruchungsklasse 2 nach dem Entwurfskonzept einer Selbstheilung von möglichen Trennrissen gewährleistet.

Brandschutzkonzept
Die Größe der einzelnen Compartments als Nutzungseinheit liegt unter den vorgeschriebenen 600 m² Brutto-Grundfläche. Zwei notwendige Treppenräume sind von jeder Nutzungseinheit erreichbar und vervollständigen so das optimierte Brandschutzkonzept.

Effizienz/Energie- und haustechnisches Konzept
Die Vorgabe lautet, ein energie- und kosteneffizientes Gebäude zu planen. Dieser Ansatz lässt sich nur erreichen, indem die drei Möglichkeiten – „optimierte Gebäudehülle“, „effiziente Bedarfsdeckung“ und „Nutzung erneuerbarer Energiequellen“ – optimal aufeinander abgestimmt werden. Die Ergänzung des hochbaulichen Konzepts des Einsatzes umweltschonender Materialien mit hoher Dämmwirkung wird durch ein effizientes Konzept der Gebäudetechnik ergänzt. Es stellt sich wie folgt dar: Anteile Wärmeenergieerzeugung mittels Luft-Wasser-Wärmepumpe mit geringem Primärenergiefaktor. Einsatz von differenzdruckgesteuerten Pumpen der Energieeffizienzklasse A zur Wärmeverteilung. Einsatz von Bus-gesteuerten Heizkörpern zur Raumtemperierung mit besserer Regelfähigkeit gegenüber Flächenheizsystemen.

Die Frischluftraten der Klassenräume werden so gewählt, dass eine Überschreitung der max. CO2-Konzentration vermieden wird. Das Lüftungskonzept sieht eine mechanische Be- und Entlüftung der stark frequentierten Räume vor. Dabei erfolgt eine Frischluftversorgung zur Sicherstellung der Luftgüte sowie Einhaltung der CO2-Obergrenze. Über Nachströmöffnungen innerhalb der Brandabschnitte wird die verbrauchte Luft je Compartment zentral in untergeordneten Räumen im Bereich der Lichthöfe abgesaugt. Aufgrund der Grundrissstruktur lassen sich kurze Leitungswege realisieren und sinnvolle Versorgungseinheiten bilden. Um den Ansprüchen an nachhaltiges Bauen und eine energieeffiziente Betriebsweise sicherzustellen, wird die Abluft mittels eines hocheffizienten Wärmetauschers zur Vortemperierung der Frischluft genutzt (Wärmerückgewinnung). 

• - Die Lüftungszentrale wird direkt mit Anschluss an die Außenfassade vorgesehen, um einen unmittelbaren Anschluss der Außenluft (Frischluft) zu gewährleisten.
• - Die Lufteinbringung in die Räume erfolgt laminar über Quellluftauslässe im Wandsockelbereich, um eine direkte unvermischte Einbringung der Frischluft in den Aufenthaltsbereich sicherzustellen.
• - Es ist der Einsatz von Gegenstrom- oder Rotationswärmeaustauschern in den Lüftungsanlagen mit einem hohen thermischen Wirkungsgrad von über 80 % vorgesehen.
• - Auslegung des Leitungs- und Kanalnetzes mit reduzierter Strömungsgeschwindigkeit zur Minimierung der Reibungsverluste und damit zur Hilfsenergieersparnis.
• - Steuerung der variablen Luftmengen der Lüftungsanlagen über eine Luftgütemessung in Kombination mit Frequenzumformer zur Ventilatorenregelung.
• - Es werden ausschließlich langlebige, wartungsarme und umweltfreundliche Baustoffe eingesetzt (nachhaltiges Bauen, BNB Qualitätsstandard “Silber”).
• - Zur Reduzierung des Primärenergiebedarfs sowie der inneren Wärmelasten der Beleuchtung wird eine tageslichtabhängige Beleuchtungssteuerung mit Präsenzmeldern eingesetzt. Es werden grundsätzlich nur Leuchtmittel der Energieeffizienzklasse A eingesetzt.
• - Alle Ventilatoren-Antriebe sind Als EC-Technik vorgesehen. Durch die integrierte Steuerungselektronik ist ein wirtschaftlicher Teil- und Volllastbetrieb gewährleistet.
• - Zur Erreichung der Niedrigst-Energie-Anforderung wird eine Photovoltaikanlage auf der Dachfläche der Schule platziert.