Bharathi-Polarforschungsstation

Die Forschungsstation befindet sich auf einer ca. 1,6 Quadratkilometer großen Halbinsel der Larsemann Hills in der Antarktis. Das aus 134 20-Fuß-ISO-Containern bestehende, aufgeständerte Gebäude ist umhüllt mit einer wärmedämmenden Fassade aus standardisierten Sandwichelementen des Kühlhausbaus. Im untersten Geschoss befinden sich Labore, Lager-und Haustechnikräume sowie eine Garage mit Werkstatt. Im darüber liegenden Geschoss gibt es Wohnbereiche für bis zu 47 Personen sowie Büros, Sanitärräume, eine Küche mit Speisesaal, eine Bibliothek, einen Fitnessraum, ein Kino und eine Lounge. Die klimatischen und logistischen Randbedingungen boten den Ingenieuren und Architekten besondere Herausforderungen und spiegeln sich in der Konstruktion wieder. Die Form der Außenhülle wurde den Ergebnissen aerodynamischer Untersuchungen im Windkanal und computergestützter Simulationen angepasst und minimiert sowohl Windangriff am Gebäude als auch Schneeansammlung im Windschatten. Die Baumaterialien sind resistent gegenüber tiefen Temperaturen, hoher UV-Strahlung, salzhaltiger Luft und abrasiver Eispartikel während starker Stürme mit Windgeschwindigkeiten bis ca. 350 km/h. Die in Deutschland bis hin zur Möblierung vorgefertigten Containermodule wurden innerhalb des kurzen antarktischen Sommers lediglich montiert und mit der Fassade umhüllt.

Die Container sind raum- und tragwerkbildend zugleich, d.h. die Raumzellen übernehmen mit den vorhandenen Wand-, Boden- und Deckenscheiben gebäudeaussteifende Funktion, in dem alle Container-Eckbeschläge kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die dafür speziell entwickelten Verbindungen machen es möglich, an inneren Knoten mit bis zu acht ISO-Container-Eckbeschlägen Kräfte in alle Richtungen zu übertragen. Diese Verbindungen befinden sich im Inneren der Eckbeschläge, d.h. tragen nach außen nicht auf, wodurch die Container theoretisch unmittelbar aneinander stehen können. Aus Gründen des Toleranzausgleichs wird jedoch eine kleine Fuge notwendig, die bei der Antarktisstation 12 mm beträgt und durch Futterbleche realisiert wird.

Die Containerverbindungen sind der Schlüssel zu einem effizientes Tragwerk aus Containern, die nicht, wie bei herkömmlichen Gebäuden ähnlicher Art lediglich abgeschirmt innerhalb einer hallenartigen Tragstruktur stehen (z.B. Neumayer III Station), sondern Windlasten alleinig selbst abtragen.

Ein weiterer Vorteil der längs-und querkraftübertragenden Containerverbindungen besteht darin, dass damit die Container der untersten Etage nicht an allen Ecken unterstützt sein müssen, und zwar ohne die Verwendung von Abfangträgern. Somit konnte trotz der schlanken Struktur in jeder zweiten Achse auf Stützen und entsprechende Pfahlgründungen verzichtet werden.

Bei größeren stützenlosen Räumen, die aus mehreren Containern gebildet werden, hängen die Containerdecken an der Fassadenunterkonstruktion, deren primäre Funktion jedoch die Aufnahme der Sandwichpaneele ist.

Eine Containerverbindung besteht aus Schrauben, Schubscheiben, Ankerblöcken und Steckern, die im Zusammenspiel mit den drei Öffnungen eines Container-Eckbeschlages Kraftübertragung in alle Richtungen ermöglichen. Die einzelnen Verbindungsteile sind denkbar einfach und können per Hand mit einem Schraubenschlüssel eingebaut werden.

Nach Einbau der unteren Containerlagewerden in den oberen Eckbeschlägen zunächst Schubscheiben eingelegt und Schrauben mit den Ankerblöcken montiert. Damit sind die ersten vier Containerecken horizontal miteinander verbunden. Anschließend werden die Doppelstecker von oben in die großen Öffnungen ein-und die Container der oberen Lage aufgesetzt. Durch das Eingreifen der Doppel-Stecker in die oberen und unteren Eckbeschläge sind nun auch die unteren Ecken der oberen Container horizontal miteinander verbunden. Für die vertikale Zugverbindung zwischen unterster und oberster Containerlage sorgt eine Gewindestange im Kreuzungspunkt der Fugen.

Das ISO-containerisierte Tragwerk ist nicht nur leicht, sondern war auch auf seinem Weg in die Antarktis leicht zu transportieren: Von LKW über Schiff bis hin zum Hubschrauber. Dabei waren die Container nicht nur leer, sondern ihr Stauraum konnte zum Transport zusätzlicher Materialen gefüllt werden. Insgesamt sparte die Verwendung der Container nicht nur Schiffskapazität, sondern auch Verpackungsmaterialien, was zur Senkung des CO2-Ausstoßes beitrug.

Die haustechnischen Anlagen des autarken Gebäudes gleichen denen eines Kreuzfahrtschiffs und bieten den Bewohnern über mehrere Monate hinweg sämtliche Annehmlichkeiten wie Strom, Wärme, Trinkwasser, Abfall-und Abwasserentsorgung, medizinische Versorgungseinrichtungen, modernste Kommunikationsmöglichkeiten nach außen und sogar Fernsteuerung der Systeme von Indien aus.

Erläuterungsbericht der IMS Ingenieurgellschaft mbH zur Einreichung beim Ingenieurbau-Preis 2013