Zayed University

Bildung spielt eine wichtige Rolle in der wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung der Vereinigten Arabischen Emirate. Aus diesem Grund hat das Emirat Abu Dhabi Richtlinien und Strategien für die Entwicklung der Bildungsinfrastruktur erarbeitet. Der neue Campus der Zayed University wird daher nicht nur eine hochmoderne Bildungs- und Forschungseinrichtung sein, die den höchsten internationalen Maßstäben beim Bau von Universitäten und Forschungszentren entspricht, sondern auch die Verbindung von traditionellen und zeitgenössischen Architektur- und Bauelementen widerspiegeln, die die nationale Identität und das architektonische Erbe der VAE auf besondere Weise betonen. Die Zayed University soll zur führenden Universität der Region werden und die gleichen strengen Maßstäbe und intellektuellen Werte verkörpern wie die bedeutendsten Universitäten der Welt.

Architektur

Der neue Campus der Zayed University liegt an einer Hauptverkehrsstraße, die vom Stadtzentrum Abu Dhabi zum International Airport führt, und darüber hinaus eine gute Verbindung auch zu anderen regionalen und internationalen Zielen darstellt. Auch die Haupttangente zu dieser Straße wird in naher Zukunft zu einer wichtigen Achse werden und zu einem neuen Stadtzentrum südlich des vorgeschlagenen Areals führen. Der Stadtentwicklungsplan zielt darauf ab, die Zayed University und andere universitäre Bauprojekte zu einem Knotenpunkt in der urbanen Landschaft werden zu lassen, der den Einlass zu dem geplanten neuen Hauptstadtdistrikt markiert.

Der Grundriss ist symmetrisch mit einer formalen Achse angelegt, die den Universitätscampus und das Areal in zwei Hälften teilt. Westlich und östlich des zentralen Campus sind die Gebäude für die weiblichen und männlichen Studierenden vorgesehen. Diese Gebäudekomplexe beherbergen jeweils die Fakultäten, Wohnstätten und Sportanlagen für die weiblichen und männlichen Studierenden. Eine Promenade verbindet die beiden Gebäudekomplexe mit dem zentralen Innenhof.

Das Kongresszentrum markiert das nördliche und die Bibliothek das südliche Ende der Hauptachse im Campus-Grundriss. Im Zusammenspiel mit den Verwaltungs-, Fakultäts- und Mensagebäuden, die die gesamtarchitektonische Lösung des zentralen Campus komplettieren und ergänzen, stehen Kongresszentrum und Bibliothek in der Gebäudehierarchie höher, was nicht nur durch ihr herausragendes Design, sondern auch durch ihre markante Positionierung auf dem Podest betont wird.

Das charakteristische zentrale Dach schwebt über dem Komplex. Inspiriert von den fließenden, kurvigen Formen traditioneller Gewänder definiert diese Sonnendachstruktur das Zentrum des neuen Campus der Zayed University über die symbolische Geste des Schutzes. Das Dach bildet eine einzigartige Landmarke und ein weithin sichtbares Symbol für die gesamte Region. Der zentrale Campus spricht eine moderne und zeitgenössische architektonische Sprache, die in harmonischer Weise alle Gebäude in ein Ganzes einbindet, akzentuiert von Kongresszentrum, Bibliothek und insbesondere dem zentralen Dach als ikonischen Formen.

Das skulpturale Dach mit äußeren Abmessungen von ca. 400 x 190 m und konstant 1,75 m Dicke wurde als beidseitig mit Aluminiumblechen verkleidetes Stahltragwerk und kontinuierlichen dreidimensionalen Krümmungen konzipiert. Da auch in Abu Dhabi die Nachhaltigkeit eine große Rolle spielt, wurde insbesondere angesichts der extremen klimatischen Bedingungen und in Übereinstimmung mit den architektonischen Wünschen das Ziel verfolgt, eine fugenlose und möglichst auch lagerlose Stahlkonstruktion mit geringem Wartungsaufwand zu entwerfen.

Um gleichzeitig eine besondere Wirtschaftlichkeit und die geringe Bauhöhe des eigentlichen Tragwerks von überall nur 1,50 m zu ermöglichen, wurde in stetiger Abstimmung mit der Architektur gezielt nach Möglichkeiten der Aktivierung eines überwiegend durch Normalkräfte geprägten, schalenartigen Tragverhaltens gesucht.

Die innerhalb kürzester Zeit zum Abschluss zu bringende iterative Formfindung von Dach und Gebäuden stellte die erste Herausforderung dar. Um dazu den Stahlbau als räumliches Stabtragwerk innerhalb der von den Architekten voll parametrisiert in Rhino erstellten Hüllfläche des Daches anzuordnen, wurde zunächst die Konfiguration der Stäbe auf einer unterhalb des Daches liegenden theoretischen Konstruktionsebene statisch-konstruktiv erarbeitet. Als Grundlage dienten die zuvor identifizierten Prinzipien des globalen Tragverhaltens sowie ein von der Tragwerksplanung anhand von Erfahrungswerten vorgegebenes Raster von 5,00 x 5,00 m. Anschließend wurde diese zweidimensionale Stabkonfiguration mit Hilfe einer vom Tragwerksplaner selbst entwickelten Software auf die Mittelfläche des Freiformdaches projiziert. Die dabei erforderlichen Raumkoordinaten der Freiformfläche wurden programmintern aus den Geometriedaten des Architekturmodells gewonnen. Die anschließende räumliche Orientierung der lokalen Stabachsen erfolgte automatisiert, wobei die starken Achsen der Stabelemente in Richtung der Flächennormalenvektoren der Mittelfläche des Dachs ausgerichtet wurden. Insbesondere anhand der auf dieser Grundlage durchgeführten Tragwerksberechnungen wurde die äußere Form des Freiformdaches und dementsprechend die räumliche Konfiguration des Tragwerks interdisziplinär-iterativ optimiert.

Für die finale Stabkonfiguration erfolgte die abschließende Generierung der Fachwerkträger einschließlich der Ausrichtung der Diagonalen. Grundlage war hier eine vorab getroffene Auswahl von Streben- bzw. Ständerfachwerkprinzipien, die im für die diese Aufgabe selbst entwickelten Preprocessing unter Berücksichtigung der sich unter Eigengewicht einstellenden Schnittgrößen bewertet und automatisch ausgewählt wurden. Als Ergebnis ist ein optimiertes Dach mit ca. 22.000 einzelnen Diagonalen, Pfosten etc. entstanden. Das Stahltragwerk besteht aus den sogenannten primären Bauteilen, ausgeführt als biege- und torsionssteife Hohlprofile, sowie sekundären Bauteilen, ausgeführt als Fachwerkträger.

Die vier integralen Festpunkte im zentralen Campusbereich aus einer Stahl-Verbundkonstruktion stellen die globale Aussteifung des Daches sicher und dienen gleichzeitig als unnachgiebige Stützung der darauf aufgelagerten, weitgespannten Bauteile des primären Tragwerks. Durch die fugenlose Ausbildung des Tragwerks und die Aussteifung des Daches durch die integralen Festpunkte wird eine gewünschte Entlastung und Minimierung der Gebäudeaussteifungen erreicht, da die Ausführung der Stützpunkte auf den Gebäuden als Pendelstützen realisiert werden konnte. Gleichzeitig sind somit selbst große Bewegungen aus Temperaturänderungen weitestgehend zwängungsfrei möglich.

Grundlage für die Werkplanung des Stahlbauers musste wegen bereichsweise großer Verformungen unter Eigengewicht die dreidimensional überhöhte Struktur sein. Die überhöhte Geometrie wurde als Ersatz einer Ausführungsplanung direkt vom Berechnungsmodell des Tragwerksplaners als digitale Grundlage der Werkplanung des Stahlbauers übergeben. Dies hat die Bearbeitungszeit der Werkplanung durch den Stahlbauer maßgeblich minimiert.

Durch die oben genannten Maßnahmen und die konsequente Anwendung einfacher Konstruktionsprinzipien im Stahlbau, z. B. geschraubte Laschenstöße zwischen den einzelnen Hubsegmenten, klassischen Fachwerkträgern und das regelmäßige Raster von ca. 5,00 x 5,00 m, konnte der Stahlbau des Daches vom Planungsauftrag bis zur Fertigstellung in nur 22 Monaten realisiert werden und der Gesamtcampus termingerecht an den Nutzer übergeben werden.

Erläuterungsbericht des Ingenieurbüros Dr. Binnewies zur Einreichung beim Ingenieurbau-Preis 2013