BIM-basierte Tragwerksplanung und Nachhaltigkeit beim Bau des Grand Hansa Hotels in Helsinki
Beim Bau des neuesten Luxushotels in Helsinki arbeiteten Teams aus verschiedenen Fachgebieten mithilfe von BIM-Modellen zusammen, damit die historischen Strukturen des Gebäudes erhalten bleiben. Auch für die Umweltberechnungen wurden digitale Werkzeuge eingesetzt.
Beim Thema Nachhaltigkeit geht es im Wesentlichen um Erhalt. Im Zusammenhang mit der Baubranche bedeutet das, die physischen Elemente unseres Erbes - z. B. Gebäude - zu erhalten, damit sie noch viele Jahrzehnte lang genutzt werden können. Es bedeutet auch, Ressourcen zu erhalten und unsere Umwelt für künftige Generationen zu schonen.
Diese Nachhaltigkeitsaspekte flossen in ein Renovierungsprojekt ein, bei dem drei historische Gebäude in Helsinki zum neuen „Grand Hansa Hotel“ zusammengeführt wurden. Die Teams setzten die BIM-Software Tekla Structures für die Tragwerksplanung ein und konnten dadurch Elemente der ursprünglichen Struktur erhalten und gleichzeitig hohe Standards in Bezug auf die Umweltkennzahlen setzen.
Das Fünf-Sterne-Hotel verfügt über eine Fläche von 21.000 Quadratmetern. Es bietet 224 Zimmer, einen Spabereich und Saunen, eine Champagnerbar, einen Wintergarten unter einem neuen Glasdach sowie umfangreiche Bankett- und Konferenzräume.
Die drei Gebäude, die zusammengelegt wurden, sind das 1910 fertiggestellte Neue Studentenhaus, das Kaleva-Gebäude, bekannt als Hotel Seurahuone (1912), und das Hansatalo (1981). Jedes dieser Gebäude wurde als eigenständige Einheit gebaut, sodass die Fußböden oft um einige Zentimeter voneinander abwichen und Wände teils schief waren. Erschwerend kam hinzu, dass viele der Originalpläne ungenau waren oder gar fehlten.
„In einigen Fällen waren Säulen als tragend gekennzeichnet, obwohl sie in Wirklichkeit hohl waren. Oder Wände waren als abbruchreif gekennzeichnet, obwohl sie tragend waren. Wir standen auch vor der Herausforderung, die Sanitär-, Strom- und HLK-Anlagen zu kartieren“, sagt Bauingenieur Sami Rämö von A-Insinöörit, dem finnischen Ingenieurunternehmen, das die Hochbauarbeiten leitete.
Daher nutzten die Teams für die Tragwerksplanung die BIM-Software Tekla Structures zur Modellierung. Bei der Verbindung neuer und alter Strukturen, bestehend aus zahlreichen Stockwerken auf verschiedenen Höhen und einzigartigen, mehrdimensionalen Strukturen, erwies sich die Arbeit mit BIM als große Hilfe. Denn im Tekla-Modell lassen sich beide Strukturen durch eine Farbkodierung kategorisieren und dadurch besser visualisieren. So konnten sich die Planer bei ihrer Arbeit auf die wichtigsten Strukturen konzentrieren.
„Ohne 3D-Modelle, die wir bei neuen Erkenntnissen laufend anpassen konnten, hätten wir diese Arbeit auf keinen Fall bewältigt. In 2D wäre es unmöglich gewesen, die Geometrie der alten Strukturen zu verstehen“, sagt Rämö.
Altes bewahren, Neues bauen
Mangels genauer Pläne führte das Team mehrere Punktwolken-Laserscans der Innenräume der Gebäude durch, und konnte so die Raumgeometrie und die Dicke der Wände messen. Der Einsatz von Drohnen erleichterte das Erkennen der Dachstrukturen und ermöglichte dem Team, Baupläne von außen zu erstellen.
„Der Punktwolken-Laserscan war im Hinblick auf die Nachhaltigkeit wichtig. So konnten wir die Tragfähigkeit der vorhandenen Stahlträger der Struktur berechnen und nach Möglichkeit unnötiges Austauschen durch neue Träger vermeiden“, sagt Bauleiter Verneri Lehtovirta von Ylva Palvelut Oy, dem Asset-Management-Unternehmen hinter dem Hotelprojekt. „Da wir die Originalpläne nicht hatten, wäre die Berechnung ohne die Laserscan-Daten nicht möglich gewesen.“
Die Jugendstilarchitektur des Hotels Seurahuone ist durch die SR-1-Klassifizierung der Stadt Helsinki geschützt. Sie steht für den höchsten Grad des Denkmalschutzes besonders wertvoller historischer Gebäude. Das Team arbeitete daher eng mit dem Stadtmuseum Helsinki zusammen, um sicherzustellen, dass die Gebäudefassade und bestimmte Innenelemente unversehrt blieben, selbst als Aufzugsschächte eingebaut wurden. Eine aus Holzbalken konstruierte Kuppel sollte ebenfalls erhalten bleiben.
„Einige der alten Holzbalken der Kuppel sind als traditionelle Holzkonstruktion klassifiziert, die streng geschützt ist“, sagt Kristiina Sulankivi, leitende BIM-Spezialistin bei A-Insinöörit. „Die Kuppel ist so komplex, dass ihre Geometrie nicht allein anhand von Zeichnungen veranschaulicht werden konnte. Im Tekla-Modell konnten wir sowohl die alten als auch die neuen Strukturen nebeneinander betrachten.“
Anders als bei einem typischen Renovierungsprojekt, bei dem Gebäude teils bis auf die Grundmauern entkernt werden, war ein Teil der Immobilienflächen im Grand Hansa-Projekt durchgehend bewohnt. Sanitär-, Strom- und HLK-Elemente mussten stets funktionieren. Die Ingenieure von A-Insinöörit setzten daher auf BIM und modellierten sowohl die alten als auch die neuen TGA-Elemente. Zur Koordinierung zwischen den einzelnen Teams wurde Tekla Model Sharing eingesetzt. Damit konnten die Stahlbaufirmen in Echtzeit auf Informationen aus der Tragwerksplanung zugreifen und die nötigen Stahlkonstruktionen entwerfen, modellieren und beispielsweise Deltaträger für einen neuen Aufzugs- und Lüftungsschacht direkt im Tekla-Modell planen.
BIM als Wegweiser zu weniger CO₂-Emissionen
Nachhaltigkeit und Emissionsreduktion sind ein zentrales Ziel in der modernen Bauwirtschaft. Auch der Bauherr des Projekts, Ylva, setzt auf nachhaltige Entwicklung als Leitprinzip und ergriff mehrere Maßnahmen zur Verringerung des CO₂-Fußabdrucks. Der Generalunternehmer Skanska reduzierte den CO₂-Ausstoß, indem er bei der Beschaffung kohlenstoffarme Produkte einsetzte. „Nachhaltigkeit ist für Ylva ein wichtiger Grundsatz. Ich glaube, wir sind der einzige Immobilieneigentümer in Finnland, der alle Gebäude ohne jegliche Emissionen betreiben kann“, sagt Lehtovirta.
„Aber bei Renovierungsprojekten wie dem Grand Hansa Hotel ist wenig Spielraum bei der Begrenzung von Kohlenstoffemissionen in der Nutzungsphase. Zum Beispiel verbieten es baurechtliche Vorschriften, die Fassade mit Dämmstoffen zu verändern oder andere Fenster einzubauen, die die Temperatur besser regulieren würden. Deshalb ist es wichtig, dass wir in der Bauphase umweltfreundlich arbeiten“, sagt er.
Das Team prüfte zum Beispiel sorgfältig die Materialmengen, die für Betonstützen und -wände benötigt wurden. Dies trug dazu bei, dass die tragenden Strukturen so schlank wie möglich gestaltet wurden.
„Mit BIM-Tools wie Tekla Structures ist es sehr einfach, die Materialmengen für diese Berechnungen abzurufen“, sagt Lehtovirta. „Eine solche Optimierung des Tragwerks spart Geld, reduziert die Kohlenstoffemissionen und verhindert, dass unnötige zusätzliche Pfahlfundamente gebohrt werden müssen.“