Применение трехмерного фасадного строительства при возведении музея Mercedes−Benz в Штутгарте

Двойной спиралью взлетает на 47-метровую высоту здание музея Mercedes-Benz в небольшом немецком городке Унтертюркхайме, что неподалеку от Штутгарта. Неповторимый фасад из стали, листового металла и стекла четко демонстрирует солидность, инновационную силу и самый современный дизайн здания, в котором собрана история рождения и развития старейшей мировой автомобильной марки. Этот музей – своеобразный символ Mercedes-Benz – был спроектирован архитектурным бюро UNStudio van Berkel & Bos в Амстердаме.


1- фасад вечером

Открывшийся в мае 2006 года музей разместился непосредственно перед воротами главного производственного комплекса Mercedes на территории в 53 000 м2. Здание музея хорошо видно и с живописных лесистых холмов, окружающих Штутгарт, и с близлежащих скоростных автомагистралей. А на трассе В14, примыкающей к музею, оно словно выполняет функцию ворот города.

Музей расположен на небольшом холме высотой приблизительно в этаж. Поэтому, чтобы попасть в здание, посетители поднимаются по ведущей вверх дороге, после чего их лифтами доставляют на самый верхний уровень спиралевидного сооружения и, таким образом, экскурсии проводятся сверху вниз.


2- лестница позади фасада
3- опора фасада

Здание музея Mercedes отличается вертикальной структурой и комплексной геометрией. Треугольная горизонтальная проекция сооружения с длиной ребра в 80 м похожа на лист клевера, повернутый вверх. "Листья" переходят на треугольный атрий и создают пять горизонтальных уровней. Общая форма здания требовала трехмерной конструкции фасада площадью в 16 000 м2. 400 различных фасадных элементов самостоятельно демонстрируют 1700 стекломасс с волнообразной двойной трафаретной печатью.


4- часть фасада

Строительная концепция и использование

В центре музея размещена экспозиция, повествующая об истории развития автомобилей Mercedes-Benz. На площади около 16 500 м2, в девяти уровнях, представлено 160 легковых, грузовых, а также гоночных и раритетых машин, непосредственно призванных сделать Mercedes-Benz узнаваемой маркой для несведущих. В двух двухэтажных и ориентированных к атрию помещениях представлены самые выдающиеся образцы всемирно известной марки. Пять одноэтажных и ориентированных наружу помещений, содержащих коллекционные экспонаты, оформлены по определенным темам. Завершается экспозиция на уровне, размещенном над входом: там экспонируются гоночные автомобили – от раритетных до современных инновационных образцов.


5- каркас фасада

Сувенирный магазин, ресторан и экскурсионное бюро расположены на уровне первого этажа и связывают музей с производственным комплексом Mercedes.

Благодаря дважды изогнутым потолкам помещения музея выглядят как динамичная и бесконечная структура, которая создает необычные ракурсы обзора и способствует индивидуальному восприятию экспозиции. "Речь идет о музее для людей, которые в нем перемещаются, мечтают, учатся и отдаются очарованию света и пространства", – говорит архитектор Бен ван Беркель. При проектировании здания он отталкивался от концепции конструирования автомобиля, считая, что многие инновационные идеи должны воплощаться в жизнь от исходного.


6- трехмерная архитектурная модель

Изменения претерпела и геометрия, воплощенная в монолитном бетоне. Для всех дважды изогнутых строительных элементов была создана трехмерная компьютерная модель и разработан специальный метод для их упрощенного изготовления.

Основной концепцией здания являются петли, которые создают отдельные сектора из "клеверных листьев". В узловых точках помещений расположены так называемые твисты – закрытые строительные элементы, состоящие из двух скрученных поверхностей. Они образуют короб, который перекручивается внешним ребром к наклоненному потолку или наклоненному полу, связывая, таким образом, залы музея. Благодаря дважды изогнутым гладким железобетонным поверхностям образуются оригинальные внутренние помещения без прямых углов. Для закрытых зон фасадов архитекторы создали видимые формы сквозных сложенных поверхностей. При этом стыки элементов и швы абсолютно незаметны, так как использованы большие панели, состоящие из незаметно скрепленных между собой стыков спрессованных соединений и одной вертикально установленной секции. Созданные утолщения, а также двухцветное покрытие Duraflon подчеркивают динамичность фасада музея.


7- выставочный зал

Фасады

Металлический проветриваемый фасад здания состоит, в основном, из термически разделенных стальных и стеклянных элементов. Стальные конструкции – стойки и ригели – охватывают площадь остекления в 6200 м2, а их поверхность покрыта светло-голубым лаком Sikkens RO.05.85. Каждый из 400 элементов размером 6х8 м и самыми разнообразными углами является уникальным.

Для фасадов компания "Йозеф Гартнер ГмбХ" из баварского города Гундельфлинген разработала специальные сваренные стальные профили общей длиной 11 000 км и весом (всего) 250 т. Стеклянный фасад тянется вдоль вращающейся поверхности и переходит в полукруглую арку. Угол ее наклона постоянно меняется в диапазоне между 78 и 70о на каждом этаже. Сам стеклянный уровень состоит из 1700 трапециевидных окон, вертикальное и диагональное разделение которых повторяет геометрию опор и стальных профилей. Таким образом, каждое окно установлено под разными углами. Вес фасадной конструкции направляется V- и А-образными стальными рамами из сваренных профилей на облицованные сталью бетонные опоры, которые снижают вертикальную нагрузку здания. Трапециевидные окна вдоль конструкции удерживаются линейными опорами. На участке между двумя твистовыми поверхностями располагаются зоны высотой до 13 м, которые как бы отскакивают друг от друга и создают кристаллическую структуру во вращающейся стеклянной ленте. В целом теплопроводность фасада составляет 1,6 В/м2К, а звукоизоляция – Rw = 50 дВ.


8- испытуемый образец

Между отдельными уровнями здания использован листовой алюминий, общая площадь которого составляет почти 8000 м2. Листы преимущественно изогнуты по радиусу, часть их изогнута сферически. В целом в конструкции здания применено свыше 1500 изогнутых листов различных форматов. Их поверхность покрыта высококачественным лаком Duraflon цвета "серебристый металлик" с сапфировым оттенком, аналогичным используемому в автомобильной промышленности. На листы алюминия нанесены утолщения, которые проходят по вертикали, горизонтали и диагонали. Они усиливают динамичность фасада, который визуально походит на автомобильный кузов без стыков соединений. На существенных искривлениях здания утолщения расположены очень плотно и сходятся к его центру.


9- опорная конструкция перед монтажом

Особые требования были выполнены при планировании, монтаже и материально-техническом обеспечении фасадных работ. Трехмерная модель проекта была разработана фирмой "Йозеф Гартнер ГмбХ" с использованием собственного программного обеспечения и дополнена важной в фасадном строительстве информацией – о толщине стекла, металлических листов, несущей конструкции, геометрии профиля. Из дополненной модели были ганерированы чертежи отдельных ее частей. За время строительства для этой трехмерной модели было создано 50 обновлений. При помощи шаблонов в мастерской Гундельфлингена стальные элементы были соединены под разными углами.


10- консоль
11- утолщение на листах металла

В сентябре 2004 г. начались монтажные работы, которые продолжались до конца 2005 г. Строгие требования относительно выполнения работ по плану способствовали тесному сотрудничеству подрядчиков, в частности в процессе возведения здания и фасадов, при проведении отделочных и монтажных работ. Еще одной проблемой были ограниченная высота здания и его геометрия, в связи с чем фасады монтировались с лесов.


12- конструкция

Каждый из 400 элементов сооружения был измерен при помощи соответствующего шаблона. Консоли были отмеряны металлическими шаблонами на облегченных конструкциях. Шаблоны, в свою очередь, выравнивали на двух измерительных точках, и наклон элементов устанавливался с помощью цифрового угломера. На твистовом участке каждая точка крепления отмерялась посредством лазерной техники. На строительной площадке возможности складирования были ограничены, однако элементы фасадов поставлялись точно по графику.

Остекление

Все 1700 стеклопакетов с максимальным размером 2,5х4,5 м и весом до 460 кг изготавливались индивидуально. Они фиксировались в алюминиевых конструкциях на стальных рамах посредством прижимных реек. Для остекления вертикальной части здания применены заполненные аргоном (ipasol 67/34) энергосберегающие стеклопакеты "Интерпейн" с высокоэффективной солнцезащитой. Значение светопропускания этих стеклопакетов (без трафаретной печати) достигает 33–38%, а теплопроводность – 1,2 В/м2К.После покрытия поверхности стальных конструкций лаком на стекла была нанесена волнообразная двухцветная трафаретная печать. Форма нанесенных линий на одном стекле продолжается на следующем, причем на каждом стекле трафарет расположен не так, как на предыдущем. При использовании пяти разных трафаретов были созданы различные образцы печати. При этом возникла необходимость точно определить точки их нанесения и подготовить чертежи трафаретов таким образом, чтобы геометрия окон дополняла общий декор здания. Для этого были созданы и распечатаны на бумаге контрольные чертежи, которые сравнивали с трехмерной моделью проекта и по которым были изготовлены трафареты.

После первой печати цвета серого алюминия RAL 9007 была применена следующая, сходная с покрытием, трафаретная печать глубокого черного цвета RAL 9005. Таким образом, рисунок окон уменьшает инсоляцию в зависимости от стороны света и усиливает плоскостность стеклянного фасада, в результате чего экспонаты музея защищены от воздействия ультрафиолетовых лучей, а посетители – от ослепляющего света.

В крышу музея интегрирована стеклянная поверхность площадью 600 м2. Она состоит из стеклопакетов с солнцезащитой Glas Trоsch Silverstar 41 и стекла с высоким коэффициентом теплозащиты. Несущая конструкция этой стеклянной крыши приварена к разделенному на четыре части основанию длиной до 31 м, которое было создано в месте монтажа при помощи специального транспортера.


13 - Вертикальное и горизонтальное сечение
1. Стальной профиль
2. Изолированное остекление 2 ІV
3. Люминофорная лампа
4. Крепление фасада
5. Алюминиевый лист с утолщением
6. Изоляция
7. Бетонная опора
8. Желоб для дождевой воды
9. Сток для дождевой воды
10. Пол
11. Коробка
12. Скользящая опора
13. Лист алюминия

Итоги

Здание музея Mercedes-Benz – воплощение инновационной тенденции в архитектуре, заключающейся в использовании экстремально сложных геометрических форм. Так возводят эксклюзивные здания, которые становятся своеобразным брендом, как, например, музей Mercedes-Benz. Фасады таких зданий не могут разрабатываться в двух измерениях или одной плоскости, как это было до сих пор. Сегодня при помощи мощных компьютеров и специального программного обеспечения комплексные элементы фасадов могут планироваться и изготавливаться в трех измерениях. И только таким образом возможно выполнить высокие требования, предъявляемые к геометрии и размерам, монтажу и материально-техническому обеспечению этих уникальных зданий.


14- фасад
15- под крышей внутреннего двора

Технические данные:
Высота здания: 47,5 м
Площадь основания: треугольное основание с длиной ребра 80 м
Уровни: 9
Выставочная площадь: 16 500 м2
Площадь окон: 6200 м2
Площадь стеклянной крыши: 600 м
Площадь металлических фасадов: 28000 м2
Фасад: стальные элементы, состоящие из различных опор и ригелей, системы Raico THERM + A-I, а также строительных панелей
Время строительства: 2003–2006 гг.

Подрядчики:
Заказчик: Daimler Real Estate GmbH, Берлин
Архитекторы: UNStudio, Амстердам
Руководство: архитекторы Wenzel + Wenzel, строительством Карлсруе
Планирование фасадов: DS-Plan GmbH, Штутгарт
Строительство фасадов: Josef Gartner GmbH, Гундельфлинген