Digitale Modellierung einer Ikone der Nachkriegsmoderne

Annäherung

Mit dem Rathaus in Marl existiert noch heute eine Ikone der bundesdeutschen Nachkriegsmoderne, die sich wie kaum ein anderes Bauwerk dieser Zeit zu einem großen Teil in ihrer originalen Bausubstanz präsentiert. Das zwischen 1960 und 1967 errichtete Gebäudeensemble wurde im Jahr 2015 als Einzeldenkmal in die Denkmalliste der Stadt Marl eingetragen und steht seither unter Denkmalschutz.

Öffentliche Bauten wie das Rathaus in Marl fungierten nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs vielfach als Symbolbauten eines demokratischen Neuanfangs. Sie zeichnen sich bis heute durch eine zumeist noch reichlich vorhandene Originalsubstanz und bauzeitliche Ausstattung aus. Als Schlüsselbau der Nachkriegszeit bezieht dieses Bauwerk seinen hohen Stellenwert in der Architekturgeschichte der frühen 1960er Jahre aus einer Vielzahl an Faktoren.

Beim Rathaus in Marl handelt es sich um ein außergewöhnlich ambitioniertes Projekt, das durch lange Vorplanungen und einen prominent besetzten Wettbewerb mit internationaler Beteiligung ungewöhnlich sorgfältig vorbereitet und durchgeführt wurde. Zwölf Architekturbüros von nationalem und internationalem Format folgten der Einladung zur Teilnahme am 1958 initiierten Wettbewerb. Neben renommierten deutschen Architekten wie Sep Ruf, Hans Schwippert, Rudolf Schwarz und Hans Scharoun erging auch an die Büros von Alvar Aalto, Arne Jacobsen und van den Broek & Bakema die Aufforderung zur Abgabe eines Entwurfs für das neu zu errichtende Rathaus in Marl.

Die Entwurfsidee der Wettbewerbssieger, die niederländischen Architekten van den Broek & Bakema, sollte mit ihrer Architektur sowohl die demokratische Einstellung der Stadt Marl als auch deren Außendarstellung zum Ausdruck bringen. In der Umsetzung entstand schließlich eine der Moderne verpflichtete Architektur, die von einer ungewöhnlich hohen Detailgenauigkeit und einer fein aufeinander abgestimmten Materialität geprägt ist. Die am Bau verwendeten Materialien wie Marmor, Afzelia-Holz, Stahl, Aluminium, Glas und Sichtbeton zeugen dabei von der Einzigartigkeit dieser Ikone der Nachkriegsmoderne im Kontext seiner Entstehungszeit.

Das Projekt

Der Entwurf von van den Broek & Bakema – der nicht vollumfänglich verwirklicht wurde, da nur zwei der vier geplanten Bürotürme zur Umsetzung kamen – untergliedert sich im Wesentlichen in vier Gebäudeteile: den Sitzungstrakt mit dem ihm umgebenden L-Flügel (Obere Organe), das Zentralgebäude und die zwei Bürotürme.

Das Zentralgebäude, ab 1963 gemeinsam mit den Türmen 1 und 2 als Stahlbetonskelettbau errichtet, besteht aus einem Tiefkeller (2. Untergeschoss), dem Sockelgeschoss (1. Untergeschoss), dem öffentlich zugänglichen Erdgeschoss mit Verwaltungsfunktionen und Publikumsverkehr sowie der Kantine als flachem Quader über dem Dach im 1. Obergeschoss. Der marmorverkleidete Flachbau des Erdgeschosses mit rechteckigem Grundriss und den Abmaßen von 100 x 46 Meter kragt allseits mehrere Meter über das souterrainartige, niedrige, verglaste Untergeschoss hinaus. Der Haupteingang des Gebäudes wird über eine breit angelegte, freistehende Stahlbetonbrücke erschlossen, die beidseitig von schweren, weit auskragenden Betongeländern begrenzt wird. Im Inneren des Bauwerks befinden sich zwei vollständig verglaste Innengärten, welche die Gebäudetiefe zusätzlich belichten. Um die öffentlichen Bereiche im Zentralgebäude sind die Büroflächen ringförmig angeordnet und definieren die Rechteckform dieses Bauteils.

Der Sitzungstrakt befindet sich unter einem Spannbetonfalttragwerk von 60 Metern Länge. Die gefalteten Deckenträger gehen in ebenso gefaltete Stützen über. Das gesamte Tragwerk besteht aus Sichtbeton, der im Dachbereich mit Kupferblech abgedeckt ist. Unter der Tragkonstruktion befinden sich stützenfrei die Säle und das Foyer vor den Sälen. Die Fußbodenebene der Saalebene befindet sich in etwa auf der Zwischengeschossebene der Türme, also ein halbes Geschoss über der Erdgeschossebene des Zentralgebäudes.

Das Sockelgeschoss unter der Saalebene ist ebenerdig zum Creiler Platz angelegt, ein halbes Geschoss tiefer als das Erdgeschoss des Zentralgebäudes. Im Sockelgeschoss selbst befindet sich das Skulpturenmuseum der Stadt Marl, dass zu einer Begegnungsstätte umgebaut werden soll.

Der Sitzungstrakt wird an zwei Seiten vom Winkelbau der Oberen Organe eingefasst. Dieser aufgeständerte Bau hat nur eine Geschossebene und ist an der langen Seite des Sitzungstrakts direkt mit diesem und an der einen Schmalseite durch die gefalteten Träger hindurch über kleine Brücken verbunden. Die Rampe des sogenannten „Haifischs" stellt die Verbindung mit dem Erdgeschoss des Zentralgebäudes her. Mehrere Treppenräume erschließen die Oberen Organe direkt zum Creiler Platz und dem rückwärtigen Bereich. Unter dem Dach des Sitzungstraktes befindet sich eine offene Freitreppe, die das Foyer mit dem Platz verbindet.

Für die hohe Anzahl an Büroräumen waren neben dem Zentralgebäude ursprünglich vier Türme mit jeweils fünf, sieben, acht und zehn Normalgeschossen auf einem quadratischen Grundriss von 20 x 20 Meter geplant. Es sind jedoch nur die beiden kleineren Türme westlich des Zentralgebäudes verwirklicht worden. Als Stahlbetonhängehochhäuser zeitgleich mit dem Zentralgebäude errichtet, bestehen sie aus einem Erschließungskern aus Stahlbeton, der auf einer Grundfläche von 8 x 10 Meter alle Geschosse miteinander verbindet. Die Geschossdecken der Normalgeschosse und das sogenannte Luftgeschoss sind über ein auskragendes Kastentragwerk von oben abgehängt. Diese Hängekonstruktion verläuft außerhalb der Fassade und ist prägend für die äußere Gestalterscheinung.

Zwischen den Bürogeschossen und dem Dach befinden sich die Luftgeschosse, die beiden Türmen eine gewisse Leichtigkeit verleihen. Darüber hinaus verfügt der zweite, höhere Turm über ein zurückgesetztes Galeriegeschoss, das dem im 3. Obergeschoss durch seine eingerückte Fassade und einer umlaufenden Galerie von außen betrachtet dem Luftgeschoss sehr ähnelt.

Die geplante Sanierung

In den kommenden Jahren soll das Rathaus in Marl einer umfangreichen Sanierung unterzogen werden, die alle Bauteile des Rathauskomplexes sowie objektnahe Freianlagen und Kunstwerke umfasst, wobei sich die Intensität der Sanierungsleistungen aus dem jeweiligen Handlungsbedarf für ein Bauteil ableitet.

Gegenwärtig wird der erste Bauabschnitt, die Instandsetzung der Türme und des Zentralgebäudes (Bauteil 1 – 3), geplant und ausgeschrieben. Der Baubeginn der Sanierung ist für Ende 2020 terminiert.

Darin inbegriffen sind unter anderem die Rekonstruktion der Turmfassaden, die Umgestaltung sämtlicher Büroräume innerhalb der Türme, die Neuplanung aller Sanitärräume, eine vollständige Betonsanierung, die Restaurierung aller Holzfenster im Zentralgebäude sowie die grundlegende Erneuerung der Haustechnik in allen Bauteilen. Der zweite Bauabschnitt, die Sanierung des Sitzungstrakts und der Neubau der Begegnungsstätte, folgt ab 2021, sodass bis Ende 2023 die gesamte Maßnahme abgeschlossen sein wird.

Da für den gesamten Gebäudekomplex nur sehr gute Baupläne aus der Erbauungszeit existieren, war es notwendig, zunächst eine ausführliche Bestands- und Schadensanalyse durchzuführen, um die umfangreichen Sanierungsarbeiten genau planen zu können.

Die HPP International Planungsgesellschaft mbH wurde Ende 2016 als Generalplaner und Architekt für die Objektplanung sowie mit den Außenanlagen, den SiGeKo-Leistungen und den Ingenieurleistungen für Bauphysik beauftragt. Die dringend erforderlichen und lange aufgeschobenen Sanierungsarbeiten, die unter hohen Denkmalschutzauflagen auszuführen sind, befinden sich somit seit geraumer Zeit in der Vorbereitung.

Die Durchführung der Planung erfolgt mit Hilfe eines dreidimensionalen Gebäudemodells, das mit dem CAD-System von Autodesk Revit (2019) im Leipziger Büro der HPP Architekten GmbH erstellt wird. Dabei handelt es sich beim Marler Rathaus um das erste Sanierungsvorhaben innerhalb der HPP Architekten GmbH, für das es ein dreidimensionales Modell zu visualisieren galt.

Im Vergleich zur Anwendung einer 3D-Modellierung bei Neuplanungen ist die Digitalisierung der Planungsprozesse im Bestand eine weitaus größere Herausforderung, die im Vergleich zu Neubauprojekten andere Planungsprozesse erforderlich macht. Insbesondere der personelle Aufwand für die virtuelle Modellierung eines Bestandsgebäudes von der Komplexität des Rathauses in Marl war im Vorfeld schwer abzuschätzen.

Das dreidimensionale Gebäudemodell

Die Entwicklung des dreidimensionalen Gebäudemodells erfolgte auf der Basis dreier verschiedener Grundlagen: dem Vermessermodell als 3D-Punktwolke und Rohmodell, den digitalisierten Bestandsplänen und einer umfangreichen Fotodokumentation. Das Vermessermodell stand in diesem Fall als Grundlage für die Erarbeitung als Rohmodell zur Verfügung, da es keinen Schichtenaufbau der einzelnen Bauteile wie Geschossdecken, Außen- und Innenwände usw. aufwies, sondern lediglich deren äußere Begrenzung.

Die detaillierte Ausarbeitung des dreidimensionalen Gebäudemodells erfolgte anhand der vorliegenden Bestandspläne der Architekten van den Broek & Bakema und der Rohbau- und Schalpläne des damals verantwortlich zeichnenden Berliner Büros für Statik und Baukonstruktion Hans J. Erhardt. Die leichte Verdrehung der einzelnen Baukörper des Marler Rathauses zueinander, die dem Vermessermodell zu entnehmen war, wurde auch im virtuellen Gebäudemodell abgebildet.

Die Darstellung graduell leicht versetzter Außen- und Innenwände stellt die Architekten allerdings vor erhöhte Anforderungen, da bereits kleine Abweichungen in Form von nicht lotrecht zueinander stehenden Außen- und Innenwänden im 3D-Modell dauerhaft Konflikte erzeugen und folglich der Planungsprozess erheblich erschwert wird. Die Auswirkungen dieser geringfügigen Abweichungen sind bis zur Generierung des Layouts spürbar, indem beispielsweise Maßketten mit dem Befehl der ausgerichteten Bemaßung nur durch einen erhöhten Mehraufwand an Zeit gesetzt werden können.

Angesichts der Größe des Gebäudes und der Summe außergewöhnlich aufwendiger Details ist die Rekonstruktion des Rathauses in Marl als dreidimensionales Gebäudemodell ein fortwährender Prozess, der im Verlauf der einzelnen Leistungsphasen seine kontinuierliche Fortschreibung erfährt.

Die Anwendung der Planungsmethode BIM auf die Planung für die Sanierung des Marler Rathauses erfolgte zunächst als Versuch, das 3D-Modell mit einer partiellen Anzahl attribuierter Bauteile zu versehen, in dem ein Grundstock an relevanten Bauwerksdaten digital erfasst wurde. Für die Kostenschätzung nach DIN 276 konnte anhand der im 3D-Modell zur Verfügung stehenden Bauteillisten eine aussagekräftige Mengenermittlung generiert werden.

Auch die Anfertigung eines vom Auftraggeber gewünschten Raumbuches basierte auf der Erzeugung entsprechender Bauteillisten. Sie wurden aus Excel-Tabellen aus den im Modell hinterlegten Raumstempeln exportiert und bleiben mit Blick auf mögliche Änderungen mit dem im virtuellen Modell hinterlegten Daten weiterhin verlinkt.

Einen positiven Nebeneffekt des dreidimensionalen Arbeitens bildete auch die Möglichkeit, bei der Erstellung von Schadenskatastern wie z. B. für Bodenbeläge und Fassaden, vor allem jedoch für die Thematik der Betonsanierung, durch die farbliche Kennzeichnung der Bauteile innerhalb des 3D-Modells die jeweiligen Schadbilder graphisch darzustellen und somit auch intern Informationen für die Vergabe anschaulich und nachvollziehbar aufzubereiten.

Bei der Anwendung der BIM-Methodik auf die Planung einer Bestandssanierung stellt bereits die Beherrschung der Software im Zusammenhang mit der Modellierung eines äußerst anspruchsvollen Bestandsobjektes eine hochkomplexe Aufgabe für alle Planungsbeteiligten dar. Zwar bilden die geometrischen Daten nur einen kleinen Teil der einzupflegenden Informationen ab, jedes Bauteil wird zusätzlich mit einer Vielzahl von weiteren Attributen versehen. Jedoch entwickelt sich allein die dreidimensionale Modellierung bei einem Bauwerk vom Format des Marler Rathauses, dessen individuelle und vielschichtige Architektur eng mit dem Begriff der Baukunst verbunden ist, zu einem ausgesprochenen Meisterwerk.

Es erfordert sehr viel Kreativität, Flexibilität und Improvisation, um zum Beispiel die Menge an speziell zu erstellenden Familien (parametrisierte 3D-Bauteile) für eine detaillierte Ausarbeitung des 3D-Modells beherrschbar zu gestalten. Die richtige Anwendung der Software und das Ausloten der Möglichkeiten dieses CAD-Systems im laufenden Planungsprozess stellen dabei einen sehr hohen Zeitfaktor dar. Die virtuellen Konstruktionsweisen müssen im Vorfeld auf ihre Relevanz, ihre Tauglichkeit für jede Leistungsphase geprüft werden.

Fragen, wie man etwa eine Geschossdecke, bestehend aus Rohdecke und einem mehrschichtigen Fußbodenaufbau, bei einem Bestandsgebäude konstruiert, bei dem die Rohdecke bleibt und der Fußbodenaufbau abgebrochen und erneuert wird, sind ein fortwährender Bestandteil der Planungsarbeit und können oft nicht eindeutig beantwortet werden.

So benötigt man für die Genehmigungsplanung eine planerische Darstellung des Bestands, Abbruchs und Neubaus, wofür das Konstruieren der Geschossdecke in einzelnen Schichten vorteilhaft ist, um die entsprechenden Phasen farblich darstellen zu können. In der Ausführungsplanung hingegen erweist sich dieses Konstruktionsprinzip als problematisch, da bei Decken- und Bodendurchbrüchen jede einzelne Schicht beim Anlegen der Schlitz- und Durchbruchplanung berücksichtigt werden muss.

Ungeachtet dieser profunden Herausforderungen bei der Anwendung der Software für die dreidimensionale Modellierung bietet das Gebäudemodell eine Grundlage für die Übertragung in das von Graphisoft entwickelte High-End-Visualisierungs-Programm Twinmotion und damit einen weiteren Mehrwert. Die Software ermöglicht es uns als Architekten, innerhalb kürzester Zeit ein professionelles Echtzeit-Rendering inklusive qualitativ hochwertiger Bilder, Panoramen und Videos zu generieren. Mit diesem Werkzeuges kann darüber hinaus die Planung auch auf eventuelle Fehler hin sehr plastisch und und greifbar geprüft werden.

Twinmotion-Rendering, Bild: HPP Architekten GmbH

Ein Fazit

Die Anfertigung eines dreidimensionalen Gebäudemodells eines Bestandsgebäudes der Qualität des Marler Rathauses ist zweifelsfrei mit einem erheblichen Planungsaufwand verbunden. Wenn dieses virtuelle Modell jedoch erst einmal erstellt wurde und die einzelnen Bauteile mit grundlegenden Informationen versehen worden sind, gewährt es eine bemerkenswerte Vielfalt an Möglichkeiten für die zeichnerische Darstellung der jeweiligen Planungsleistungen.

Neben prinzipiellen Leistungen wie Mengenermittlungen oder der Erstellung von Raumbüchern bietet das 3D-Modell hervorragende zusätzliche Benefits, die sich im laufenden Planungsprozess individuell ergeben, beispielsweise die räumliche Darstellung von Schadbildern mittels eines dreidimensionalen Schadenskatasters. Letztlich entsteht auch durch die unvergleichliche Unterstützung der Vorstellungskraft und die unmittelbare Erfahrbarkeit von Architektur anhand eines virtuellen Modells ein großer ideeller Wert. Das schrittweise Nachbilden eines Bestandsgebäudes wie dem Rathaus in Marl lässt die Wertschätzung der dahinterstehenden ursprünglichen Leistung der Architekten van den Broek & Bakema sowie die damalige Vision eines absolut modernen, demokratisch gestalteten Rathauses auf sehr direkte Art und Weise nachvollziehen.

Team HPP Architekten GmbH

Gesamtprojektleitung: Sebastian Helm, Stephan Kauert
Projektleitung: Nils Ehlers, Peter Ritterbach, Sebastian Michaelis
Team: Diana Rößler, Uta Kielstein, Katja Bethmann, Sandra Bethke, Nathalie Brum, Hans Kristian Sturm, Julien Clabecq, Bendix Fulda, Hubert Braunisch, Frederik Schultejohann, Jacob Kramer, Andreas Draxl