BOKU Wasserbaulabor

Die Wasserspiegeldifferenz von drei Metern zwischen Donaukanal und Donau nutzend, ermöglicht das Labor umfassende Forschungsarbeit zu den aktuell brennenden Themen wie Hochwasserschutz, Umweltschutz, Gewässermorphologie, Sedimenttransport sowie Wasserkraft und -straßen. Innovativ verknüpft sind Indoor-, Outdoor- und Public Labs, wo Labor-Rinnen und -Modelle sowohl im Gebäude als auch im Freien betrieben werden. Herzstück des Labors ist der unter dem Wasserspiegel liegende „Main Channel“, durch den ohne Pumpen bis zu 10.000 Liter Donauwasser pro Sekunde geleitet werden können.

Das neue Wasserbaulabor soll langfristig zur Erforschung der Lebensgrundlage Wasser für zukünftige
Generationen beitragen.
Versuchsaufbauten im großen Maßstab tragen dazu bei, ablaufende Prozesse in Flüssen besser zu verstehen, mathematische Modelle zur Prozessbeschreibung zu entwickeln, die Auswirkungen von flussbaulichen Maßnahmen zu prognostizieren sowie innovative wasserbauliche Methoden zur Verbesserung von Schifffahrt, Energiewirtschaft, Hochwasserschutz und Ökologie zu entwickeln. Außerdem sollen im neuen Labor Maßnahmen zur Problemlösung in verschiedenen wasserbaulichen Themenbereichen entwickelt werden, wie Stauraumverladung, Fahrwassertiefe, Uferrückbau, Sohlstabilisierung und Gewässervernetzung.

Gestaltqualität und architektonisches Konzept
Die architektonische Identität des Laborgebäudes entsteht durch eine klare, funktionale Formensprache und ein Wechselspiel aus technischen, robusten Oberflächen und präzise gesetzten Öffnungen. Die Laborhallen erhalten eine verspiegelte, gewellte Metallfassade, die Himmel, Wasser und Vegetation reflektiert und das große Bauvolumen optisch zurücknimmt. Damit tritt das Gebäude bewusst nicht in Konkurrenz zu den denkmalgeschützten Bauwerken Otto Wagners am Areal. Die innere Gestalt wird durch sichtbare Tragstrukturen geprägt: Stahlfachwerke und gekreuzte Holzleimbinder verleihen den Hallen eine technische Eleganz und machen Struktur, Lastabtragung und Raumwirkung unmittelbar erlebbar. Großzügige Sichtverbindungen zwischen Public Lab, River Lab und Main Channel schaffen Transparenz und machen Forschung beobachtbar. Das Gebäude vermittelt damit eine offene, dialogorientierte Wissenschaftskultur.

Funktionale Organisation und Nutzungsqualität
Das Labor ist räumlich so gegliedert, dass komplexe, großmaßstäbliche Experimente, Werkstätten, Verwaltung und Besucherbereiche reibungslos ineinandergreifen. Die klare Trennung von öffentlicher Zone, wissenschaftlichen Hallen und Technikbereichen maximiert Sicherheit und Effizienz, während gleichzeitig Austausch und Sichtbezüge gefördert werden.

• River Lab (OG2): kleinerer Maßstab, neigbare Versuchsrinnen, eigener Klarwasserkreislauf.
• Public Lab & Hörsaal: Vermittlung, Schulungen, Ausstellungen; Saal teilbar für flexible Nutzung.
• Werkstätten (Holz/Metall): direkte Verbindung zu den Labors; große Einbringöffnung für schwere Bauteile.
• Verwaltungstrakt: nach Fachbereichen geordnet, konzentriertes Arbeiten in Zwei- bis Sechspersonen Einheiten.
• Main Channel (UG2): Modellierungen in Originaldimensionen; flexible Versuchsanordnung; Zuläufe über groß dimensionierte Schützen; Integration von Turbinenversuchen möglich.
• Technikzone (UG3): Pumpen, Speicher, Tiefbehälter – räumlich von den Forschungshallen entkoppelt,
  aber funktional optimal angebunden.

Forschung zum Anfassen
Als Besucher betritt man das Gebäude ebenerdig an der Nordseite über eine großzügige Lobby mit Infothek und Sitznischen. Zwei große Sichtfenster und ein innenliegender Balkon gewähren bereits von hier spannende Einblicke in den tiefer liegenden Main Channel. Über eine Besucher- Treppe – ebenfalls mit Sichtverbindungen zum Forschungslabor – erreicht man direkt das Public Lab im 2.Obergeschoss. Hier befindet sich ein multifunktionaler Saal für Vorträge und Schulungen für rund 200 Personen. Schmale, raumhohe Fenster gewähren Ausblicke auf die Donau und den Donaukanal. Ebenfalls im 2. Obergeschoss liegt das großzügige Public Lab, das „Forschung zum Anfassen“ bietet – mit Wechselausstellungen zum Thema Wasser und mit kleineren Versuchsaufbauten. Optisches Highlight im Innenraum ist das sichtbare Holztragwerk, das sich über das gesamte Public Lab und das danebenliegende River Lab spannt. Optisch werden die beiden Hallen wiederum durch drei Sichtfenster verbunden. Dieser öffentliche Bereich erweitert sich zum zentralen Meeting Point für die Studierenden und führt von dort in den Bürotrakt.

Innovatives Tiefbaukonzept
Eine besondere Herausforderung in der Planung war der Spezialtiefbau des teilweise unterirdischen Labors. Aufgrund des Wassergewichts, der Masse an Sedimenten und des lockeren Untergrunds waren zahlreiche Maßnahmen wie Schlitzwände, Niederdruckinjektionen zur Bodenstabilisierung sowie Wasserhaltungsmaßnahmen notwendig. Ein komplexes System aus Stahlbeton sowie konstruktivem Stahl- und Holzbau trägt nun das Gebäude. Über energieaktivierte Bohrpfähle und über die Betonkernaktivierung in den Schlitzwänden wird über das Tragwerk Erdwärme für Heizung und Kühlung genutzt.

Spezialtiefbau
Aufgrundvon fehlendem Feinsand und des daraus resultierenden lockeren Gefüges im Untergrund waren Niederdruckinjektionen notwendig, um den Boden zu stabilisieren. Die Baugrubensicherung erfolgte durch eine 60 cm dicke Schlitzwand mit verschiedenen Höhenniveaus sowie Abstützungen (Anker und Stahlaussteifung). Gehalten wird die Schlitzwand durch eine ein Meter dicke Bodenplatte (als weiße Wanne) sowie durch Stahlbetondecken. Die Baugrubensicherung des Einlaufbauwerks erfolgte durch eine aufgelöste Bohrpfahlwand im Bereich des bestehenden Fischaufstiegs sowie eine Spundwand im restlichen Teil des Ein- und Auslaufbauwerks. Der Übergang zwischen Spundwand und den anderen Baugrubensicherungssystemen ist mit DSV-Säulen abgedichtet.

Wasserhaltung
Da der Grundwasserspiegel deutlich über der Baugrubensohle liegt, waren Wasserhaltungsmaßnahmen notwendig. Im Hauptgebäude erfolgte die Grundwasserabsenkung innerhalb der Kiese mit ca. zehn Bohrbrunnen, die man in die Schluffe, also fein verwittertes Gestein des Miozäns, führte. Zusätzlich wurden im Bereich der tieferliegenden Baugrubensohle die Grundwässer in den miozänen Sanden entspannt. Hierzu dienten vier Vakuumbrunnen. Mit dem Beginn der Wasserhaltung wurden die Vakuumbrunnen mit Unterdruck beaufschlagt. Im tieferliegenden Bereich wurden Entspannungsbrunnen mit einem Raster von 8 x 8 Metern gebaut. Zu deren Überwachung gibt es sechs Kontrollpegel.

Hallen mit hohen Lasten
Das Gebäude besteht grundsätzlich aus zwei übereinanderliegenden und stützenfreien Hallen mit einem komplexen Tragwerkssystem aus Stahlbeton sowie konstruktivem Stahlbau und konstruktivem Holzbau (Pult- und Satteldach). Eine doppelt gekreuzte Struktur aus gekreuzten Holzleimbindern überspannt die 25 Meter breite Halle im 2. Obergeschoss, während 3-Gurtträger die Decke über der darunterliegenden Halle tragen, (bei Nutzlasten von 20 bis 40 kN/m2). Die spektakuläre Tragstruktur bleibt auch nach Fertigstellung des Gebäudes in den beiden übereinanderliegenden Hallen sichtbar und bildet somit das gestalterische Element im Innenraum.

Nachhaltigkeit und Energieeffizienz
Die Nachhaltigkeit ist unmittelbar in Konstruktion und Betrieb integriert – nicht additiv, sondern als Grundprinzip der Gesamtanlage.

• 60 energieaktivierte Bohrpfähle + Betonkernaktivierung in den Schlitzwänden
• Photovoltaikanlage auf den Dachflächen
• Nutzung der Donau als Energiequelle (Wärmetauscherwirkungen, Pumpverzicht).
• Langlebige Fassadenmaterialien (Aluverbund, Metallpaneele).
• BIM gestütztes Lebenszyklusdesign: minimale Verschwendung, Planungs- und Betriebseffizienz, bessere Wartbarkeit.