Best of Detail: Holz/Wood [200 pp. with numerous color photographs and drawings ed.] 9783955532154, 9783955532147

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Impressum • Credits

Diese Veröffentlichung basiert auf Beiträgen, die in den Jahren von 2008 bis 2014 in der Fachzeitschrift ∂ erschienen sind. This publication is based on articles published in the journal ∂ between 2008 and 2014.

Redaktion • Editors: Christian Schittich (Chefredakteur • Editor-in-Chief); Steffi Lenzen (Projektleitung • Project Manager); Marion Dondelinger, Andrea Kohl-Kastner, Sandra Leitte, Kai Meyer, Eva Schönbrunner Lektorat deutsch • Proofreading (German): Carola Jacob-Ritz, München Lektorat englisch • Proofreading (English): Philip Shelley, Zürich Zeichnungen • Drawings: Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG, München Covergestaltung • Cover Design: Cornelia Hellstern Herstellung / DTP • Production / layout: Simone Soesters Druck und Bindung • Printing and binding: Kessler Druck + Medien, Bobingen Herausgeber • Publisher: Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG, München www.detail.de Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Bibliographic information published by the German National Library The German National Library lists this publication in the Deutsche Nationalbibliografie; detailed bibliographic data is available on the Internet at . © 2014, 1. Auflage • 1st Edition Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werks ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechts. This work is subject to copyright. All rights reserved, whether the whole or part of the material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, citation, reuse of illustrations and tables, broadcasting, reproduction on microfilm or in other ways and storage in data processing systems. Reproduction of any part of this work in individual cases, too, is only permitted within the limits of the provisions of the valid edition of the copyright law. A charge will be levied. Infringements will be subject to the penalty clauses of the copyright law. ISBN 978-3-95553-214-7 (Print) ISBN 978-3-95553-215-4 (E-Book) ISBN 978-3-95553-216-1 (Bundle)

Inhalt • Contents

theorie + wissen • theory + knowledge 8 15 18 20 24 30 33 37 44 49 56 62

Holz in Architektur, Interior- und Produktdesign – Hommage an einen Baustoff Wood in Architecture, Interior and Product Design – A Homage to a Building Material Urhütte der Zukunft? – ICD/ITKE-Forschungspavillon 2011 Primitive Hut of the Future? – ICD/ITKE-Research Pavilion 2011 »Teaching by Doing« – ICD/ITKE-Forschungspavillon 2010 Teaching by Doing – ICD/ITKE-Research Pavilion 2010 Reiner Holzbau oder Mischbauweise? All-Timber or Mixed Forms of Construction? Vorgefertigtes Bauen mit Holz Prefabricated Construction with Wood Origami aus Brettsperrholz Origami in Cross-laminated Timber »Timber Wave« – Zur Konstruktion der temporären Holzskulptur “Timber Wave” – The Construction of the Temporary Wooden Sculpture Beschichtungen für Holz im Außenbereich Coatings for Wood used Outdoors Der neue Holzbau New Timber Construction Tauwasserschutz von Flachdächern aus Holz Protection from Condensate in Flat Timber Roofs Siebengeschossiges Bürogebäude aus Holz in Zürich Seven Storey Timber Office Building in Zurich Ressourcenschonung durch Synergie – Hochbauten in Holz-Hybridbauweise Resource Saving Through Synergy: High-rise Hybrid Timber Buildings

projektbeispiele • case studies 70 74 78 82 86 90 94 98 104 108 114 120 125 129 134 138 142 146 150 152 155 160 164 168 172 176 180 186 188 192

Gewerbezentrum im Bergell • Trade Centre in Bergell Verwaltungsgebäude in Dornbirn • Administration Building in Dornbirn Betriebsrestaurant in Ditzingen • Company Cafeteria in Ditzingen Schulmensa in München • School Refectory in Munich Erweiterung Fachhochschule in Kuchl • Extension to the University of Applied Sciences in Kuchl Labor für Wasserwesen in Neubiberg • Laboratory for Water Management in Neubiberg Bibliothek in Vennesla • Library in Vennesla Museum in Sabres • Museum in Sabres Konzertsaal in L’Aquila • Concert Hall in L’Aquila Theater- und Konzerthaus in Kristiansand • Theatre and Concert Hall in Kristiansand Bambuspavillon Expo Schanghai • Bamboo Pavilion for the Expo Shanghai Besucherzentrum Kosterhavet • Visitor Centre Kosterhavet Besucherzentrum in Preston • Visitor Centre in Preston Gemeindezentrum in St. Gerold • Community Centre in St Gerold Kindergarten in Bizau • Kindergarten in Bizau Sportzentrum in Sargans • Sports Centre in Sargans Badehaus in Lochau • Bathhouse in Lochau Ferienhaus Hunsett Mill in Norfolk • Holiday home Hunsett Mill in Norfolk Ferienhaus in Kumamura • Cabin in Kumamura Hotel in Valldal • Hotel in Valldal Einfamilienhaus in Krumbach • House in Krumbach Wohnhaus auf der IBA in Hamburg • IBA Apartment Building in Hamburg Mima Haus – Modulares Fertighaus aus Portugal • Mima House – a Modular Structure Made in Portugal Wohnhaus in London • Residence in London Doppelhaus in Sistrans • Semi-detached Houses in Sistrans Energieeffizienter geförderter Wohnungsbau in Ansbach • Energy-efficient Subsidised Housing in Ansbach Wohnsiedlung in Kvistgård • Housing Development in Kvistgård Notunterkünfte in Iwaki • Emergency Housing in Iwaki Schutzdächer in Winnipeg • Shelters in Winnipeg Olpererhütte in den Zillertaler Alpen • Olperer Hut in the Zillertal Alps

anhang • appendices 196 200

Projektbeteiligte und Hersteller • Design and Construction Teams Bildnachweis • Picture Credits

Vorwort • Preface

Holz kann mit positiven Eigenschaften und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in verschiedener Hinsicht punkten: Es erfüllt die ganzheitlichen Bewertungskriterien des nachhaltigen Bauens, es eignet sich für den Außenraum, anspruchsvolle Konstruktionen und Fassaden ebenso wie im Innenbereich, es ermöglicht kurze Bauzeiten, ist verhältnismäßig kostengünstig und als vertrautes Material mit sinnlicher Ausstrahlung gleichermaßen beliebt bei Bauherren wie Architekten. Selbst die hohen Schall- und Brandschutzanforderungen im mehrgeschossigen Wohnungsbau sind heute auch mit Holz erreichbar. So entwickelt sich dieser traditionelle Baustoff mehr und mehr zum wegweisenden Material der Zukunft, das baukonstruktiv neben der »reinen« Lösung auch Misch- und Verbundkonstruktionen zulässt. »Best of Detail Holz« bündelt die Highlights aus DETAIL zum Material Holz. Die Publikation bietet neben der theoretischen Basis einen umfangreichen Projektteil, der vom Experiment bis zum ausgeklüngelten Detail jede Menge Inspirationen und konstruktive Lösungsbeispiele liefert. With its positive qualities and wide range of applications, wood excels in several areas: It meets the holistic evaluation criteria of sustainable construction and is perfect for outdoor use in sophisticated designs and facades, as well as for use in interiors. It enables short construction times, is relatively inexpensive and both builders and architects alike appreciate its sensuous charm and familiarity. Even today’s high standards for acoustic insulation and fire safety in multi-storey buildings can be met by wood. These outstanding qualities are increasingly turning this traditional construction material into one of the most sought-after materials for innovative projects of the future, while its structural design potential, combined with a “pure” solution, allows the building of mixed and composite structures. “Best of Detail Wood” brings together highlights from DETAIL about wood as a material. Besides a theoretical basis, the publication also offers a comprehensive section on projects, ranging from experiments to elaborate details, which provides abundant inspiration and examples of successful architectural design using wood. Die Redaktion

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theorie + wissen theory + knowledge 8 15 18 20 24 30 33 37 44 49 56 62

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Holz in Architektur, Interior- und Produktdesign – Hommage an einen Baustoff Wood in Architecture, Interior and Product Design – A Homage to a Building Material Urhütte der Zukunft? – ICD/ITKE-Forschungspavillon 2011 Primitive Hut of the Future? – ICD/ITKE-Research Pavilion 2011 »Teaching by Doing« – ICD/ITKE-Forschungspavillon 2010 Teaching by Doing – ICD/ITKE-Research Pavilion 2010 Reiner Holzbau oder Mischbauweise? All-Timber or Mixed Forms of Construction? Vorgefertigtes Bauen mit Holz Prefabricated Construction with Wood Origami aus Brettsperrholz Origami in Cross-laminated Timber »Timber Wave« – Zur Konstruktion der temporären Holzskulptur “Timber Wave” – The Construction of the Temporary Wooden Sculpture Beschichtungen für Holz im Außenbereich Coatings for Wood used Outdoors Der neue Holzbau New Timber Construction Tauwasserschutz von Flachdächern aus Holz Protection from Condensate in Flat Timber Roofs Siebengeschossiges Bürogebäude aus Holz in Zürich Seven Storey Timber Office Building in Zurich Ressourcenschonung durch Synergie – Hochbauten in Holz-Hybridbauweise Resource Saving Through Synergy: High-rise Hybrid Timber Buildings

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Holz in Architektur, Interior- und Produktdesign – Hommage an einen Baustoff Wood in Architecture, Interior and Product Design – A Homage to a Building Material Matteo Thun

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Ist Holz ein Hightech-Material? Ist die ökologische Ästhetik eine Spekulation über das Schöne – oder eine konkrete Utopie? Ist Architektur die Suche nach der Ästhetik nachhaltiger Lebenweisen? Bedeutet ökologische Lebenskunst »langsamer, weniger, besser, schöner?« Sind die Ressourcen Phantasie, Kreativität und Schönheit unbegrenzt? Fragen wie diese gehören für Matteo Thun zu einer gesamtheitlichen Betrachtungsweise. Holz ist als natürliche Ressource seit jeher ein wesentlicher Baustoff in der Architektur und im Design – und als nachwachsendes Baumaterial unverzichtbar. Ungern spreche ich über das Thema »ökologische Nachhaltigkeit«, denn dieser Begriff ist ein Pleonasmus. Keinen Raubbau an der Natur zu betreiben, gehört ja seit jeher zur Arbeit der Architekten. Ich möchte mich vielmehr auf die Ethik unseres Berufsstands konzentrieren. Holz ist das Material des 21. Jahrhunderts und aus den Bereichen Architektur und Design als einziger nachwachsender Baustoff nicht mehr wegzudenken. Der Lebenszyklus von Holz scheint praktisch unendlich. Wir Architekten müssen heute auch Lebenszyklusmanager sein; expressive Formensprache allein kann sich niemand mehr erlauben. Diesen Gedanken haben wir im Rahmen der Mailänder Möbelmesse 2010 thematisiert. Die Installation »The Wooden Beacons«, die wir mit dem italienischen Modehaus Marni realisiert haben, zeigt den Lebenszyklus der Dinge auf. Holz und Stoffe, die wiederverwendet wurden und werden, bilden einen Dialog zwischen zwei kreativen Welten: Architektur und Mode, verbunden durch Holz. Technische und ästhetische Langlebigkeit Wir können nicht länger alles wegwerfen. Wir müssen uns abwenden sowohl vom Überfluss der 1990er-Jahre als auch vom Überdruss des ersten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts. Wir brauchen mehr Dauerhaftigkeit! Als Architekt und Designer weiß ich, wovon ich spreche – die gebaute Umwelt verursacht etwa 50 % des weltweiten

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Energieverbrauchs, produziert die Hälfte aller Treibhausgas-Emissionen und verbraucht 50 % unserer Ressourcen. Bei der Arbeit mit Holz fasziniert mich das Rohe, das Ursprüngliche und auch die Schönheit von Holz an sich – Maserung, Farbe, Unebenheiten, Wärme und Natürlichkeit. Holz macht es möglich, nachhaltige Lösungen zu finden, Ressourcen zu achten, ökonomisch messbare Ergebnisse zu erzielen und gleichzeitig Ästhetik und Schönheit zu unterstützen. Als natürliche Ressource ist Holz schon immer ein wesentliches Element in der Architektur gewesen und für meine Arbeit heute essenziell: Es entspricht meiner Philosophie des »Triple Zero«. Dies bedeutet, lokale Materialien zu verwenden, die nicht weiter als 24 Stunden von der Baustelle entfernt herbeigeholt werden und weder CO2 noch Abfall erzeugen. Holz erfüllt diesen Anspruch: Es kann oft aus der Region bezogen werden, ist kohlenstoffneutral, kann einfach recycelt werden, verfügt über hervorragende statische Eigenschaften, ist flexibel und nachhaltig und bietet ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten. Holz als Baustoff verkörpert die Idee vom Bauen im Einklang mit der Umgebung, mit der lokalen Kultur und Wirtschaft. Aber nicht nur. Holz eignet sich wegen seiner guten Verarbeitungsmöglichkeiten mit modernen Maschinen und wegen seines geringen Gewichts im Vergleich zu anderen Massivbaustoffen hervorragend zur seriellen Vorfertigung. Bereits in den 1990er-Jahren haben unsere Niedrigernergiehaus-Systeme und vorgefertigten Holzhäuser »Heidi« für Rubner und »O Sole Mio« für GriffnerHaus dies verdeutlicht. Serielle Produktion bedeutet Optimierung von Bauzeit, Baukosten und Betriebskosten. Holz bietet eine Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten. Flexibel in der Verarbeitung, besitzt es optimale statische und bauphysikalische Eigenschaften, nicht nur zur kompletten Konstruktion des Gebäudes, sondern auch im Interior Design und im Produktdesign. Es vermittelt Wärme und Natürlichkeit. Gleichzeitig ist Holz durch seine Maserung, seine Farbe und seine Unebenheiten immer

einzigartig. Auch im Hinblick auf unsere Gesundheit bietet es Vorteile, da es das Raumklima ausgleicht und unser Wohlbefinden begünstigt. Kurzum, Holz eignet sich in vielen Bereichen: vom Möbel bis zur Wand- und Deckenverkleidung, vom Fußbodenbelag bis hin zur Gestaltung des Bads; es kann durch entsprechende Behandlung wasserresistent werden. Holz verfügt als formbares und modellierbares Gestaltungselement über die wichtige Eigenschaft, flexibel und belastbar zu sein. Weniger ist mehr Ich wurde in Südtirol geboren. In dieser alpinen Region geschieht die Verehrung der Natur auf konkrete Art und Weise. Diese Haltung hat seine Spuren hinterlassen: Die Walserbauern sind meine unbestrittenen Idole der Architektur, da sie immer schon nach der Devise »less is more« gebaut haben. Sie schaffen aufgrund der Armut und der Klimabedingungen die einfachsten und sparsamsten Lösungen (Abb. 1−4). Daraus entsteht eine Ästhetik, die nicht Minimalismus heißt, sondern die essenziell ist. Für mich muss Architektur primär die grundlegenden Bedürfnisse befriedigen. Mittlerweile ist es für Architekten Usus zu sagen »weniger ist mehr«; dabei war diese Einstellung seit jeher die Basis für die handwerkliche Kultur der Walser. In den Alpen zu bauen, bedeutet heute, Ansprüche auszugleichen – die Interessen der Touristikindustrie und den Respekt vor Tradition und Natur in Einklang zu bringen. Dies bedingt eine ständige Suche nach der richtigen Balance, nach neuen Wegen, das Bauen in den Alpen ökologisch vertretbar zu gestalten. Von den Bergbauern haben wir das Wissen über die Mikrogeografie, über die Winde und das Klima überliefert bekommen. Von ihnen konnten wir lernen, mit der Natur zu bauen, die Elemente der Natur zu nutzen und zu respektieren. Nur mit einem ehrfurchtsvollen Verständnis für die Natur kann eine organische Architektur entstehen. Sie ist niemals bloßer Stil, sondern eine Synthese aus dem Bestehenden, der Bestimmung und dem Gelände. Dies ist unser Anspruch beim Planen

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Bauernhausmuseum, Amerang Bauernhaus, Südtirol Scheune (Kosólec), Ljubljana, Grundriss, Schnitte Modernität im Traditionellen

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Farmhouse Museum in Amerang Farmhouse in Alto Adige Barn (kosólec), Ljubljana; floor plan, sections Modern aspects of traditional construction

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und Ausführen unserer Bauvorhaben. Unser Ausgangspunkt ist eine gesamtheitliche Betrachtungsweise der Baustoffe: Wie aufwendig und kapitalintensiv sind die Herstellungsprozesse? Wie weit können die Baustoffe wiederverwendet werden? Wie knapp sind die Rohstoffe? Wie ist das Verhältnis von eingesparter Holzenergie und aufgewendeter Herstellungsenergie? Der Holzbau heute stellt eine gesellschaftliche Verpflichtung dar. Wir haben ein funktionierendes Forstwesen, eine moderne Sägeindustrie, ein lebendiges holzverarbeitendes Gewerbe. Das Prinzip »Null Kilometer«, das beinahe klingt wie ein neues Postulat in der Architektur, geht zurück auf den römischen Baumeister Vitruv. Er plädierte dafür, Baustoffe nur aus nahe gelegenen Standorten zu verwenden. »Null« heißt für ihn nichts anderes als die Entfernung, die ein Ochsenfuhrwerk an einem Tag zurücklegt, um Rohstoffe auf die Baustelle zu transportieren – also Material von Orten zu beziehen, die sich in der Nähe der Fertigungsstätte befinden. Was jedoch noch bei Vitruv plausibel erscheint, ist heute beinahe schon revolutionär. Auf unsere Zeit übertragen bedeutet dies die an einem Tag von einem Lkw zurückgelegte Entfernung. Überschreitet man diesen Zeitraum, kann nicht mehr von Nachhaltigkeit gesprochen werden. Bauen im Einklang mit der Natur Nach diesen Grundsätzen entstand im Jahr 2003 inmitten von Obstbäumen und Weinbergen das Hotel Pergola Residence bei Meran (Abb. 14 –16). Die Architektur nimmt das Motiv der Weinpergeln – Holzgerüste, auf denen man die Rebstöcke aufzieht – fast wörtlich. Die traditionelle Südtiroler Holzbauweise zitierend, die auf der Verwendung einheimischer Lärche beruht, schiebt sich das Hotel terrassenförmig in den Hang. Ebenso in Südtirol entstand ein Luxus-ÖkoRefugium, das auf 1500 m gelegene Vigilius Mountain Resort (Abb. 5 – 8). Hier koexistiert das Bewusstsein mit der Ästhetik – alles dreht sich um die Natur und die Landschaft. Das Hotel ist nur per Seilbahn erreichbar und fast unsichtbar in seiner Umgebung. Voll- 4

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Matteo Thun, geboren 1952; Studium der Architektur an der Universität in Florenz; 1980 –1984 Partner bei Sottsass Associati; 1981 Mitbegründer der Gruppe Memphis; 1984 eigenes Büro in Mailand. Seine Entwürfe werden unter anderem von Arteluce, Arzberg, Bulgari, Kartell, Villeroy & Boch, Vorwerk, WMF und Zucchetti hergestellt. Das Büro hat zahlreiche Innendekorationen sowie Shop-Interieurs entworfen.

Vigilius Mountain Resort, Vigiljoch, 2005; Architekten: Matteo Thun & Partners Westfassade Schnitt (ohne Maßstab) Pool

Matteo Thun was born in 1952 and studied architecture at the University of Florence. From 1980 to 1984, he was a partner of Sottsass Associati. In 1981, he became a co-founder of the Memphis group and in 1984 founded his own practice in Milan. His designs are manufactured by Arteluce, Arzberg, Bulgari, Kartell, Villeroy & Boch, Vorwerk, WMF and Zucchetti among others. His office is responsible for numerous interior designs, including shop interiors.

Vigilius Mountain Resort, Vigiljoch, 2005; architects: Matteo Thun & Partners West facade Section (not to scale) Swimming pool

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ständig aus lokalem Lärchenholz vereint das Resort die alte Substanz mit neuem Wachstum. Dies gilt ebenfalls für die Residences edel:weiss am Katschberg in Österreich – eine architektonische Gratwanderung. Um das Umland nicht noch mehr zu zersiedeln, ragen die beiden Wohntürme wie zwei Tannenzapfen aus der Umgebung – eine rhombenartig verflochtene Holzstruktur, die sich respektvoll in die Höhe erhebt und versucht, in der Umgebung aufzugehen (Abb. 11). Auch bei der markanten, rautenförmigen Holzkonstruktion, die das Gebäude der Hugo Boss Industries Strategic Business Unit in Coldrerio umschließt, führte die Natur Regie (Abb. 12). Die Rautenkonstruktion

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der Hülle ist aus einheimischem Holz und bietet bei gleichzeitig hohem Lichtdurchlass Schutz vor Regen, Sonne und Verwitterung. Diese hölzerne Klimahülle findet sich im Hugo Boss Concept Store im Meatpacking District in New York im Inneren mit einer komplett anderen Funktion wieder (Abb. 13). Verbrennt Holz, schließt sich der Zyklus der Natur. Wenn Holz aber vollständig verbrennt, kann dieser Prozess in Energie verwandelt werden. Das Bio-Kraftwerk Schilling in Schwendi produziert Energie und deckt damit den Strombedarf des angeschlossenen Sägewerks und eines nahen Krankenhauses. Die zylinderförmige Ummantelung aus Lärche um den kubusförmi-

gen Kern der Anlage fungiert wie ein natürlicher, schwebender Filter zwischen innen und außen. In die Architektur übersetzt meint das eine Ästhetik der Ökologie: Transparenz, Leichtigkeit, Klarheit der Form. Ich halte eine tragfähige Architektur für richtig, die alle Facetten des Genius loci respektiert; ich vertraue auf die »echte« Nachhaltigkeit architektonischer Konzepte. Hierbei ist Holz als Baustoff elementar. Die fünf sechsgeschossigen Gebäude des 2009 errichteten Komplexes Tortona 37 in Mailand sind um einen ausgedehnten grünen Innenhof gebaut. Die gesamte Energie für die Gebäude speist sich durch das Grundwasser; das Klima- und Heizungssystem

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basiert auf der geothermischen Energienutzung. Die Fassaden sind teilweise mit Holz verkleidet, dadurch verfügen die Gebäude über einen einen zusätzlichen Brisesoleil. Das Holz wurde in seiner ursprünglichen Materialität, also unbehandelt, verwendet, um im Lauf der Jahre gut zu altern. Zum Veröffentlichungszeitpunkt arbeitete unser Mailänder Studio an einigen alpinen Projekten, den sogenannten Archilandscapes. Zwei davon für das schweizerische Wallis, eines für Zermatt auf 2200 m Höhe, vertikal in den Berg gebaut. Das Familienhotel Bella Vista am Fuß des Stilfser Jochs hat als »KlimaHotel« bereits die Pre-Zertifizierung der Agentur CasaClima erhalten. Bei all diesen Projekten ist Holz das essenzielle Element, auch im Inneren. Hightouch statt Hightech Goethe hat einmal gesagt, man greife mit den Augen und sehe mit den Händen. Im kleinen wie im großen Maßstab ist Holz gut einsetzbar, weil es multitaktil ist. Es gibt so viel von seiner Entstehungsgeschichte preis, zeigt sein Alter, seine Verbiegungen, seine Verletzungen, aber auch seine Dauerhaftigkeit und Beständigkeit – wunderbare Voraussetzungen für Gestaltungen im Designbereich. In Japan gibt es uralte Eukalyptus-Wasserhäuser. Sobald Wasser das EukaIyptusholz berührt, entsteht ein unfassbarer Duft. Holz spricht alle Sinne an und ist das Material auf allen Ebenen unserer Arbeit. Für die italienische Firma Rapsel entwickelten wir ein spezielles Verfahren für eine wasserresistente hölzerne Badewanne. In mehreren Arbeitsgängen wird das Holz getrocknet und in einem speziellen Verfahren geschnitten, geformt und zusammengefügt. Die Wanne ist bis hin zum Verschlusspropfen aus Lärchenholz (Abb. 10). Das Design konzentriert sich auf das Wesentliche, fügt Form und Holzmaserung harmonisch zusammen. Auch das Bad »Il Bagno Che Non C’è« (das unsichtbare Bad), ebenso für Rapsel, ist vollständig aus Holz gefertigt. Beide Entwürfe wurden mehrfach mit Design-Preisen prämiert. Das zeigt einmal mehr den Wunsch der Menschen

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nach Materialien, die statt Hightech vielmehr ein Hightouch-Gefühl vermitteln. Für Zwilling haben wir Messer entworfen, bei dem sich Holz und Hochleistungsstahl verbinden. Die Technik bleibt verborgen; die Kunst liegt in der Behandlung der Oberfläche. Auf Mailänder Möbelmesse 2010 haben wir auch den Tisch »Briccole Venezia« für die italienische Holzmanufaktur Riva 1920 vorgestellt, der aus Originalplanken aus den venezianischen Lagunen gefertigt wurde (Abb. 9). Die Lampenserie Arba für Belux, die nicht nur die aktuellen Anforderungen an Nachhaltigkeit und Energieeinsparung erfüllt, ist aus Ahornholz. Sie produziert ein Gefühl von Vertrautheit und filtert in perfekter Harmonie das fluoreszierende Licht in ein warmes, kraftvolles und komfortables Licht. Auch hier hat sich Holz einmal mehr bewährt. Fazit In welche Richtung geht es also weiter? Um den sozioökonomischen Bedingungen und der Umwelt zu antworten, kann das Schlüsselwort nur Nachhaltigkeit heißen. Das Prinzip »Null Kilometer« verbindet Ethik und Ästhetik und macht den Architekten auch zum Lebenszyklusmanager, der nicht auf eine expressive Formensprache oder einen hohen Wiedererkennungswert setzt, sondern auf Respekt: Respekt vor dem jeweiligen Ort, an dem ein Gebäude entstehen soll, oder vor einer Marke, für die ein Produkt entworfen wird. Ich möchte an dieser Stelle gern an den italienischen Schriftsteller Italo Calvino erinnern. In seinem unvollendeten Buch »Sechs Vorschläge für das nächste Jahrtausend« empfiehlt er Leichtigkeit, Schnelligkeit, Genauigkeit, Sichtbarkeit, Vielfalt. Der sechste Begriff und Titel der abschließenden Vorlesung, die aufgrund seines Todes nicht mehr stattfand, lautet Beständigkeit – auf den Baustoff Holz angewendet heißt das technische und ästhetische Langlebigkeit. Tradition und Innovation, Authentizität und Ethik sind Begriffe, die mich bei meiner Arbeit auch in Zukunft begleiten – am liebsten mit Holz natürlich. DETAIL 10/2010

Is wood a high-tech material? Is the ecological aesthetic merely speculation on the subject of beauty, or is it a concrete Utopia? Is architecture the search for an aesthetic for sustainable forms of living? Does the art of an environmentally conscious way of life mean “slower, less, better, more beautiful”? Are resources such as imagination, creativity and beauty unlimited? For Matteo Thun, questions of this kind form part of a holistic perspective. As a natural resource, wood has always been fundamental to architecture and design – and indispensable as a regenerable building material. Avoiding excessive exploitation of nature is a self-evident aspect of our work. As the only regenerable building material used in architecture and design, wood is the substance of the 21st century. The life cycle of timber is practically endless, so that we, as architects, also need to be life-cycle managers today. None of us can afford to rely just on an expressive formal language any more. In the context of the furniture fair held in Milan in April 2010, these ideas were central to our discussions. We can no longer afford to throw everything away as we used to do. We need more permanence. As an architect and designer, I know what I’m talking about: the built environment is responsible for roughly 50 per cent of the worldwide consumption of energy; it causes half the emissions of greenhouse gases; and it devours 50 per cent of our resources. What fascinates me about working with wood is its raw, original quality and its innate beauty. Wood helps us to find sustainable solutions; it enables us to care for resources, to attain economically quantifiable results and at the same time to advance the cause of aesthetics and beauty. As a natural resource, wood has always played a major role in architecture, and it is an essential part of my work today. It complies with my “triple zero” philosophy: in other words, the use of local materials that do not require more than 24 hours to be transported to the building site and that give rise to neither CO2 nor waste. Wood embodies the idea of construction in harmony with the sur-

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9 Tisch Briccole Venezia, 2010 10 Badewanne Ofurò, Lärche, 2009 11 Residences edel:weiss, Katschberg, 2009, Skizze; Architekten: Matteo Thun & Partners 12 Hugo Boss Industries Strategic Business Unit, Coldrerio, 2006; Architekten: Matteo Thun & Partners 13 Hugo Boss Concept Store, New York, 2008; Architekten: Matteo Thun & Partners 14 Hotel Pergola Residence in Algund/Meran, 2004, Schnitt (ohne Maßstab); Architekten: Matteo Thun & Partners 15 Hotel Pergola Residence: Terrasse 16 Hotel Pergola Residence: Blick in ein Apartment

9 Briccole Venezia table, 2010 10 Ofurò bathtub in larch, 2009 11 Residences edel:weiss, Katschberg, 2009; sketch; architects: Matteo Thun & Partners 12 Hugo Boss Industries Strategic Business Unit, Coldrerio, 2006; architects: Matteo Thun & Partners 13 Hugo Boss Concept Store, New York, 2008; architects: Matteo Thun & Partners 14 Pergola apartment hotel in Algund/Meran, 2004; section (not to scale); architects: Matteo Thun & Partners 15 Pergola apartment hotel: Terrace 16 Pergola apartment hotel: View into an apartment

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roundings, with the local culture and economy. But that’s not all. In view of the way it can be simply processed, using modern equipment, and its light weight in comparison with other solid materials, it is ideally suited to serial fabrication. In the 1990s, this already manifested itself in our low-energy construction systems like the prefabricated “Heidi” timber houses we developed for Rubner and our “O Sole Mio” for GriffnerHaus. Serial production means an optimisation of construction time and of building and operating costs. Timber allows a wide range of applications. It can be worked flexibly and possesses optimum properties – structurally and in terms of building physics – for the construction of

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entire buildings. At the same time, the grain, colouration and irregularities of wood make it unique, and it is advantageous to human health, since it helps to maintain a balance in the indoor climate and promotes our wellbeing. In brief, wood is suitable for many situations, from furnishings and other objects to wall and ceiling cladding and floor finishes. I was born in South Tyrol (Alto Adige), an Alpine region where the respect of nature manifests itself in a concrete form. My origins have left their mark. The Walser farming people have become my undisputed idols in architecture, because they have always constructed their buildings according to the motto “less is more”. Poverty and the climatic conditions of

the region made them resort to the simplest, most economical solutions. This, in turn, has led to an aesthetic that does not fall under the heading of “minimalism”, but that might be better described as “essential”. For me, architecture should primarily satisfy essential functions. Nowadays, one can commonly hear prominent architects asserting that “less is more”, when in fact this concept has always formed the basis of the craft culture of the Walser people. Building in the Alps today means meeting essential needs and establishing a harmony between a respect for nature and tradition on the one hand and the interests of the tourist industry on the other. This, in turn, implies a continuous search for the correct balance, for new forms of construction that follow an ecologically acceptable path. From the mountain farmers, we have obtained our knowledge of micro-geography, of the winds and the climate in general. From these people, we have learned how to build in harmony with nature and how to profit from and respect the natural elements. Only with respect and understanding for nature can architecture be realised in an organic form. It is never just a matter of style. It always involves a synthesis of the existing circumstances, the function and the individual site; and it is the aim of our studio to achieve such a synthesis in our projects. The starting point should always be a holistic view of the materials. How expensive and capital-intensive are the processes involved in their production? How limited are the various raw materials? To what extent can they be reused? What is the relationship between the energy saved by the use of timber and the energy expended in production? Timber construction today has become a social obligation. We have a well-functioning forestry practice, a modern sawing industry and a dynamic timber-processing trade. The “philosophy of zero kilometres” sounds almost like a new postulate in architecture, but the idea goes back to Vitruvius, who pleaded in ancient times for the use and transport of materials from the nearest possible locations. In Vitruvius’ case, this sounds plausible; the “zero” simply meant the dis-

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tance that a team of oxen could cover in a single day: in other words, bringing materials only from places close to the location where they were to be worked. Today, the idea seems almost revolutionary. In modern terms, it would mean the distance a lorry can travel in a given time. If it takes more than a day to cover a certain distance, then one can no longer speak of “sustainability”. Set amid fruit trees and vineyards, the Hotel Pergola Residence in Merano (ills. 14 –16) was created in accordance with these principles in 2003. Here, the architecture almost literally adopts motifs like vineyard pergolas and the wooden trestles on which vines grow. Quoting the traditional form of timber construction of

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the Alto Adige, which is based on native larch, the hotel is pushed in a series of terraces into the slope of the site. Also in the Alto Adige, a luxury environmental retreat was created in the form of the Vigilius Mountain Resort some 1,500 metres above sea level (ills. 5 – 8). Here, an increased awareness of the environment and aesthetics coexist: everything revolves around nature and the landscape. The development can be reached only by cable car and is almost invisibly embedded in its surroundings. Constructed entirely from local larch, the resort combines old fabric with new growth. The same applies to the residences edel:weiss on Katschberg in Austria (ill. 11) – an architectural balancing act. In order not to spoil the

area with a sprawl of developments, two towers rise from the ground like pine cones, outwardly consisting of intersecting timber strips in a rhombus-shaped grid. In this way, an attempt was made to neutralise the scale of the buildings. In the striking, lozenge-shaped timber structure that envelops the Hugo Boss Industries Strategic Business Unit building in Coldrerio, Switzerland (ill. 12), nature has the last word in every respect. The grid-like skin construction, made from local wood, provides protection against rain, sun and weathering, while nevertheless allowing the ingress of large amounts of light. Another wooden climatic enclosure of this kind can be found in the Hugo Boss Concept Store in the Meatpacking District of New York (ill. 13), although the function it houses is completely different. When wood burns, the natural cycle comes full circle. If wood is burned properly, however, this process can be exploited to generate energy. The Schilling Bio Power Station in Schwendi, Germany, is an example of this: here, the energy that is produced covers the needs of the connected sawmill and a nearby hospital. The cylindrical larch enclosure that seems to float around the cubic core structure functions like a natural filter between inside and outside – an environmental aesthetic of transparency, lightness and clarity of form. I believe in architecture that is able to fulfil its function, while respecting all aspects of the genius loci. I believe in the genuine sustainability of architectural concepts. In this respect, wood is an elemental building material. Based on these principles, the new complex Tortona 37 in the street of the same name in Milan comprises five six-storey structures erected around an extensive planted courtyard. The entire energy used in the building is extracted from the groundwater. The airconditioning and heating system is based on the use of geothermal energy. Constructed partly in wood, the facades form an additional brise-soleil. The wood was left in its original, untreated state so that it would weather in the course of time. At the time of publication, our studio in Milan was working on a number of projects

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in the Alps, such as the so-called “Archilandscapes”. Two of them were planned in Valais in Switzerland – one in Zermatt at a height of 2,200 metres and built vertically into the side of a mountain. The family hotel Bella Vista at the foot of the Stelvio Pass has already been given a preliminary certification by the CasaClima agency for its environmentally friendly design. In all these projects, wood is a fundamental component, even in the interior. Goethe once said that we take hold of things with our eyes and see with our hands. Wood can be used to advantage to both a large and a small scale because it is multi-tactile: it tells us a lot about its genesis; it reveals its age, its wounds, its twists and deflections, but also

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its durability and resistance – wonderful qualities for its use in the realm of design. In Japan, for example, ancient “water houses” in eucalyptus still exist. As soon as the wood comes in contact with water, it gives off an incredible aroma. Wood appeals to all the senses and is the material we use at every level of our work. For the Rapsel company in Italy, we developed a process for making a wooden bathtub that is resistant to water. The wood is dried in a number of stages and then cut, shaped and assembled in a special process. Down to the plug, the bath is made of larch. The design concentrates on essential features, harmoniously uniting the form of the

object and the grain of the wood (ill. 10). “Il bagno che non c’è”, (the invisible bath), also created for Rapsel, consists wholly of wood as well. Both models have been awarded a number of design prizes, which goes to show yet again that people desire materials that have a high-touch rather than a high-tech quality. For the Zwilling company, we designed a knife in which wood and heavy-duty steel are combined; the technology is concealed. The art of an object lies in the surface treatment. At this year’s furniture fair in Milan, for example, we presented the table “Briccole Venezia” for the Italian manufacturer R1920. The table is made from wooden planks found in the lagoon of Venice (ill. 9). The Arba series of lamps designed for Belux meets modern needs in terms of sustainability and energy saving. Made of maple, the lamps generate a sense of intimacy, filtering the light in a harmonious way to create a strong, yet warm and comfortable source of illumination. In what direction will things go from here? In response to socio-economic constraints and the needs of the environment, the key word can only be “sustainability”. The “zero kilometres” principle unites ethics and aesthetics and gives the architect the additional responsibilities of a life-cycle manager who opts not for an expressive formal language or a high recognition value, but for respect – respect for the particular location where a building is to be erected, or respect for a brand name for which a product is designed. At this point, I should like to recall the eminent Italian writer Italo Calvino. In his unfinished book “Six Memos for the Next Millennium”, he recommended the qualities of lightness, quickness, exactitude, visibility and multiplicity. The sixth value – and the title of the concluding talk he was to give, but which could not take place because of his death – was consistency. Applied to wood as a building material, this must mean long-term technical and aesthetic viability. Tradition and innovation, authenticity and ethics are concepts that accompany me in my work and will continue to do so in the future – preferably in conjunction with wood, of course.

Urhütte der Zukunft? – ICD/ITKE-Forschungspavillon 2011 Primitive Hut of the Future? – ICD/ITKE-Research Pavilion 2011 Frank Kaltenbach Universität Stuttgart, Fakultät für Architektur und Stadtplanung / University of Stuttgart, Faculty for Architecture and Urban Design: Institut für Computerbasiertes Entwerfen (ICD) / Institute for Computational Design, Achim Menges; Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) / Institute for Building Structures and Structural Design, Jan Knippers; Kompetenznetz Biomimetik Baden-Württemberg / Competence Network Biomimetcs Baden Württemberg

»Retour à la nature!« soll der Philosph Jean-Jacques Rousseau im 18. Jahrhundert gefordert haben. Seine Suche nach einem idealen »Naturzustand« als Abkehr von höfischen Luxusexzessen der dekadenten Aristokratie des Rokoko führte nicht nur zu einem romantisch verklärten Bild des »edlen Wilden«, sondern auch zu den Ursprüngen der Architektur als Rückführung auf das archaische erste Haus des Menschen: die Urhütte – inmitten der Natur und nur aus unbearbeiteten Naturbaustoffen gestaltet. Das in der Architekturgeschichte bis heute berühmteste fiktive Bild dieser bereits bei Vitruv beschriebenen Urhütte illustriert Marc-Antoine Laugier, ein Zeitgenosse Rousseaus, in seinem »Essai sur l’architecture«: ein Satteldach mit Giebel aus Ästen und Zweigen, das auf den Stämmen von vier Bäumen aufliegt. Inzwischen scheint man die wahre Urhütte gefunden zu haben: Beim thüringischen Bilzingsleben identifizieren Archäologen einen Lagerplatz mit den Pfostenlöchern dreier kreisförmiger Holzstangenkonstruktionen mit 4 – 5 m Durchmesser. Ihr Alter wird auf 400 000 Jahre datiert. Der erste Holzbau der Menschheit ein Rundbau aus gebogenen Stangen? Das überrascht, bemüht sich doch die Holzindustrie bis heute, den linearen Charakter von Baumstämmen durch genormte Schnittholzquerschnitte herauszuarbeiten und durch Brettschichtbinder Maßhaltigkeit und Spannweiten zu erhöhen. Durch den Übergang vom stabförmigen Skelettbau zu plattenförmigen Konstruktionen wie Holzrahmenbau, Holztafelbau, massiven Holzplatten oder gar vorgefertigten Raumzellen scheint heute der Baustoff Holz für eine orthogonale, modulartige Architektur prädestiniert. Trotz neuester Entwicklungen sind stabförmige Querschnitte von Holzkonstruktionen jedoch meist voluminöser als Stahlkonstruktionen. Außerdem bedarf es zur leistungsfähigen Verbindung der Hölzer oft Stahlverbindungen, die einen beachtlichen Anteil an der Gesamtkonstruktion ausmachen und das Erscheinungsbild entscheidend prägen. Ist das Potenzial des Baustoffs Holz also bereits

ausgereizt oder könnte die »Urhütte der Zukunft« vielleicht ganz anderen Gesetzmäßigkeiten folgen als den Vorgaben einer auf Effizienz getrimmten Holzindustrie? Zurück zur Natur? – Biologie trifft Technik Einen solchen Versuch zur «Urhütte der Zukunft» starten im Sommersemester 2011 das Institut für Computerbasiertes Entwerfen (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart. Das Motto für den temporären Pavillon auf dem Campusgelände lautete aber nicht »Zurück zur Natur«, sondern »Lernen von der Natur«. Die Analyse biologischer Strukturen in Verbindung mit der Anwendung fortschrittlichster Technologien wie computergeneriertes Entwerfen und robotische Fertigung sollen es ermöglichen, aus leichten, nur 6,5 mm dünnen Sperrholzplatten eine zukunftsweisende Architektur zu schaffen. Plattenskelett des Seeigels als Vorbild Doch wo kommen in der Natur strukturelle Prinzipien zum Einsatz, die auf ein effizientes Leichtbautragwerk aus Holz übertragbar sind und dem Entwerfer einen großen Spielraum bei der räumlichen Ausformulierung lassen? Fündig wurden die Architekten bei der Morphologie des Plattenskeletts des Sanddollars, einer Unterart der Seeigel (Echinoidea). Die Schale des Sanddollars hat einen modularen Aufbau aus polygonalen Platten, die an den Plattenrändern durch fingerähnliche Kalzit-Projektionen miteinander verzahnt sind. Durch die spezielle geometrische Ordnung und Fügung der Platten entstehen hoch beanspruchbare Strukturen. An den Polen des kugelförmigen Plattenskeletts befinden sich die kreisrunde Mundund Anusöffnung. Hier reagiert die Struktur mit einer zum Rand hin zunehmenden Verdichtung immer kleiner werdender Module. Transfer der Morphologie Die Morphologie des Plattenskeletts wurde von den Studierenden auf den Entwurf des Pavillons übertragen: Drei Plattensegmente laufen stets an einem Punkt zusammen. So entsteht eine Biegetragfähigkeit, obwohl an

den Fugen nur Normal- und Schubkräfte, jedoch keine Biegemomente übertragen werden können. Trotz seiner beachtlichen Abmessungen ließ sich der Pavillon durchweg aus nur 6,5 mm dünnen Sperrholzplatten realisieren und muss aufgrund des minimalen Eigengewichts vor allem gegen Abheben durch Windsog gesichert werden. Drei grundlegende Eigenschaften biologischer Strukturen wurden auf die Holzkonstruktion übertragen: Heterogenität, Hierarchie und Anisotropie, d. h., die Orientierung und Größe der Zellen passt sich den mechanischen Beanspruchungen und den Krümmungen der Schale an. Die zentral gelegenen Zellen haben Abmessungen über 2 m, die Module an den Randabschlüssen von minimal 0,5 m. Der hierarchische Aufbau des Pavillons gliedert sich in zwei Stufen. Auf der ersten Ebene wurden die Platten mit einem geklebten aber biegeweichen Keilzinkenstoß zu Zellen gefügt, auf der zweiten Hierarchieebene ist eine einfache biegeweiche Schraubverbindung der Zellen ausreichend, die den mehrfachen Auf- und Abbau des Pavillons ermöglicht. Im Gegensatz zu klassischen Leichtbauweisen ist das neue Konstruktionsprinzip auf beliebige Tragwerksgeometrien anwendbar. Architekturstudenten als Programmierer Voraussetzung für den Entwurf war die Erstellung eines digitalen 3D-Gebäudemodells, das unter Beibehaltung der gewählten Parameter so lange optimiert werden konnte, bis die gewünschte Form gefunden war. Einfluss auf die Formfindung hatten aber nicht nur architektonische Gesichtspunkte, sondern auch das Tragverhalten und materialspezifische Parameter: Das Tragverhalten der Keilzinkenverklebungen und der geschraubten Verbindungen wurde experimentell geprüft und die Ergebnisse in den statischen Berechnungen berücksichtigt. Durch einen optimierten Datenaustausch war es möglich, die komplexe Geometrie wiederholt in ein Finite-Elemente-Programm einzulesen, mechanisch zu analysieren und zu modifizieren. Wie aber sollte es möglich sein, die mehr als 850 geometrisch unterschiedlichen

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Bauteile und die mehr als 100 000 frei im Raum angeordneten Zinken ökonomisch herzustellen? Aus dem computergenerierten Datenmodell wurde in ununterbrochener digitaler Kette die Erzeugung des Maschinensteuerungscodes (gemäß DIN 66025) automatisiert, mit dem der Roboter angesteuert wurde. Die räumlich komplexen Fräsungen waren jedoch selbst mit einem Sechs-AchsRoboter nicht herstellbar. Um die notwendige siebte Achse der Fräskopfbewegung zu realisieren, wurden die Werkstücke auf eine horizontal drehbare Scheibe gespannt, die mit dem Roboter zu einer Einheit gekoppelt war. Die Montage verlief dagegen von Hand: Die Studenten klinkten die Sperrholzplatten

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an den Fingerzinkenverbindungen zu den einzelnen Modulen zusammen und verleimten sie. Nachdem die Zellen grundiert und lasiert waren, konnten sie mit einfachen Schraubverbindungen zusammengeschraubt werden. Um die Schrauben in den zweischaligen Elementen bei der Montage zu erreichen, sind Öffnungen in die Sperrholzplatten der Innenschale ausgespart. Bei Nacht dreht sich das Muster der verschatteten dunklen Felder um und innen liegende LEDs lassen die Öffnungen hell aufleuchten. Weit mehr als nur »form follows nature« Die Innovation des Projekts liegt dabei nicht in der Übertragung formaler Ausprägungen

aus der Natur, sondern im reflektierten Transfer struktureller Gesetzmäßigkeiten. Eine rein formalästhetische Inspiration durch Meerestiere wäre nichts Neues, wie sich aus der Bezeichnung »style rocaille« (rocaille, frz. Muschelwerk) schließen lässt: In der Verschmelzung von »roc« (frz. Fels) mit »coquille« (frz. Muschel) wurde im 19. Jahrhundert. daraus »Rokoko« – damals ein Schimpfwort. Der Forschungspavillon erlaubt dagegen die Untersuchung der bionischen Segmentbauweise anhand einer Freiformfläche unter Ausbildung spannender Räume: ein Grundprinzip, das sich endlos variieren und erweitern lässt. DETAIL 01– 02/2012

Die Hülle des Hauptraums besteht aus zweischaligen Elementen, die Verschraubung kann bei der Montage durch Öffnungen in der inneren Schale getätigt werden (rechte Bildhälfte). Außen- und Innenhülle dieser Doppelschale entfernen sich kontinuierlich voneinander: So entsteht zwischen Innenschale und Außenschale ein zweiter Raum. In diesem Bereich sind die Verschraubungen der Module von innen frei zugänglich, Montageöffnungen in den Sperrholzplatten erübrigen sich (linke Bildhälfte). The envelope enclosing the main space is made of double-shell elements; they are bolted together through the opening in the inner shell (right-hand side of image). The distance between the outer and inner surfaces of this double shell varies: this creates a second space between the inner and outer shells. In this area, the module’s bolts are easily accessible, no mounting openings are necessary in the plywood sheets (left-hand side of image).

In the eighteenth century, Jean-Jacques Rousseau’s rallying cry was “Retour à la nature!” His quest for an ideal “natural state” – as rejection of the aristocratic excesses of the Rococo – led him not only to romanticise the “noble savage”, but also to imagine the origins of architecture in man’s first house – completely surrounded by nature and made exclusively of unprocessed natural materials. In his “Essai sur l’architecture”, Marc Antoine Laugier – a contemporary of Rousseau – included an image that to this very day most famously illustrates the “primitive hut”: a pitched roof with a gable of twigs and branches supported by the trunks of four trees. It appears that the true primitive hut has now been discovered: in the German town Bilzingsleben archaeologists have identified an encampment – with holes for pilings for three circular structures constructed of wooden poles – that dates back 400 000 years; each structure has a diameter of 3 to 4 metres. Was mankind’s first timber construction a circular building made of curved poles? This would come as a surprise in light of the timber industry’s efforts to work up the linear characteristics of tree trunks through standardisation of dimensional lumber, as well as its development of glue-laminated trusses to improve dimensional stability and spans. Through the shift from frame construction using rodshaped wooden members to panel construction, wood today seems predestined for use in orthogonal, modular architecture. Despite the newest developments in technology, the cross-sections of rod-shaped wood members are usually larger than their steel counterparts. In addition, high-performance wood connections typically require steel components; in such cases, steel makes up a significant portion of the overall structure and plays a decisive role in the appearance. Has wood’s potential been maximised, or could the “primitive hut of the future” perhaps adhere to a completely different logic than the type of efficiency currently propagated by the timber industry? Earlier this year, under the motto “learning from nature”, students at the ICD and ITKE at the University of Stuttgart sought answers to this question in the design of a temporary pa-

vilion. In a first step, biological structures were analysed with the aid of the most advanced computer programs. These programs facilitated the realisation of a lightweight structure made of 6.5 mm thick sheets of plywood. The architecture students identified structural principles in the sand dollar – a subspecies of the sea urchin – that can be applied to lightweight wood construction. The shell of the sand dollar has a modular structure consisting of polygonal sheets whose edges have finger-like projections that interlock and connect them. These two characteristics make the sand dollar a high-performance structure. At its two poles it has circular openings: these are, respectively, its mouth and anus. Toward these edges the modules become more compact and smaller in size. The students transferred the morphology of its “panel frame” to the design for the pavilion. The three sheets (or panels) intersect at a point. This creates bending resistance, although the seams can transfer normal forces and shearing forces, but not bending moments. Because the pavilion is so light, it must be secured to the ground to prevent it from being lifted up by the wind. Three fundamental characteristics of biological structures were transferred to the wooden structure: heterogeneity (varying cell size to adapt to the dome’s curves); anisotropy (loads directed via planar surfaces); and hierarchy (two types of connections for the respective shells). In contrast to classical lightweight construction types, this new structural principle is applicable to any structural geometry. A 3D computer model was a prerequisite for the design: optimisation continues – the parameters remain constant – until the desired form is achieved. However, this formfinding was undertaken not only from the architectural standpoint, but also with respect to structural behaviour and material characteristics. In an uninterrupted digital chain, the NC code is generated from the computer model so that the fabrication of the panels can be automated. The mounting was then done by hand: students clicked the modules in place and applied adhesives. After the cells were primed and glazed, they were bolted together.

Frank Kaltenbach arbeitet seit 1998 als Fachredakteur für Detail. Frank Kaltenbach has served as an editor for DETAIL magazine since 1998.

Auf der Grundlage des computergenerierten Geometriemodells konnte auch die Erzeugung des Maschinensteuerungscodes automatisiert werden, was die ökonomische Fertigung der mehr als 850 geometrisch unterschiedlichen Bauteile sowie der mehr als 100 000 frei im Raum angeordneten Zinken erst ermöglichte. On the basis of a computer-generated geometric model, it was also possible to generate the NC code by computer; without the code it would not have been possible to economically fabricate the more than 850 building components – each with its own shape – nor the more than 100 000 dovetails.

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»Teaching by Doing« – ICD/ITKE-Forschungspavillon 2010 Teaching by Doing – ICD/ITKE-Research Pavilion 2010 Frank Kaltenbach Universität Stuttgart, Fakultät für Architektur und Stadtplanung / University of Stuttgart, Faculty for Architecture and Urban Design: Institut für Computerbasiertes Entwerfen (ICD) / Institute for Computational Design, Achim Menges; Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) / Institute for Building Structures and Structural Design, Jan Knippers

Aus der zehnten Etage des »K2«, einer der beiden Hochhausscheiben der Universität Stuttgart, sieht das ungewöhnliche Gebilde am Rand des Campus wie ein maßstabsloser geflochtener Korb aus. Erst in Relation zu den Menschen, die in dieses Flechtwerk strömen, erkennt man seine wahren Dimensionen von beachtlichen 10 m Durchmesser. Über der Rundung einer jahrelang unbeachteten Betonbank wölbte sich Ende des Sommersemesters 2010 eine filigrane Konstruktion aus dünnen Holzbändern, die nachts wie die überdimensionierte Lampe eines dänischen Designers leuchtet und vorbeifahrende Autofahrer verblüfft. Dabei handelt es sich bei dem Bauwerk keineswegs um eine gefällige Stadtmöblierung, sondern um ein wissenschaftliches Forschungsobjekt, das im Hinblick auf Innovation und Vernetzung verschiedener Disziplinen seinesgleichen sucht. »Ausgangspunkt unserer Überlegungen war eine Eigenschaft von Sperrholz, deren Möglichkeiten bislang nicht für statische Zwecke genutzt wurde: die Elastizität durch die Eigenspannung des Materials«, erklärt Manuel Vollrath bei der Pressekonferenz. Mit wenigen Sätzen beschreibt der Architekturstudent stellvertretend für sein Entwurfsteam das Konzept: »Zuerst mussten wir an unseren Versuchsständen durch Messungen die relevanten Materialkennwerte ermitteln, d. h., mit welchen Radien sich die Sperrholzplatten biegen lassen und welche Spannungen dabei auftreten. Der zweite Schritt bestand darin, eine Geometrie zu finden, die einerseits die Potenziale des Materials optimal ausspielt und andererseits gestalterisch und funktional als Architektur überzeugend ist«. Den geometrischen Ausgangspunkt der Konstruktion bildet ein Bogenpaar, das so aneinander gekoppelt ist, dass sich eine Aufteilung in zug- und biegebeanspruchte Segmente ergibt, wobei jedes Zugsegment das benachbarte Biegesegment elastisch in Form hält (Abb. 2). 40 dieser Bogenpaare, also 80 radiale Holzstreifen, sind nötig, um einen Torus mit 10 m Außendurchmesser zu schließen, der – mit senkrechten Spanten in die mit Kies gefüllten Holzwannen als

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Widerlager gesteckt – eine äußerst filigrane und mit 3,50 m Spannweite zugleich leistungsfähige, in sich stabile Struktur ergibt (Abb. 1). Produziert wurden die Holzstreifen nur wenige hundert Meter vom Standort des Pavillons entfernt, im Institutsgebäude vom fakultätseigenen Industrieroboter, der als CNC-Fräse konfiguriert ist. Spätestens hier wird klar, dass die Realisierung des Studentenentwurfs ohne die Einbeziehung der aktuellsten Forschungsergebnisse des ICD und ITKE undenkbar gewesen wäre. Sämtliche der über 500 Holzteile weisen individuelle Geometrien auf. Dazu kommt, dass die 10 m langen Sperrholzstreifen gestückelt

werden mussten, um auch durch Engstellen transportiert werden zu können (Abb. 3). Einfache Steckverbindungen und Schrauben ersetzen die sonst im Holzbau üblichen aufwendigen Stahlknoten. Die im Material innewohnende Eigenspannung erhöht die Tragfähigkeit des Gesamtsystems erheblich und ermöglicht es, den gesamten Pavillon aus nur 6,5 mm starken Birkensperrholzlamellen zu fertigen. Das Biegeverhalten bildete die Grundlage für das computerbasierte Informationsmodell (Abb. 1), das auf einem Skript mit ca. 6500 Zeilen Code beruht, das entspricht ca. 170 DIN-A4Seiten. Das geometrische Informationsmodell war Ausgangspunkt für alle weiterFrank Kaltenbach arbeitet seit 1998 als Fachredakteur für Detail. Frank Kaltenbach has served as an editor for DETAIL magazine since 1998. ID: 3-2#2f

(34°#1,17°) 34°#2°

(34°#1,46°) 34°#2°

a x*a=240m m

(30,93°#1,35°) 30°#2°

a 1,5*a

ID: 3-1#1

(32,66°#1,12°) 32°#2° a 1,5*a

ID: 3-1#2f

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(34°#3,59°) 34°#4°

(34,47°#3,58°) 34°#4°

(34°#3,4°) 34°#4°

3

ID: 3-2#1 (32,43°#3,44°) 32°#4° a x*a=240m

m

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b 0,7*b (≥24

ID: 3-2#3

0mm

)

11 (34°#4,49°) 34°#4°

4

ID: 3-1#3

(32,43°#4,49°) 32°#4° 5

ID: 3-1#0f

12 a 1,5*a

6 6

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ID: 3-2#0f

10 9 (34°#4,47°) 34°#4°

8 (35,44°#4,47°) 36°#4°

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1

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7 (34°#3,86°) 34°#4°

(35,57°#3,89°) 36°#4° 6

Characteristic values of materials determined in experiments

Parametric control with Grasshopper 2D polylines structural analysis pre-model

2D polylines fabrication model

3D surfacedesign model

Simulation model analysis mesh model Sofistik Finite element model (FEM)

Robotic production Hypermill determining milling paths Robomove robot control

Surveying model positioning on site Leica Cyclone Leica CloudWorx Leica TruView

Pavilion after completion of assembly Comparison of computer models with measurements of actual state

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führenden Schritte: die statische Berechnung durch »Aufwickeln« der ebenen Streifen mittels FEM-Analyse (Abb. 4), die robotische Fertigung und die exakte Positionierung auf dem Gelände. Während für einen Durchlauf des Informationsmodells nur wenige Minuten erforderlich sind, benötigt ein leistungsfähiger Computer für das FEMModell eineinhalb Tage reine Rechenzeit! Schließlich können die Wissenschaftler am gebauten Pavillon anhand von Belastungstests das Relaxationsverhalten, d. h. das alterungsbedingte Nachlassen der Eigenspannung von Sperrholz messen, um die Werte in künftige virtuelle 3D-Modelle einfließen zu lassen (Abb. 5). DETAIL 10/2010

At the end of the summer semester in 2010, a vaulting temporary research pavilion was built at the edge of the Stuttgart University campus. The starting point for this student scheme was the unexploited structural potential of plywood. The geometry is based on linked pairs of segmental arches (ill. 2), 40 of which (i.e. 80 radial strips) were needed to close a torus with an external diameter of 10 m. With a span of 3.5 m, this filigree structure is both efficient and stable (ill. 1). The faculty’s own industrial robot, configured as a CNC milling machine, was used to give each of the more than 500 timber elements its own geometry. The 10-metre plywood strips also had to be cut into segments for transport (ill. 3). The individual segments

are subject to either tensile or bending stresses, whereby each tensile segment elastically maintains the form of the adjoining bending segment (ill. 2). The entire pavilion was constructed from birch-plywood strips only 6.5 mm thick. The digital information model was based on the bending behaviour (ill. 1) and a script with roughly 6,500 lines of code. This forms the basis of all further steps: the structural calculations in a process of “coiling up” the flat strips by finite element analysis (FEA) (ill. 4); and the robotic production of the elements and their positioning on site. The relaxation behaviour of the finished pavilion as a result of ageing can be measured and the results used as data input for future virtual 3D models (ill. 5).

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Reiner Holzbau oder Mischbauweise? All-Timber or Mixed Forms of Construction? Andreas Cukrowicz, Anton Nachbaur-Sturm

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Holz ist zurzeit aufgrund seiner ökologischen Eigenschaften besonders gefragt. Selbst bei größeren Bauvorhaben wie im Geschosswohnungsbau wird viel mit dem Material experimentiert. Dabei zeigt sich jedoch immer wieder, dass ein reiner Holzbau schnell an seine Grenzen stößt. Die Kombination mit anderen Baustoffen kann daher eine sinnvolle Alternative darstellen. Die Frage nach Sinnhaftigkeit, Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Logik einer Konstruktion lässt sich nicht allgemeingültig beantworten, sondern muss stets in Abwägung aller Rahmenbedingungen und Vorgaben aufs Neue untersucht und überprüft werden. Während bei der reinen Holzbauweise die Vorteile vor allem im Bereich der Ökologie und Nachhaltigkeit sowie dem höheren Vorfertigungsgrad liegen, bietet die Mischbauweise Vorteile bei größeren Bauvorhaben mit mehreren Geschossen und größeren Spannweiten. Bezüglich Kosten und Planungsaufwand ist die Mischbauweise gegenüber dem reinen Holzbau tendenziell günstiger zu bewerten. Abhängig von der Nutzung und Größe und den damit zusammenhängenden gesetzlichen Vorgaben stößt der reine Holzbau in den Bereichen Brandschutz und Schallschutz früher an seine Grenzen. Bei mehreren Geschossen muss ein Holzbau oft mit einem weniger leicht brennbaren Material verkleidet werden, sodass das Konstruktionsmaterial Holz gar nicht mehr sichtbar ist. Das Potenzial, einen Niedrigenergie- oder Passivhausstandard zu erreichen, kann grundsätzlich bei beiden Konstruktionsweisen als gleichwertig betrachtet werden, da hier überwiegend die Ausbildung der Außenhülle maßgeblich ist. Der Vorteil des reinen Holzbaus liegt vor allem in den Möglichkeiten des Recyclings und der CO2Neutralität des Baustoffs Holz. Die folgenden drei Beispiele unseres Büros zeigen verschiedene Arten von Holz- bzw. Mischkonstruktionen und verdeutlichen die Zusammenhänge, die bei der Auswahl der Konstruktion eine Rolle spielen.

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Gemeindezentrum in St. Gerold Die gewählte Konstruktion lag in Anbetracht der vorgegebenen Rahmenbedingungen auf der Hand (Abb. 1). Da der Bauherr sich ein möglichst ökologisches und nachhaltiges Vorzeigeprojekt wünschte, fiel die Wahl schnell auf eine Holzkonstruktion. Auch die Möglichkeit, Holz aus dem gemeindeeigenen Wald zu verwenden, sowie die Bauaufgabe mit eher kleinteiliger Raumstruktur und geringen Spannweiten sprachen für den Baustoff. Der viergeschossige Neubau ist als kompakter Baukörper im Passivhausstandard konzipiert und energietechnisch nahezu autark. Mit Ausnahme der in Stahlbeton ausgeführten erdberührenden Außenwände wurde das gesamte Gebäude in Holzbauweise erstellt. Sowohl die tragenden Außenwände als auch sämtliche Innenwände konnten als vorgefertigte Holzelemente vor Ort versetzt werden. Auch der Liftschacht wurde in gleicher Weise aus vier massiven Holzelementen aufgestellt. Sämtliche Geschossdecken sind in Form von massiven Holzdielen ausgeführt. Die Dachkonstruktion besteht aus einer Holzbalkendecke mit hinterlüftetem Flachdach, das für Wartungsarbeiten zugänglich ist. Musikhaus in Röthis Ursprünglich hatten wir auch für das dreigeschossige Musikhaus in Röthis eine reine Holzkonstruktion geplant (Abb. 2, 3). Die spezielle Bauaufgabe als Musikprobelokal in Kombination mit einem Café erforderte jedoch im Laufe der Planung aus Schallschutzgründen eine Änderung des konstruktiven Konzepts. Die tragende Konstruktion besteht aus einem Untergeschoss in Massivbauweise; auch der Lift- und Installationskern mit aussteifender Wirkung sowie die Decke über dem Erdgeschoss sind in Stahlbeton ausgeführt. Unsichtbar in die Außen- und Zwischenwände integrierte Stahlstützen übernehmen die vertikale Lastabtragung in der Erdgeschossebene. Die Ausführung der obersten Geschossdecke als Holzbalkenkonstruktion ermöglichte die Führung von

größeren Installationsquerschnitten für die Belüftung des Musikprobesaals. Zusätzlich werden die Deckenhohlräume als Tiefenabsorber für die Optimierung der Raumakustik aktiviert. Sämtliche Außenwände sind als vorgefertigte Holzelemente ausgebildet, im Obergeschoss wurden diese tragend ausgeführt. Aus Schallschutzgründen erhielt das Dach eine stärkere Kiesschüttung. Wohnanlage Lerchenpark in Lauterach Aus wirtschaftlichen Gründen haben wir für die Wohnanlage Lerchenpark eine Mischbauweise gewählt. Die tragende Konstruktion der fünf dreigeschossigen Häuserzeilen besteht aus massiven Stahlbetondecken mit eingelegten Lüftungsrohren sowie Stahlstützen in Fassadenebene und in den Zwischenwandbereichen. Die tragenden Innenwände zur Tiefgarage und zum Untergeschoss sind massiv in Stahlbeton ausgeführt, wobei deren Auflager zur Untergeschossdecke zur thermischen Optimierung auf einzelne Auflagerpunkte reduziert sind. Auch die Treppenhäuser und Liftkerne sind massiv ausgebildet und übernehmen die statische Aussteifung der Gebäude. Die Außenwände bestehen aus vorgefertigten, eingeschossigen Holzelementen. Ein wesentliches Argument für die Mischbauweise war neben der Wirtschaftlichkeit, dass die speziell im Wohnungsbau erforderlichen Schallschutzanforderungen zwischen den einzelnen Geschossen einfacher umzusetzen sind als bei einer reinen Holzkonstruktion. Ein weiterer Vorteil lag im Erreichen größerer Spannweiten bei gleichzeitig geringerer Konstruktionshöhe. Auch ließen sich die vorgeschriebenen Brandschutzanforderungen mit der gewählten Mischbauweise problemlos erfüllen: Die zur vertikalen Lastabtragung der Fassade notwendigen Stahlstützen sind hinter einer raumseitigen Beplankung in die innen liegende Installationsebene der Außenwand integriert; dadurch konnte auf einen Brandschutzanstrich verzichtet werden. DETAIL 04/2011

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Andreas Cukrowicz begann die Zusammenarbeit mit Anton Nachbaur-Sturm bereits während seines Studiums in Wien und gründete 1996 zusammen mit ihm das Büro Cukrowicz Nachbaur Architekten in Bregenz. 2005 – 2011 war er Präsident der Zentralvereinigung der Architekten Österreichs im Landesverband Vorarlberg, von 2012 – 2013 Gastprofessor am Masterstudiengang Entwerfen an der TU München. Cukrowicz ist Mitglied verschiedener Gestaltungsbeiräte.

Andreas Cukrowicz began collaborating with Anton Nachbaur-Sturm during their studies in Vienna, and together they founded Cukrowicz Nachbaur Architekten in 1996 in Bregenz. In 2005 – 2011 he served as President of the Central Association of Austrian Architects for the state of Voralberg. In 2012 – 2013 he was Visiting Professor for Design in the Masters course at the TU Munich. Cukrowicz is a member of several design advisory committees.

Anton Nachbaur-Sturm begann die Zusammenarbeit mit Andreas Cukrowicz bereits während des Studiums in Wien und gründete 1996 zusammen mit ihm das Büro Cukrowicz Nachbaur Architekten in Bregenz. NachbaurSturm ist Mitglied verschiedener Gestaltungsbeiräte und des Unabhängigen Sachverständigenrates Vorarlberg.

Anton Nachbaur-Sturm began collaborating with Andreas Cukrowicz during their studies in Vienna, and together they founded Cukrowicz Nachbaur Architekten in 1996 in Bregenz. Nachbaur-Sturm is a member of several design advisory committees as well as the independent expert advisory council for the state of Vorarlberg.

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Gemeindezentrum in St. Gerold, 2008 Architekten: Cukrowicz Nachbaur Architekten 2, 3 Musikhaus in Röthis, 2010 Architekten: Cukrowicz Nachbaur Architekten

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The application of any form of construction is dependent on the context and purpose. The advantages of all-timber construction, for example, lie primarily in the realm of ecology and sustainability, as well as in the greater degree of prefabrication that is possible. Timber construction has its limits, however, when it comes to fire protection and sound insulation. Mixed forms of construction are advantageous in larger projects in allowing several storeys and greater spans to be implemented. In addition, mixed forms tend to be more economical in terms of design and building costs. The two forms are more or less the same when it comes to complying with low-energy and passive-building standards. All important in that respect is the design of the outer skin. The advantage of all-timber construction lies principally in the scope it allows for recycling and in the CO2 neutrality of the material. The following three examples show the potential of different kinds of timber and mixed forms of construction.

Community Centre in St Gerold In view of the existing constraints, it was the clients’ wish to create a model community centre in St Gerold, Austria, that would be as environmentally sustainable as possible. An all-timber structure was chosen, for which it was possible to use the local authority’s own wood in conjunction with a small-scale spatial structure and small spans. The compact four-storey volume has a passive-energy form of construction and is virtually self-sufficient in its energy supply. Apart from the use of reinforced concrete for the external walls where these are in contact with the earth, the entire building has a timber structure. The other load-bearing external walls and all internal walls consist of prefabricated timber units. In addition, four solid timber elements were used for the lift shaft. The floors are in a vertically stacked plank construction; the flat roof was built with solid timber beams. The roof is designed to bear foot traffic for maintenance purposes.

Community Centre in St Gerold, 2008; architects: Cukrowicz Nachbaur Architects 2, 3 House of Music in Röthis, 2010; architects: Cukrowicz Nachbaur Architects

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House of Music in Röthis This three-storey building was originally planned as an all-timber construction, but changes had to be made to meet the special needs of a music rehearsal centre (combined with a cafe), primarily for reasons of sound insulation. The load-bearing elements of the basement storey as well as the slab over the ground floor are in concrete, as are the lift and services core, which has a bracing function. At ground floor level, vertical loads are borne by steel columns concealed in the external and intermediate walls. The timber-beam construction of the uppermost floor allowed larger service runs to be laid for the ventilation of the rehearsal space. In addition, the voids in the floors act as bass absorbers and optimise the spatial acoustics. Prefabricated timber elements were used for all external walls, which were executed in a load-bearing form on the upper floor. A thicker bed of gravel was laid on the roof for sound-insulation purposes. Lerchenpark Housing in Lauterach For this development, a mixed form of construction was chosen for economic reasons. The load-bearing structure of the five threestorey housing tracts consists of concrete floors with integral ventilation ducts, and steel columns in the outer and intermediate walls. The load-bearing internal walls in the basement and underground garage are also in a solid form of construction, although the bearings for the floor slab on top are restricted to specific points in order to optimise thermal transmission between floors. The staircases and lift cores were executed in concrete and serve to brace the building. The external walls consist of prefabricated storey-height timber elements. Apart from economic considerations, an important argument in favour of mixed forms of construction – especially in housing – is the sound insulation between floors. It is not so easy to implement this with all-timber structures. In addition, mixed forms of construction allow greater widths to be spanned with a smaller structural depth. It is also simpler to achieve the necessary fire protection.

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Schnitte Maßstab 1:20 Sections scale 1:20 1

Gemeindezentrum in St. Gerold

Musikhaus in Röthis

Community Centre in St Gerold

House of Music in Röthis

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Bitumenbahn zweilagig, Schalung Fichte 27 mm, Hinterlüftung, Unterkonstruktion Holz 500 mm, PE-Folie, Schalung Fichte 27 mm, Gefällebildung Kantholz 40 – 230 mm, Dämmung Holzfaser Kantholz Fichte 100 /180 mm, Dämmung Holzfaser Holzbalken 220/100 mm, Dämmung Holzfaser Schalung Fichte 27 mm, Dampfbremse PE-Folie Installationsebene 110 mm, Akustikdämmung Schafwolle 30 mm, Rieselschutzvlies schwarz Lattung Weißtanne unbehandelt 40/36 mm Schalung Weißtanne sägerau 30/50 –120 mm Lattung Fichte schwarz gestrichen 30/50 mm Konterlattung, Hinterlüftung Fichte 30/50 mm Windpapier schwarz, Schalung Fichte 25 mm, Pfosten Fichte 60/125 mm, Dämmung Holzfaser, Schalung Fichte 25 mm Pfosten Fichte 60/200 mm, Dämmung Holzfaser, Schalung Fichte 25/80 –150 mm Dampfbremse PE-Folie, Lattung Fichte, dazwischen Installationsebene 40 mm mit Dämmung Schafwolle Schalung Weißtanne Nut/Feder 20/50 –120 mm Riemenboden Weißtanne sägerau 27/80 –100 mm Polsterhölzer 62 mm, dazwischen Splittschüttung Trittschalldämmung Holzfaser 30 mm Brettstapelholz 220 mm, Installationsebene Schalldämmung Schafwolle 40 mm Gipsfaserplatte 15 mm, Installationsebene 26 mm Akustikdämmung Schafwolle 30 mm Rieselschutzvlies schwarz Lattung Weißtanne unbehandelt 40/35 mm two-layer bituminous seal; 27 mm softwood boarding 500 mm timber supporting structure/ventilating layer polythene sheeting; 27 mm softwood boarding 40 –230 mm timbers to falls/wood-fibre insulation 100/180 mm softwood beams/wood-fibre insulation 100/220 mm softwood beams/wood-fibre insulation 27 mm softwood boarding; polythene vapour-retarding layer; 110 mm services layer; 30 mm sheeps’ wool acoustic insulation; black mat as moisture protection; 36/40 mm silver-fir strips, untreated 30/50 –120 mm sawn silver-fir strip cladding 30/50 mm softwood battens painted black 30/50 mm softwood counterbattens/ventilating layer black windproof paper; 25 mm softwood boarding 60/125 mm softwood posts/wood-fibre insulation 25 mm softwood boarding 60/200 mm softwood posts/wood-fibre insulation 25/80 –150 mm softwood boarding polythene vapour-retarding layer; softwood battens/ 40 mm services layer and sheeps’ wool insulation 20/50–120 mm silver-fir t. + g. boarding 27/80–100 mm sawn silver-fir strip flooring 62 mm wood bearers in layer of chippings 30 mm wood-fibre impact-sound insulation 220 mm vertically stacked plank floor; services layer 40 mm sheeps’ wool sound insulation 15 mm gypsum fibreboard; 26 mm services layer 30 mm sheeps’ wool acoustic insulation black mat as moisture protection 35/40 mm silver-fir strips, untreated

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Kies 80 mm, Abdichtung bituminös 12 mm Dämmung Steinwolle 80 mm, Gefälleplatten Steinwolle 50 –170 mm, Dampfsperre Dreischichtplatte 20 mm, Schalung 32 mm Balken Brettschichtholz 200/560 mm, dazwischen Dämmung Mineralfaser 100 mm auf Dreischichtplatte 20 mm sowie fünf HelmholtzResonatoren abgehängte Decke: Holzlattung 60/45 mm, Holzlattung 60/40 mm, dazwischen Dämmung Schafwolle 40 mm, Vlies schwarz Holzwerkstoffplatte furniert, gelocht 15 mm Holzschindeln dreilagig Rauspundschalung 24 mm Lattung 30/60 mm,Hinterlüftung Weichfaserplatte 50 mm Pfosten-Riegel-Konstruktion 180 mm, dazwischen Dämmung Steinwolle 2≈ 90 mm Bretterschalung 20 mm, Dampfbremse Luftraum, Dämmung Schafwolle 40 mm Holzwerkstoffplatte furniert 20 mm Vollholzparkett Douglasie geschliffen, geölt Zementheizestrich 70 mm, Trennlage Trittschalldämmung 30 mm Ausgleichsschicht Splittschüttung 50 mm Stahlbetondecke 270 mm Installationebene 250 mm abgehängte Decke: Akustikdämmung Schafwolle 40 mm, Vlies schwarz Holzwerkstoffplatte furniert, gelocht 15 mm 80 mm bed of gravel; 12 mm bitum. sealing layer 80 mm rock-wool insulation 50 –170 mm rock-wool slabs to falls; vapour barrier 20 mm three-ply lam. sheeting; 32 mm boarding 200/560 mm lam. timber beams with 100 mm mineral-fibre insulation between; 20 mm three-ply lam. sheeting and five Helmholtz resonators 45/60 mm wood battens; 40/60 mm wood battens with 40 mm sheeps’ wool insulation between black felt matting; 15 mm perforated, veneered composite wood boarding double-lapped wood shingles 24 mm sawn t. + g. boarding; 30/60 mm battens/ ventilated cavity; 50 mm softboard 180 mm post-and-rail structure with 2≈ 90 mm rock-wool insulation between 20 mm wood boarding; vapour-retarding layer ventilated cavity 40 mm sheeps’ wool insulation 20 mm veneered composite wood boarding wrot Douglas fir parquet, oiled 70 mm screed around heating runs separating layer; 30 mm impact-sound insulation 50 mm levelling layer of chippings 270 mm reinforced-concrete floor slab 250 mm services layer suspended soffit: 40 mm sheeps’ wool acoustic insulation; black felt 15 mm perforated, veneered composite wood boarding

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Wohnanlage in Lauterach Lerchenpark Housing in Lauterach 7

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Dachaufbau: Begrünung extensiv 80 mm Abdichtung Polyolefin Wärmedämmung EPS 2≈ 180 mm Dampfsperre Bitumen Stahlbetondecke im Gefälle 250 –350 mm Putz Fassadenaufbau: Schalung Lärche sägerau 27/95 mm Traglattung 40/60 mm Konterlattung 25/60 mm Windpapier UV-beständig MDF-Platte 16 mm Holzständer-Riegel-Konstruktion 240/60 mm, dazwischen Dämmung Mineralwolle 2≈ 120 mm OSB-Platte 18 mm, Dampfbremse Installationsebene: Wärmedämmung Mineralwolle 100 mm, dazwischen Stahlprofil fi 50/50/6 mm Beplankung Gipskarton 15 mm Deckenaufbau: Dreischichtparkett 15 mm Zementheizestrich 65 mm PE-Folie Trittschalldämmung EPS 20 mm Wärmedämmung EPS 50 mm Stahlbetondecke 250 mm Silikatputz

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roof construction: 80 mm extensive planting layer polyolefin sealing layer 2≈ 180 mm exp. polystyrene thermal insulation bituminous vapour barrier 250 – 350 mm reinforced concrete roof slab to falls plastered soffit facade construction: 27/95 mm sawn larch boarding 40/60 mm battens 25/60 mm counterbattens UV-resistant wind-diffusing building paper 16 mm medium-density fibreboard 60/240 mm wood post-and-beam construction with 2≈ 120 mm mineral-wool insulation between 18 mm oriented-strand board vapour-retarding layer services layer: 100 mm mineral-wool thermal insulation between 50/50/6 mm steel U-sections 15 mm gypsum plasterboard floor construction: 15 mm three-layer parquet 65 mm screed around heating runs polythene separating layer 20 mm exp. polystyrene impact-sound insulation 50 mm exp. polystyrene thermal insulation 250 mm reinforced-concrete floor slab silicate plaster

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Vorgefertigtes Bauen mit Holz Prefabricated Construction with Wood Arthur Schankula

Arthur Schankula leitet seit 2003 das Architekturbüro Schankula Architekten und beschäftigt sich neben seiner Planungstätigkeit als Architekt mit der Entwicklung und Anwendung von Holzbausystemen für Sanierung und Neubau. Since 2003, Arthur Schankula has headed the office of Schankula Architects. In addition to his design work as an architect, he is concerned with the development and application of timber building systems for both refurbishment and new construction.

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Holz eignet sich in besonderer Weise für die Vorfertigung – es ist leicht, besitzt eine hervorragende Tragfähigkeit und lässt sich einfach be- und verarbeiten. Bereits vor Jahrhunderten wurden Wände und Decken von Fachwerkhäusern oder ganze Dachstühle auf dem Reiß- oder Schnürboden »abgebunden«, d. h., sie wurden auf dem Boden vollständig für den Zusammenbau in der Höhe vorbereitet. Heute sind neben Stützen, Sparren, Trägern etc. auch komplette Wand-, Decken- und Fassadenelemente üblich. Auch gibt es immer wieder Ansätze, ganze Raumeinheiten vorzufertigen. Von besonderer Bedeutung bei zusammengesetzten Bauteilen sind die Beplankungen. Seit den 1920er-Jahren werden dafür Sperrholzund Spanplatten verwendet, sogenannte Holzwerkstoffe, oder Gipskarton- und Gipsfaserplatten, die in Kombination mit Mineralwolle- und Holzfasermatten die ideale Ergänzung hinsichtlich Brand-, Schall- und Wärmeschutz bilden. Je komplexer Bauteile werden, z. B. Wandtafeln mit aufwendigen Schichtaufbauten, desto wichtiger sind optimale Fertigungsbedingungen. Diese können nur witterungsunabhängige Werkhallen mit entsprechender technischer Ausstattung bieten. Die immer größer werdenden Bearbeitungsmaschinen lassen sich nicht einfach auf der Baustelle einrichten, daher sollten die Bauteile im Werk zusammengesetzt und dann auf die Baustelle transportiert werden. Dies ist problemlos möglich, solange die Grenzen für Transport und Montage eingehalten werden. Moderner raumbildender Holzbau: Tafelbau Beim Tafelbau kommen ganze Wände und Wand- oder Deckenelemente zum Einsatz, die mit Schrauben, Nägeln und Dübeln kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Sie sind je nach Vorfertigungsgrad bereits beplankt, gedämmt und mit Installationen und/oder Fenstern und Türen versehen. Die tragenden Elemente werden als Holzrahmenbau oder Massivbau hergestellt und bestehen aus Kanthölzern und /oder sogenannten Halbzeugen wie z. B. Leimholz, keilverzinkten Endlos-Trägern, zusammengesetz-

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ten Doppel-T-Trägern, Kastendeckenelementen, Brettsperrholzplatten (Abb. 2) oder keilverzinkten Endlosplatten aus Brettsperrholz. Da Tafelelemente zugleich den Raumabschluss bilden, müssen sie auch die hohen Standards in Bezug auf Wärme-, Schallund Brandschutz und vor allem die besonderen Anforderungen an die Dichtigkeit erfüllen. Gerade der mehrschichtige Aufbau bietet die Möglichkeit, auf projektbezogene Anforderungen einzugehen und sie diesbezüglich zu optimieren. Wichtig ist dabei auch, mit einfachen Konstruktionen und schnell auszuführenden Verbindungen die Kosten niedrig zu halten. Meist erfolgt dies mit linearen Schraubverbindungen, die gewährleisten, dass die Fugen auf ganzer Länge geschlossen sind. Der Vorfertigungsgrad kann besonders bei Wänden sehr hoch sein. Bei WC-Anlagen z. B. können Tafelelemente in Rahmenbauweise mit einer komplett vormontierten Sanitärinstallation und Leerrohren für Elektroleitungen eingebaut werden. Auf der Baustelle erfolgt nur noch der Anschluss an die Hauptstränge. Bei Außenwänden sind fertiggestellte Oberflächen und bereits eingebaute Fenster aufgrund der besseren Arbeitsbedingungen (Abb. 16 –18) in der Halle sehr sinnvoll. So wird ein Maximum an Ausführungsqualität erreicht, die jeder Fertigung auf der Baustelle weit überlegen ist.

se mit hervorragenden Schalldämmwerten. Eine weitere Verbesserung lässt sich mit einer doppelten Ausbildung wie bei Wohnungstrennwänden erreichen. Werden diese Wände als Außenwand eingesetzt, sind die Ständer auf die erforderliche Dämmstärke abzustimmen. Die außenseitige Beplankung erfolgt dann z. B. mit einer 2 cm starken und druckfesten Holzfaserdämmplatte, die mit einer diffusionsoffenen Fassadenbahn abgedeckt wird. Hierauf sind hinterlüftete Schalungen oder Fassadenplatten möglich, auch armierter Putz. An der Innenseite der Außenwand trennt eine Dampfbremse Dämmung und Beplankung. Da diese nicht wirklich dicht durchdrungen werden kann, ist bei Installationen mittels Konterlattung die Einführung einer Installationsebene nötig. Die Zwischenräume können gedämmt werden, sodass sich die Tiefe der Fassadenständer um dieses Maß reduzieren lässt. Somit geht kein Innenraum verloren. Bei Decken lassen sich z. B. mehrere Tragbalken mit Platten, die als Sekundärträger fungieren, zu einem Element verbinden. Bei geschlossenen Kastendecken (Abb. 2, 6) werden die Hohlräume gedämmt oder aus Schallschutzgründen mit Sand- oder Kiesschüttungen gefüllt. Diese Wände oder Decken bilden steife Scheiben und können daher auch Windlasten aufnehmen.

Holzrahmenbau Auch mit dem Konstruktionsprinzip des Holzrahmenbaus lassen sich Holztafeln fertigen (Abb. 2). Hierbei sind auf einer Schwelle Ständer aufgesetzt, die am oberen Ende ein sogenanntes Rähm zusammenhält. Dieses Ständerwerk wird beidseitig, meist mit Gipsplatten, beplankt und die Zwischenräume mit Mineral- oder Holzfaserdämmung ausgefacht. Den Abstand der Stiele bestimmt die Standardbreite der Platten. Diese werden meist in zwei Lagen aufgebracht, um die entsprechende Biegesteifigkeit bzw. Scheibenwirkung zu erreichen. Die Gipsplatten schützen die Konstruktion gegen Brandeinwirkung und verhindern in Verbindung mit der Ausfachung aus Mineralwolle das Durchbrennen der Wand – eine Bauwei-

Massive Bauelemente in Blockständer- und Brettstapelbauweise Eine Sonderform des Rahmen- oder Ständerbaus sind Brettstapel- und Blockständerwände, bei denen rechteckige oder quadratische Hölzer dicht nebeneinanderstehen. Aufgrund ihrer Masse können diese Elemente Wärme und Feuchte besser speichern und wesentlich höhere Lasten abtragen als Ständerkonstruktionen. Zur Aussteifung und Fixierung der losen Blockständer ist auch hier eine Beplankung (Abb. 7, 10) notwendig. Bei Außenwänden sind Dämmstärken bis zu 24 cm erforderlich, die mit einer hinterlüfteten Konstruktion verkleidet werden können. Bei druckfester Isolierung ist auch das Aufbringen eines armierten Putzes möglich. In diesem Fall sind die Dämm-

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energetisch sanierte Fassade eines Wohngebäudes, Bad Aibling, 2008; Architekten: Schankula Architekten/Diplomingenieure Elemente der Holztafelbauweise achtgeschossiges Wohn- und Bürogebäude aus vorgefertigten Holzelementen, Bad Aibling, 2012; Architekten: Schankula Architekten/Diplomingenieure

Brettstapeldecke / Stacked-plank floor

Brettsperrholzdecke / Laminated cross-boarded floor

Kastendecke / Coffered floor

Brettstapelwand / Stacked-plank wall

Brettsperrholzwand / Laminated cross-boarded wall

Holzrahmenbauweise / Timber-frame construction

Housing facade in Bad Aibling, 2008, that has undergone an energetic refurbishment; architects: Schankula Architekten/Diplomingenieure Elements used in wood-panel construction Eight-storey timber housing and office building in Bad Aibling, 2012; architects: Schankula Architekten/Diplomingenieure

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platten geklebt. Solche Aufbauten mit Wandstärken bis zu 42 cm verbrauchen mehr Grundrissfläche als Außenwände in Ständerbauweise, die bei gleicher Dämmwirkung um 10 – 12 cm dünner sein können. In innerstädtischen Lagen kann dies ein Entscheidungskriterium sein, da sich die Nutzfläche entsprechend verringert. Brettstapeldecken (Abb. 2) bestehen aus in Tragrichtung angeordneten stehenden Brettern bzw. Bohlen, die miteinander vernagelt bzw. verleimt oder mittels Hartholzdübeln zu Brettstapeln verbunden sind. Auf der Baustelle werden sie dicht nebeneinander montiert und mit Werkstoffplatten zu Scheiben verbunden. Auch hier ist die gute Speicherwirkung hervorzuheben. Nicht verschwiegen sei allerdings, dass hinsichtlich Schallschutz bei massiven Wänden mit Vorsatzschalen und bei Decken mit Splittschüttungen (Abb. 10) nachgebessert werden muss. Die Raumakustik optimieren profilierte Fugen zwischen den Brettern an den Deckenuntersichten. Besonders leistungsfähig sind diese Elemente, wenn in den Fugen zusätzlich Holzfaserstreifen eingelegt werden (Abb. 4).

Dichtigkeit von Holzkonstruktionen Fugen in Wandecken und bei Deckenübergängen müssen abgedichtet sein, damit keine Innenluft in die Konstruktion von Außenwänden dringt und dort Feuchteschäden verursacht oder Rauch im Brandfall von einer Nutzungseinheit in die andere gelangt. Dies wird erreicht durch das Verkleben der bereits in die Elemente eingebauten Dichtbahnen, den Einbau von Kompribändern (Abb. 10) oder das Verspachteln der Ecken bei Gipsplatten. Eine flächige Abdichtung von Decken lässt sich am besten mit kaltverschweißten bituminösen Dichtbahnen erzielen, die direkt nach dem Verlegen der Holzelemente auf-

gebracht werden und damit zunächst die Notabdichtung in der Bauphase gewährleisten. Mit dem Anschluss an aufgehende Wände wird die Decke luft- und rauchdicht und schützt darunterliegende Räume bei Wasserschäden. Kunststofffolien oder Fassadenbahnen (Abb. 14) eignen sich ebenfalls zur Rauchabschottung. Energetische Sanierung von Fassaden Die präzise Vorfertigung von Holzelementen ermöglicht auch die Sanierung von Fassaden bestehender Gebäude im bewohnten Zustand. Der Eingriff lässt sich von außen sehr schnell und ohne größere Störungen realisieren. Die Zielgruppe für eine bauliche

Massive Bauelemente aus Brettsperrholz Elemente aus Brettsperrholz (Abb. 2, 13), auch Kreuzlagenholz genannt, zählen zu den massiven Bauteilen aus Holz. Sie bestehen aus kreuzweise aufeinandergeleimten Schichten dicht nebeneinanderliegender Bretter. Auf diese Weise entstehen Platten unterschiedlicher Stärke, die mit einer Keilzinkverleimung in jeder transportierbaren Größe hergestellt werden können. Ausgefräste Öffnungen und Gipskartonbeplankungen lassen sich im Werk vorfertigen. Wände aus Brettsperrholz sind hoch tragfähig. Daher erweisen sie sich, neben der Blockständerwand, bei höheren Gebäuden in den unteren Geschossen als sinnvoll. Massive Bauteile aus Holz haben einen wesentlich höheren Rohstoffverbrauch als der Rahmenbau. Mittelfristig ist davon auszugehen, dass der Holzbau weiter zunimmt und eines Tages auch die Ressource Holz knapper wird. Spätestens dann ist diese Bauweise neu zu überdenken. 3

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Schulgebäude, Bad Tölz, 2013; Architekten: Schankula Architekten/Diplomingenieure Außenwand mit Deckenauflager und tragende Innenwand, Schnitte Maßstab 1:20 5, 6 Schulmensa, München, 2010; Architekten: Schankula Architekten/Diplomingenieure Geschossdecke aus Kastenelementen Schnitte Maßstab 1:20

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Geschossdecke in Hybridbauweise: Stahlfaserbeton, Brettstapeldecke profiliert (zur Verbesserung der Akustik) b Fassadenprofil Brettschichtholz c Holzschalung nicht hinterlüftet d Brandschott der Fassade, Blechwinkel geschossweise umlaufend b

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School in Bad Tölz, 2013; architects: Schankula Architekten/Diplomingenieure external wall with floor bearing; and load-bearing internal wall, sections scale 1:20 5, 6 School refectory in Munich, 2010; architects: Schankula Architekten/Diplomingenieure intermediate floor consisting of coffered elements sections scale 1:20

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Decken mit großen Spannweiten Decken aus Kastenelementen (Abb. 2, 6) sind für große Spannweiten besonders

Floor in hybrid form of construction: steel-fibrereinforced concrete and stacked-plank slabs with shaped sections (to improve acoustics) b Laminated-timber facade section c Wooden boarding (not rear-ventilated) d Fire division in facade: peripheral metal section around block on each floor

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und energetische Instandsetzung ist in erster Linie der Geschosswohnungsbau mit Lochfassaden aus den 1920er- bis 1970erJahren. Die vorgefertigten Fassadentafeln ähneln der Rahmenbauweise von Außenwänden, die innere Gipsbeplankung fehlt jedoch. Die Elemente sind so breit wie die Nutzungseinheit dahinter, die maximale Produktionslänge endet bei 12 m. Die Tafeln werden ohne die Verwendung eines Gerüsts auf vorbereitete Konsolleisten aufgesetzt und vom Hubsteiger aus mit der Bestandswand verschraubt. Voraussetzung dafür ist ein exaktes Aufmaß, aus dem ein 3DModell am Computer erstellt wird. Darauf basiert die Planung des Architekten und der ausführenden Firmen. Zum ersten Mal konnten wir diese Technik zusammen mit der Holzbaufirma Huber & Sohn 2008 in Bad Aibling anwenden (Abb. 1). Die fertige Oberfläche ist dabei frei wählbar. Vorgehängte Fassaden bieten sich für die Herstellung kompletter Wandbauteile an. Zudem kann besonders die haptische Qualität einer Holzoberfläche die zuvor oftmals abweisende Gebäudehülle aufwerten. Auch für die gebäudetechnische Ausstattung eröffnen sich viele Möglichkeiten, z. B. mit einer Lüftungs- oder Kollerktorfassade.

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falls geringer als bei vergleichbaren Stahlbetonkonstruktionen.

geeignet. Die Tragwirkung lässt sich durch das Verleimen der oben und unten aufgebrachten Plattenwerkstoffe deutlich erhöhen. Dabei handelt es sich um Furnierschichtholzplatten, deren Maserung bei den meisten Lagen in Richtung der Kraftbeanspruchung verläuft. Bei einer Deckenstärke von 40 cm und einer Flächenlast von 3,5 bis 5 kN/m2 sind Spannweiten bis zu 10 m möglich – bei einem deutlich geringeren Gewicht als bei entsprechenden Betondecken. Ähnliche Spannweiten lassen sich mit sogenannten Hybridkonstruktionen (Abb. 4) erreichen, d. h. mit Holzmassivplatten (Brettstapel oder Brettsperrholz) oder Holzbalken als Zugzone mit einer Oberlage aus Beton als Druckzone, die eine statische Einheit bilden. Die kraftschlüssige Verbindung beider Materialien erfolgt durch in das Holz eingefräste Kerven, in die der Beton eingreift, oder durch in das Holz eingeschraubte Stahldübel. Bei ebenfalls 10 m Spannweite und entsprechender Last liegen die Materialstärken für das Holz bei 22 – 25 cm und für den Stahlbeton bei 14 –15 cm. Daraus resultiert eine Gesamtstärke von 36 – 40 cm. Diese Deckenelemente können mit anschließendem Fugenverguss vorgefertigt montiert oder auf der Baustelle mit Ortbeton ergänzt werden. Beide Varianten garantieren eine zügige Montage. Das Eigengewicht der Holz-Beton-Decke ist eben-

Holzbaukonzept für Schulbauten Ihre statischen Eigenschaften prädestinieren die genannten Deckensysteme für den Einsatz in Versammlungsstätten. Beim Neubau einer Schulmensa haben wir Decken aus Kastenelementen – 2,40 m breit, bis zu 12,80 m lang und mit Spannweiten bis zu 11 m – verwendet (Abb. 5, 6). Diese lagern auf Stahlstützen mit dazwischenliegenden, vorgefertigten Fassadenteilen. Bei den innere Trennwänden handelt es sich um Tafelelemente in Rahmenbauweise, die auch die Gebäudeaussteifung übernehmen. Die Installationswände in den Sanitärbereichen wurden mit allen Wasser- und Abwasserleitungen sowie Leerrohren für Elektroleitungen auf die Baustelle geliefert. Vor Ort erfolgte nur noch der Anschluss an die Hauptstränge. Die tragenden Zwischenwände bestehen aus Brettsperrholzelementen, die einseitig mit einer Schallschutzvorsatzschale versehen sind. Das Gebäude erfüllt das Kriterium der feuerbeständigen Bauweise (F90 B). Ein Montagetrupp kann in dieser Bauweise bis zu 1500 m2 Rohbaufläche in mehreren Geschossen übereinander in einer Arbeitswoche bzw. einen Schulerweiterungsbau mit 15 Klassenräumen in zwei Wochen aufstellen. Der Ausbau verläuft dann mit weit weniger Störung und Gefähr-

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Kastendecke aus Furnierschichtholzplatten und Trägern aus Brettschichtholz, dazwischen Mineralwolle f Akustikelement: MDF-Platte geschlitzt mit Akustikvlies und Polyesterabsorber g Schichtstoffplatte hinterlüftet

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Coffered floor consisting of laminated timber sheeting and laminated timber beams with mineral wool between Acoustic elements: medium-density fibreboard slabs, slit and with acoustic mat and polyester absorber Laminated panel, rear-ventilated

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7–10 achtgeschossiges Wohn- und Bürogebäude aus Holz, Bad Aibling, 2012; Architekten: Schankula Architekten/Diplomingenieure 7 Außenecke mit Schalung Nut und Feder, Maßstab 1:20 8 Wohnungsgrundriss Dreispänner, ohne Maßstab 9 Brandschott der Fassade, Blechwinkel geschossweise umlaufend 10 Außenwand und Wohnungstrennwand mit Deckenauflagern, Maßstab 1:20 7–10 Eight-storey timber housing and office block in Bad Aibling, 2012; architects: Schankula Architekten/Diplomingenieure 7 External corner with tongued-and-grooved boarding, drawings scale 1:20 8 Three-unit housing floor plan, not to scale 9 Fire division in facade: peripheral metal section around block on each floor 10 External wall and partition wall between dwellings with floor bearings, drawings scale 1:20

dung der Schüler. Der Bau der Schulmensa mit großer Lehrküche dauerte ab Bodenplatte bis Bezug lediglich drei Monate. Achtgeschossiges Wohn- und Bürogebäude Blockständerwände und Decken aus Brettsperrholzplatten sind die Basis für ein achtgeschossiges Gebäude aus Holz in Bad Aibling (Abb. 3). Das Baukonzept wurde zusammen mit den Firmen bauart sowie Huber & Sohn entwickelt. Deutsche Bauordnungen begrenzen Holzbauten auf fünf Geschosse, daher galt es zunächst, die Machbarkeit zu klären. Ein umfassend abgestimmtes und ganzheitliches Brandschutzkonzept ließ gesetzliche Abweichungen zu, wobei eine feuerbeständige Bauweise in F90 B für alle tragenden Teile außer Frage stand. Zwingend gefordert wurde ein Treppenhaus aus Stahlbeton (Abb. 15), das gleichzeitig die Aussteifung des Gebäudes übernimmt. Die kurzen Giebelwände und dazu parallele Innenwände sind daher tragend ausgebildet und geben so die Deckenspannrichtung vor. Dies ermöglicht flexible Grundrisse (Abb. 8) in den Geschossen, die sich auch in der Fassade zeigen, was mit nicht tragenden Außenwänden an den Längsseiten (Abb. 7) problemlos möglich war. Bei den vorgefertigten Wandelementen sind bei der Montage bereits die Fenster und die Sichtschalung (Abb. 15) angebracht. Die Holzverkleidung mit Nut und Feder ist nicht hinterlüftet und

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Holzschalung nicht hinterlüftet, Fassadenbahn, Dämmung Steinwolle, Winddichtung Blockständerwand beidseitig beplankt, Gipsfaser 18 mm, nicht tragend (Längswand) Blockständerwand beidseitig beplankt, Gipsfaser innenseitig 2≈ 18 mm, tragend (Stirnwand)

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Wooden boarding, not rear-ventilated; facade sealing layer; rock-wool insulation; windproof layer Block-stud wall with lining on both faces; 18 mm gypsum fibreboard; non-load-bearing long wall Block-stud wall lined on both faces; 2≈ 18 mm gypsum fibreboard on inside face; load-bearing end wall

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wird geschossweise von einem durchlaufenden Metallwinkel (Abb. 9, 10), der 3 cm übersteht, unterbrochen – dies verhindert eine Brandweiterleitung über die Fassade. Die Massivholzwände im Inneren sind beidseitig beplankt (Abb. 10) und erfüllen so die statischen Anforderungen und den Brandschutz. Um bei acht Geschossen Setzungen an den Auflagern zu verhindern, sind bei den Wänden Schwelle und Rähm als Furnierschichtholz ausgeführt. Bei den Deckenplatten aus Brettsperrholz (Abb. 13) wurden im Abstand von etwa 50 cm Bohrungen (Abb. 11) vorgenommen, die mit Beton vergossen wurden. Somit stehen die Wände nicht auf den Decken, sondern auf den Betonsockeln, deren Verformung nicht relevant ist. Setzungen sind damit ausgeschlossen. Da es sich beim Holzbau um eine leichte Bauweise handelt, galt es noch die horizontalen Windkräfte abzutragen. Dies geschieht über geschossweise verbundenen Stahlstange in den Innenwänden, die die Zugkräfte in die Fundamente einleiten (Abb. 12). Der gesamte Holzbau wurde in 16, das Treppenhaus aus Betonfertigteilen in 15 Arbeitstagen errichtet. Arbeitsweise/Fazit Die Vorfertigung mit Holz setzt eine hohe Planungsdisziplin voraus. Die Wand- und Deckenteile kommen quasi fertig auf die Baustelle und sind nicht mehr veränder- oder anpassbar. Elemente verschiedener Gewerke

werden zum Teil parallel gefertigt, somit entfällt auch das sonst übliche Maßnehmen auf der Baustelle. Das erfordert eine Fertigung und Montage mit sehr geringen Toleranzen. Im Gegenzug erhält man eine hohe Ausführungssicherheit mit einem geringeren Maß an Unwägbarkeiten. Voraussetzung hierfür ist die Prüfung und Freigabe der Werkstattplanung durch den Architekten, den Tragwerksplaner und die Fachplaner aller Technikgewerke. Ein wesentlicher Teil der Bauüberwachung erfolgt somit vor der Produktion und besonders vor der Montage auf der Baustelle im Büro – eine für Planer meist gewöhnungsbedürftige Arbeitsweise. Holz ist bei Geschossbauten alles andere als üblich und gilt gemeinhin nicht als das ideale Material für den Stadtraum. Dabei sind Gebäude mit komplett vorgefertigten Wand- und Deckenteilen aus Holz wegen der schnellen Errichtungszeit gerade für die Nachverdichtung in Ballungsräumen besonders gut geeignet. Aufgrund des geringen Gewichts der Konstruktion können diese auch über bestehenden Kellern abgebrochener Bauten errichtet werden. Die dargestellten Bauweisen unterschiedlicher Gebäudetypen zeigen auch, dass der Baustoff Holz durchaus Beton, Stahl und Ziegel ersetzen kann. Die ökologischen und ökonomischen Anforderungen hinsichtlich Verfügbarkeit, grauer Energie, CO2-Senke und energetischer Verwertbarkeit nach dem Rückbau sind hier berücksichtigt. DETAIL 06/2012

l Brettsperrholzdecke m Rauchabschottung Kompriband n Wohnungstrennwand tragend: Blockständerwand beidseitig beplankt, Gipsfaser 2≈ 18 mm o Vorsatzschale: Schallschutzplatte, Dämmung, CD-Profile mit Direktschwinger

l Lam. cross-boarded floor m Compressed smoke-sealing strip n Load-bearing party wall: block-stud wall lined on both faces with 2≈ 18 mm gypsum fibreboard o Dry lining: sound-insulating sheeting, insulation; CD sections with direct oscillation

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11 Auflager Brettsperrholzdecke mit Bohrungen für Betonsockel 12 Gewindestange in tragender Innenwand zur Aufnahme der horizontalen Windkräfte 13 Deckenelement aus Brettsperrholz, ausgebildet als Zweifeldträger 14 Verlegen der Kunststofffolie auf der Geschossdecke 15 Montage der komplett vorgefertigten Fassadenelemente 16 –18 Vorfertigung von Holztafelelementen in der Montagehalle 11 Bearer for laminated cross-boarded floor slab with borings for concrete plinth 12 Screwed rod in load-bearing internal wall to absorb horizontal wind loads 13 Laminated cross-boarded floor element in form of two-bay beam 14 Laying plastic membrane on floor surface 15 Assembly of fully prefabricated facade elements 16 –18 Prefabrication of timber panel elements in assembly hall 11

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Wood is particularly suited to prefabricated construction. It is light in weight, has excellent load-bearing properties and is easy to work. Centuries ago, the walls and floors of halftimbered buildings as well as roof trusses were prepared on the ground for erection. Today, wall, floor and facade elements are commonly prefabricated in their entirety; indeed, complete spatial units are available. Of great significance in this respect are the cladding and coverings of the constructional elements. Since the 1950s, plywood, chipboard and composite wood boards have been used for this purpose, as well as plasterboard and gypsum fibreboard, which, used in conjunction with mineral wool and wood-fibre mats, are ideal for fire protection, sound and thermal insulation. The greater the complexity of compound units, the more important it is to manufacture them under workshop conditions and with appropriate machinery. Transport to site should not cause any problem if the usual constraints of freight and assembly are observed. With panel forms of construction, entire wall and floor elements can be produced, including the linings, insulation, fixings, service installations, doors and windows. Load-bearing elements can be fabricated in timber-frame or solid forms of construction and consist of squared timbers and/or semi-finished products (ill. 2). When panels are used as a spatial enclosure, they have to comply with high standards in terms of thermal and sound insulation, fire protection, impermeability, etc. Individual requirements can be met through the use of multi-layer elements, but it is important in this respect to find an economical system with a simple form of construction and quickly executed connections. The degree of prefabrication can be very high in the case of wall elements; it also makes sense to supply external walls units complete with finished surfaces and built-in windows (ills. 16 –18). Manufacturing panels is based on the principles of timber-framed construction. Posts are set on a horizontal plate and held in position by a rail at the top. The studding is covered on both faces – usually with two layers of plasterboard to ensure the requisite rigidity –

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and the intermediate spaces are insulated. The plasterboard also provides protection against fire. This form of construction has excellent sound-insulating properties. If elements of this kind are used for external walls, the outer cladding can consist of a 2 cm layer of wood fibreboard lined with a moisturediffusing sealing layer and boarding or facade slabs with a ventilated cavity to the rear. Alternatively, reinforced rendering can be used as a finishing coat. Internally, the insulation will be separated from the lining by a vapourretarding layer. Special forms of framed or stud construction consist of stacked-plank and block-stud walls. The latter are formed with square or rectangular timber members set closely next to each other. Elements of this kind can bear much greater loads than other systems and can also absorb and store heat and moisture better. A boarded finish will be necessary as a means of fixing and bracing the loose studs (ills. 7, 10). Insulation thicknesses of up to 24 cm will be necessary for external walls, which can be finished with cladding and a rear ventilated cavity. If rendering is used as a finish, the insulation slabs must be adhesive fixed. With thicknesses of up to 42 cm, external walls of this kind take up a greater floor area than post-and-beam construction, which can be 10 –12 cm thinner while providing the same insulation standard. Stacked-plank floors (ill. 2) consist of vertically stacked planks laid out in the direction of the span, connected by nails, dowels or adhesive. The stacked planks are joined with sheeting to form solid slabs; but units of this kind require additional sound insulation – walls in the form of dry lining; and floors with a layer of stone chippings (ill. 10). Laminated cross-boarded elements (ills. 2, 13) are also a solid form of timber construction. They can be of various thicknesses. Openings can be cut and plasterboard applied at works. Walls of this kind have a high load-bearing capacity. A much greater quantity of wood is required for the production of solid timber elements than for framed systems. Joints at the corners of walls and at junctions with floors must be sealed so that internal air

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cannot penetrate the outer wall construction coffered floor elements 2.40 m wide and up and allow moisture or smoke from a fire to adto 12.80 m long were used to cover spans as vance from one cavity to another. To achieve great as 11 m (ills. 5, 6). They were supported this, the sealing layers that have been incoron steel columns with prefabricated facade porated can be adhesive fixed, and comunits in between. Walls with sanitary installapressed strips can be inserted (ill. 10). Where tions were supplied complete with all pipe plasterboard is used, it can be grouted at the runs and ducts for electrical wiring. The loadcorners. Cold-welded bituminous sealing laybearing intermediate walls consist of laminaters are best suited for the floor areas. Extended cross-boarded elements with a sound-ining the seal to the walls at the edges makes sulating dry lining on one face. An assembly the floor construction airtight and impervious team can erect a carcass structure up to to smoke. It also protects the spaces in the 1,500 m2 in area and a number of storeys in height in a single working week, or a school storey below from water damage. extension structure with 15 classrooms in just Precision in the prefabrication of timber eletwo weeks. The finishings can be executed ments allows them to be used for the refurwith far fewer impediments. bishment of existing facades (ill. 1). The work An eight-storey timber structure (ill. 3) was can be executed from the outside without diserected with block-stud walls and laminated turbing those living or employed within. Precross-boarding. Building regulations restrict fabricated facade panels resemble framed the height of timber structures to five storeys, external wall construction, but without the interhowever, so that as part of the fire-safety nal plasterboard layer. The elements, with a concept a concrete staircase was required maximum length of 12 m, can be hoisted on (ill. 15). This also served to brace the building. to strip corbels and bolted to the existing wall Prefabrication with wood calls for great disciwithout the use of scaffolding. Precise dimensioning is necessary, for which 3D computer models can be made. Coffered floors (ills. 2, 6) are suited to large spans. The load-bearing capacity can be considerably increased if the upper and lower layers of sheeting are adhesive fixed. With a floor thickness of 40 cm and a surface loading of 3.5 – 5 kN/m2, spans of up to 10 m are possible, whereby the construction is much lighter in weight than comparable concrete slabs. Similar spans can be covered using a hybrid type of construction (ill. 4) with equivalent overall thicknesses. Hybrid forms consist of a tension layer of solid timber slabs (stackedplank or laminated cross-boarded elements) or timber beams, plus an upper compression layer of concrete. The two form a structural entity. A friction bond between the materials can be achieved by cutting shallow recesses in the wood or by means of plugs. Hybrid slabs can be prefabricated and assembled in a finished state with grouted joints. Alternatively, the concrete can be laid in-situ. The floor systems described above are ideal for places of assembly. In a school refectory 18

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pline during the planning stage. Wall and floor elements are supplied in a more or less finished state and cannot be adapted on site. Elements made by different trades are executed parallel to each other in part, which requires very tight tolerances. One condition for this is the control and approval of the workshop planning. Much of the supervision, therefore, occurs in the office prior to production and assembly. Planners need to familiarise themselves with this manner of working. Multistorey timber construction is not an everyday occurrence; nor is wood usually regarded as an ideal material for urban situations, even though prefabricated timber units are eminently suited to work in cities because of the short erection time they allow. In view of their light weight, they also lend themselves to erection on the existing basement structures of demolished buildings. As the examples show, timber can be used in many cases instead of concrete, steel and brickwork. Of importance, too, are the ecological and economic aspects associated with this material.

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Rautenfaltung / Lozenge-shaped folds

Origami aus Brettsperrholz

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Origami in Cross-laminated Timber Hani Buri, Yves Weinand Fischgrätfaltung / Herringbone folds α

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Diagonalfaltung / Diagonal folds

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Der Lehrstuhl für Holzkonstruktionen (IBOIS) der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) erforscht das Zusammenspiel zwischen architektonischem Ausdruck, Effizienz und der konstruktiven Ausführung von Tragwerken. Neue Holzwerkstoffe und Verarbeitungstechniken spielen dabei ebenso eine Rolle wie neue Möglichkeiten der Darstellung von Tragwerksformen. Frühe Faltwerke Die Entwicklung von Faltwerken ist eng mit der Entwicklung neue Baumaterialien verbunden. Stahlbeton ermöglicht den Bau von Schalen mit großen Spannweiten, jedoch ist deren Eigengewicht relativ hoch. Um dieses möglichst gering zu halten, muss die Schale dünn sein. Dadurch verliert sie ihre Trägheit und droht zu knicken. Mit einer Riffelung kann ihr Gewicht verringert werden und die statische Höhe erhalten bleiben. Faltwerke aus Stahlbeton der ersten Generation, die um 1900 entstanden, weisen eine einfache Riffelung auf, die der Form der Schale folgt und aus sich wiederholenden Elementen besteht. Die formelle Logik von Faltwerken kommt erst in späteren Bauten zum Ausdruck. Ein Beispiel hierfür ist die Kongresshalle der UNESCO von Marcel Breuer und Pier Luigi Nervi von 1958, bei der drei Faltflächen zu einem Rahmen verbunden sind. Mit dem Aufkommen von glasfaserverstärkten Kunststoffen wird die Geometrie von Faltwerken verstärkt zum Forschungsthema. Pioniere wie Makovsky und Huybers arbeiten an Bausystemen, die auf antiprismatischen Körpern beruhen. Deren Basiselemente sind diagonal gefaltete Rauten. Arthur Quarmby und Renzo Piano realisieren in den 1970erJahren erste Bauwerke, deren Geometrie von Form und Gestalt des Faltwerks geprägt sind. Aus Produktions- und Kostengründen bestehen diese aus einer Viehlzahl identischer, vorfabrizierter Elemente. Holzfaltwerke Die aus Holz gebauten Faltwerke haben meist eine einfache Form und sind aus parallelen oder konzentrischen Falten gebildet.

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Grate /Ridges Kehlen / Valleys

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Dies ist einerseits auf die handelsübliche Größe der bestehenden Holzplatten zurückzuführen, aber auch auf die Schwierigkeit, komplexere Geometrien zu modellieren und herzustellen. Die Entwicklung von großformatigen Brettsperrholzplatten und die Möglichkeit, diese mit computergesteuerten Maschinen abzubinden, eröffnen neue Perspektiven. Unser Ziel war es, eine Methode zu entwickeln, mit der solche Faltwerke zeitnah räumlich dargestellt und verändert werden können. Als Ausgangspunkt diente Origami, die japanische Kunst des Papierfaltens, deren einfache Grundtechniken durch geometrische Variationen zu einer erstaunlichen Formvielfalt führen. Das rationelle Erzeugen komplexer Formen mit einfachen Mitteln wollten wir auf die Konstruktion von Faltwerken mit Brettsperrholz übertragen. Arbeitsmethode Das Falten von Papier vermittelt ein direktes und intuitives Verständnis für Geometrie und Steifigkeit von Faltwerken. Davon überzeugt, dass spontanes, handwerkliches Arbeiten zu wissenschaftlichen Erkenntnissen führen kann, verfolgten auch wir diese intuitive Vorgehensweise. Zunächst bestimmten wir drei verschiedene Faltmuster, die für den Bau mit Brettsperrholzplatten geeignet sind. Der nächste Schritt umfasste das analytische Verstehen der gewählten Geometrien und das Generieren der Faltstrukturen auf CAD. Wichtig dabei war, Werkzeuge zu schaffen, die sich in den Entwurfsprozess integrieren und dem Architekten vertraut sind: So wird die Form der Faltwerke durch je eine Linie in Grundriss und Schnitt definiert. Mit dieser Methode können rasch eine Vielzahl verschiedener Formen erstellt und sowohl architektonischen als auch tragwerksplanerischen Anforderungen angepasst werden. Zuletzt prüften wir die Machbarkeit der Geometrien und deren Eignung für den Bau mit Brettsperrholz. Verbindungen und Montageprozesse entstanden in enger Zusammenarbeit mit einem Bauingenieur. Die Verformbarkeit und die Tragfähigkeit der Prototypen wurden in Belastungstests nachgewiesen.

ausgewählte Faltmuster: Rauten-, Fischgrätund Diagonalfaltung 2 Riffelungsprofil 3 Umkehrfalte als Spiegelung einer einfach geriffelten Fläche an einer Ebene 4 Konvex polygonales Querschnittsprofil ergibt Hexagonalmuster. 5 Zickzack-Querschnittsprofil ergibt Fischgrätmuster. 6 a Mit Falten parallel zur Aufrissebene ist die doppelt geriffelte Fläche zylinderförmig. b Stehen die Falten quer zur Aufrissebene, verformt sich der Zylinder zu einer Helix. c Ist die Mittellinie des Riffelungsprofils polygonal oder gekrümmt, verändert sich der Querschnitt der doppelt geriffelten Fläche. 7 a doppelt geriffelte Fläche mit normaler Amplitude b doppelt geriffelte Fläche mit max. Amplitude c doppelt geriffelte Fläche mit gleichmäßiger, maximaler Amplitude 8, 9 Sperrholzplatten (Spannweite 6,00 m, lichte Höhe 2,80 m), Bruch bei 2,7 kN.

Faltwerksgeometrien Die drei ausgewählten Faltmuster gründen auf einfach geriffelten Flächen (Abb. 1). Dies hat den Vorteil, dass die Faltgeometrie aus länglichen Streifen mit annähernd parallelen Kanten besteht, die dem Format von Brettsperrholzplatten entspricht. Einfach geriffelte Flächen werden durch ihr Riffelungsprofil definiert (Abb. 2). Dieses bestimmt die Reihenfolge von Berg- und Talfalten sowie Amplitude, Neigungswinkel und Intervall der Falten. Die Mittellinie beschreibt die Gesamtform des Riffelungsprofils. Einfach geriffelte Flächen bestehen aus geraden Hauptfalten, die mit Umkehrfalten geknickt werden können. Durch die Seitenfalten, die sich im Knickpunkt mit der Hauptfalte schneiden, entsteht eine sekundäre Riffelung quer zu den Hauptfalten. Die Umkehrfalte entspricht einer Spiegelung der einfach geriffelten Fläche an einer Ebene (Abb. 3). Zur räumlichen Darstellung der Faltwerksgeometrie benutzten wir die Normalprojektion. Das Riffelungsprofil im Seitenriss (yzKoordinaten) bestimmt die Form der einfach geriffelten Fläche. Um diese zu verformen, muss sie an einer Reihe von Ebenen reflektiert werden. Diese stehen senkrecht zur Aufrissebene (xz). Das hat den Vorteil, dass die Position der Reflexionsebenen durch eine polygonale Linie im Aufriss definiert werden kann. Dieses Querschnittsprofil bestimmt die räumliche Form der doppelt geriffelten Fläche und die Knickwinkel der Hauptfalten. Vereinfacht entspricht die Gestalt solcher Flächen einem durch das Querschnittsprofil definierten Zylinder. Die Gesamtform kann durch zwei Parameter beeinflusst werden: die Position der einfach geriffelten Fläche in Bezug zur Aufrissebene und die Form der Mittellinie des Riffelungsprofils. Stehen die Falten der einfach geriffelten Fläche parallel zur Aufrissebene, wird die doppelt geriffelte Fläche zylinderförmig (Abb. 6 a). Stehen die Falten schräg zur Aufrissebene, verschraubt sich der Zylinder zu einer spiralförmigen Fläche (Abb. 6 b). Wenn die Mittellinie des Riffelungsprofils gekrümmt oder polygonal ist, verändert sich der Quer-

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schnitt des Zylinders entlang seiner Längsachse: Teile der Fläche werden eingeschnürt, andere beulen aus (Abb. 6 c). Das Querschnittsprofil bestimmt nicht nur die Gesamtform, sondern auch die lokale Struktur der Faltwerksgeometrie. Konvex polygonale Querschnittsprofile führen zu hexagonalen Faltmustern (Abb. 4), Zickzack-Querschnittsprofile zu Fischgrätmustern (Abb. 5). Zudem ist die Gesamthöhe (Amplitude) einer einfach geriffelten Fläche für ein spezifisches Querschnittsprofil beschränkt. Die maximale Amplitude hängt von Knickwinkel und Länge der Segmente des Querschnittsprofils ab (Abb. 7). Wir haben eine Methode entwickelt, mit der die maximale Amplitude eines Querschnittsprofils kontrolliert werden kann. Dies ist deshalb von Interesse, weil die Amplitude in etwa der statischen Höhe des Faltwerks entspricht und somit seine Tragfähigkeit beeinflusst. Die Amplitude bestimmt auch die lokale Geometrie des Faltwerks. Bei maximaler Amplitude verschieben sich zwei Knickpunkte so aufeinander zu, dass

sie sich in einem Punkt vereinen (Abb. 7 c). Das Hexagonmuster wird zum Rautenmuster, das Fischgrätmuster zum Pfeilmuster. Riffelungs- und Querschnittsprofil können die Faltwerksgeometrie komplett bestimmen. Durch die Reduktion auf zwei Parametergruppen ist es möglich, die Faltwerke schnell zu generieren und zu verändern. Die grafische Manipulation der beiden Profile ermöglicht eine intuitive Kontrolle der Geometrie, die auf räumliche, architektonische, statische und produktionsbedingte Aspekte Einfluss nimmt. Obwohl die Methode formelle Einschränkungen mit sich bringt, ist der Spielraum groß. Die einfache grafische Definition der Faltwerksgeometrie erlaubt das rasche Entdecken und Modellieren neuer Varianten. Im Inneren der Fläche, wo sich benachbarte Falten gegenseitig stützen, sind Faltwerke relativ steif. Den Randfalten fehlt die Unterstützung, und das Faltwerk hat die Tendenz, sich zu biegen. Dem kann die Geometrie des Riffelungsprofils entgegenwirken, indem entweder die Amplitude der Randfalten oder

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deren Neigungswinkel erhöht wird. Das Riffelungsprofil kann so gestaltet sein, dass die Falten, je nach Situation, flächendeckende statische Aufgaben optimal erfüllen. Ein weiterer Vorteil dieser Geometrien ist, dass sie zu einer durchgehenden Fläche abgewickelt werden können. Dank der annähernd parallelen Hauptfalten reduziert sich der Materialverbrauch. Die Breite der Faltwerksplatten hängt von der Länge der Segmente des Riffelungsprofils ab; die Segmentlängen können auf handelsübliche Plattenformate abgestimmt werden. Prototypen Der Vergleich zwischen dem Tragverhalten der gebauten Prototypen und statischen Berechnungen zeigt, dass Faltwerksgeometrien interessante Festigkeitswerte aufweisen, da die Verbindungen als gelenkig betrachtet werden können. Dies hat den Vorteil, dass einfache und ökonomische Verbindungsmittel möglich sind und die Weichheit der einzelnen Falten die Montage erleichtert. Die Festigkeit des Faltwerks wird durch das Zusammenwirken der Falten garantiert. Fazit Mit unserer Arbeit haben wir gezeigt, wie durch das Steuern verschiedener Einflussgrößen die Form und die Tragfähigkeit von Faltwerken beeinflusst werden können. Die unterschiedlichen Faltwerkstypen weisen eine starke, eigenständige Gestalt auf, die es erlaubt, einzelne Parameter der Geometrie zu verändern und projektspezifischen Bedingungen anzupassen, ohne den architektonischen Ausdruck zu beeinträchtigen. Mit der entwickelten Methode können komplexe Faltwerke schnell modelliert und deren Geometrie unmittelbar in ein Statikprogramm oder in eine computergesteuerte Abbundmaschine importiert werden. Dies wiederum ermöglicht Rationalisierungen im Entwurfsund Produktionsprozess. DETAIL 10/2010

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Selected folding patterns: lozenge-shaped folds, herringbone folds and diagonal folds 2 Serrated section 3 Inverted fold as a mirror image of a simply serrated surface in a single plane 4 A convex polygonal cross-sectional form produces a hexagonal pattern. 5 A zigzag form produces a herringbone pattern. 6 a With folds parallel to the elevational plane, the twofold serrated surface has a cylindrical form. b If the folds are lateral to the elevational plane, the cylinder will be twisted into a helical form. c If the central line of the serrated section is polygonal or curved, the cross-section of the twofold serrated surface will be changed. 7 Twofold serrated surfaces: a with normal amplitude b with maximum amplitude c with constant maximum amplitude 8, 9 Plywood sheets (6 m span; 2.8 m overall height): failure at 2.7 kN

Dr. Hani Buri ist Architekt und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Holzkonstruktionen (IBOIS) der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Prof. Dr. Yves Weinand, Architekt und Ingenieur, ist Leiter des Lehrstuhls.

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The development of folded structures is closely bound up with that of new building materials. Reinforced concrete allowed the construction of large-span shell structures, for example, but their dead weight was relatively great. By creating a ribbed or folded form, it was possible to reduce the weight, while at the same time retaining the effective depth. Later, with the advent of glass-fibre-reinforced plastics, the geometry of folded structures increasingly became a subject of research. Timber folded structures usually have a simple form with parallel or concentric folds. This is attributable firstly to the limited size of the wooden sheets available; but also to the difficulty of modelling and manufacturing more complex forms of geometry. The development of cross-laminated sheets of larger dimensions and the scope that exists for joining these with the aid of computer-controlled equipment open new perspectives. It was our aim to develop a quick method by which folded structures of this kind could be depicted and modified in three-dimensional form. Our starting point was origami, the Japanese art of folding paper. We wished to apply a rational system to the construction of complex folded structures, using crosslaminated timber. At the outset, we determined three different folding patterns that would be applicable to construction with this material. The next step was an analytical understanding of the selected forms of geometry and the generation of folded structures by means of CAD. An important aspect of this was to create tools that could be integrated in the design process and with which architects were familiar. The forms of the folded structures are thus defined by a line on plan and in section. Finally, we tested the practicability of the various forms of geometry and how suitable they were for construction with laminated sheeting. The three selected folding patterns are based on simple serrated surfaces (ill. 1). This has the advantage that the geometry of the folds is based on longitudinal strips with almost parallel edges, which is in accordance with the size and shape of the laminated sheets. Simple serrated structures are defined by a zigzagging outline (ill. 2). The central line de-

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scribes the overall form of the folded section. Simply folded surfaces consist of straight main folds that can be further bent with reverse or inverted folds. An inverted fold is a mirror image of the simply folded surface in a single plane (ill. 3). For a three-dimensional representation of folded geometry we use a normal form of projection. The profile of the serration, seen in a side view (yz coordinates), determines the form of the ribbed surface. Expressed in simple terms, the form of such surfaces corresponds to a cylinder defined by the crosssectional profile. The overall form can be influenced by two parameters: the position of the simply serrated surface in relation to the elevational plane; and the form of the central line of the serrated section. If the folds of the simply folded surface are parallel to the elevational plane, the doubly folded surface will be cylindrical (ill. 6 a). If the folds are at an angle to the elevational plane, the cylinder with be twisted to form a spiralling surface (ill. 6 b). If the central line of the serrated section is polygonal or curved, the cross-section of the cylinder will change along its longitudinal axis: parts of the surface will be constricted, others will bulge out (ill. 6 c). Convex forms with a polygonal cross-section result in hexagonal folding patterns (ill. 4), while zigzagging crosssectional forms result in herringbone patterns (ill. 6). In addition, the overall depth (amplitude) of a simply folded surface for a specific cross-sectional form is limited. The maximum amplitude will depend on the angle of deflection and length of the segments of the crosssectional form (ill. 7). We have developed a method with which the maximum amplitude of a cross-sectional profile can be controlled. This is of interest because the amplitude corresponds roughly to the structural depth of the folded element and thus has an effect on its load-bearing capacity. The amplitude also determines the local geometry of the folded structure. With a maximum amplitude, the two folding points are pushed towards each other until they merge in a single point (ill. 7 c). The hexagonal pattern becomes a lozenge-shaped pattern, and the herringbone pattern becomes an arrow-

like one. A simple graphic definition of the geometry facilitates the quick discovery and formulation of new variations. On the inside of the surface, at the points where adjoining folds support each other, folded structures are relatively rigid. The edge folds lack support, however, so that the structure has a tendency to bend here. This can be counteracted by using a zigzagging, serrated geometry, whereby either the amplitude of the edge folds or their angle of inclination is increased. The folded section can be formed in such a way that the folds cover the entire area and optimally meet structural needs. Another advantage of geometries of this kind is that they can be extended to form a continuous area. Thanks to the almost parallel main folds, the use of material is also reduced. A comparison between the load-bearing behaviour of the built prototypes and the structural calculations shows that the various geometries of folded structures have interesting strength values, since the joints must be regarded as hinged. This has the advantage that simple and economical means of jointing can be used; furthermore, the softness of individual folds simplifies the assembly process. The stability of a folded structure is guaranteed by the overall interaction of the folds. Through our work, we have shown how, by regulating various parameters, one can influence the configuration and load-bearing capacity of folded structures. The different types of structures that exist have their own distinct forms. These allow individual aspects of the geometry to be modified and matched to the specific requirements of different projects without impairing the architectural expression. The method that has been developed allows complex folded structures to be quickly shaped and their geometry to be exported directly to a structural program or to a computer-controlled milling machine. This, in turn, facilitates a rationalisation of the design and production processes. Dr. Hani Buri is an architect and a research assistant in the department for timber construction (IBOIS) of the École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Prof. Dr. Yves Weinand is an architect and engineer and is head of this department.

»Timber Wave« – Zur Konstruktion der temporären Holzskulptur “Timber Wave” – The Construction of the Temporary Wooden Sculpture Andrew Lawrence Architekten • Architects: AL_A (Amanda Levete Architects), London Ho-Yin Ng, Frederick Pittman, Yoo-Jin Kim Tragwerksplaner • Structural engineers: Arup, London Alice Blair, Ed Clark, Lee Franck, Andrew Lawrence

Das alljährlich stattfindende London Design Festival bietet Architekten und Gestaltern ein Forum, mit Materialien auf neue Art und Weise zu experimentieren. Im Jahr 2011 wurden Amanda Levete Architects (AL_A) vom American Hardwood Export Council (AHEC) mit einer temporären Installation am Eingang des Victoria and Albert Museum (V&A) beauftragt. Es entstand eine gigantische Skulptur aus amerikanischer Roteiche, die wie eine Welle aus dem Museum schwappt. Die Grundlage für dieses Projekt in London, bildet das Atriumdach des Portcullis House, das Michael Hopkins 1998 in amerikanischer Weißeiche errichten ließ. Bis dato war Weißeiche in Europa nicht als tragendes Material gebräuchlich und so unterzogen die Tragwerksingenieure von Arup das Material zunächst umfangreichen Tests. Es zeigte sich, dass Weißeiche zweimal so tragfähig ist wie herkömmliche Nadelhölzer, was es den Ingenieuren ermöglichte, bei einer Spannweite von 20 m die Träger mit

nur 200 mm zu dimensionieren. Die positiven Testergebnisse über die Tragfähigkeit von Weißeiche veranlassten AHEC, drei weitere Holzarten auf ihre Belastbarkeit zu untersuchen – Tulpenholz, amerikanische Esche und amerikanische Roteiche. Von allen getesteten Arten war die amerikanische Roteiche die belastbarste, obwohl sie eine 20 % geringere Dichte als die Weißeiche aufweist. Die Installation vor dem V&A musste 12 m hoch sein und den Dimensionen des Museumseingangs entsprechen. Jedoch wollten die Architekten Bauteile verwenden, die nicht größer waren als Möbelbeine. Arup schlug einen einfachen Fachwerkbogen als effiziente Tragwerkslösung vor, um in Verbindung mit der Tragfähigkeit der Roteiche eine möglichst leichte Konstruktion zu erhalten. Die Idee der Architekten, das Eingangsportal mit einem großen, in einem wellenförmigen Fachwerk aufgelösten Bogen zu umwickeln, verlieh dem Projekt schließlich seine markante Ausdruckskraft.

Die gebogenen Elemente stellten eine besondere Herausforderung für die beteiligten Ingenieure dar. In einem Fachwerk sind alle Bauteile entweder auf Zug oder Druck beansprucht. Biegt man eins von ihnen, streben diejenigen unter Zug wieder in die gerade Ausgangslage zurück, während die unter Druck stehenden irgendwann einbrechen. Je stärker die Krümmung ist, desto stärker müssen die Kräfte sein, die sie daran hindern, diese Form zu verlassen. Die Verwendung der parametrischen DesignSoftware Grasshopper erleichterte es Architekten wie Ingenieuren, die Auswirkungen unterschiedlich großer Elemente sowie des Krümmungsgrads in Bezug auf den ästhetischen Gesamteindruck und das Verhalten der Tragstruktur zu ermitteln. Zum Schluss entschied man sich durchgehend für einen Wellenstich von 150 mm, allerdings mit unterschiedlich großen Stabquerschnitten (von 60 /60 bis 140 /80 mm), um den wechselnden Kräften Rechnung zu tragen. Schnell erkannte man, dass die Gurte in Bodennähe am stärksten beansprucht wurden, wobei besonders die äußeren Gurthölzer die größten Kräfte aufnehmen mussten, da Windkräfte die Konstruktion in Richtung Fassade drücken. Die Krümmung eines jeden Holzteils veranlasste die Planer, verschiedene technische Methoden der Holzverformung zu untersuchen. Anfänglich beabsichtigte man, die Teile durch Wasserdampf zu formen, aber mit nur 8 % Feuchtigkeit war das ofengetrocknete Holz zu trocken und die Wasserdampfmethode hätte auch größere Toleranzen erfordert. Stattdessen wurden die Hölzer für Ober- und Untergurte konventionell in einer Presse verleimt. Um jedoch eine Krümmung mit einem Radius von 1 m zu erreichen, musste die Profilstärke von üblichen 30 bis 40 mm bei Brettschichtholzbögen auf 6 mm reduziert werden. Der Vorteil schichtverleimter Gurte besteht darin, dass die Holzfasern der Richtung der Gurte folgen. Jeder Gurt wurde in sieben Standardlängen vorgefertigt; Kopfplatten verbinden die Enden eines jeden Stücks und ermöglichen es, dass sie vor Ort auf der Baustelle

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zusammengefügt werden konnten – allerdings mit einer kleinen Toleranz, die der komplexen Geometrie Rechnung trägt. Aus diesem Grund sind auch zusätzliche Stahllaschen unauffällig in die Seiten der am stärksten belasteten Elemente eingefügt. Im Gegensatz zu den schichtverleimten Gurten wurden die Diagonalstreben aus flachen Holzplatten CNC-gefräst. So konnte jede der 500 Streben einzeln gefertigt werden, um auf die jeweils unterschiedliche Geometrie einzugehen. Allerdings folgt die starke Maserung der Roteiche an den gebogenen Enden nicht mehr der Richtung der Streben. So geschwächt bestand die Gefahr, dass sie an dieser Stelle wie ein

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dünnes Holzstück, das quer zur Maserung gesägt wird, brechen könnten. Dies verhindern eingeschlitzte, mit Schlagdübeln fixierte Verbindungslaschen jeweils an den Enden der Streben. Diese Laschen müssen lang genug sein, um die kritische Stelle zu überbrücken und den gesamten Bogenverlauf einer Strebe verstärken zu können. Die gesamte »Timber Wave« ist aus geschnittenen, ofengetrockneten Brettern mit ca. 200 mm Breite und 25 mm Dicke gefertigt. Nach dem Schleifen der Bretter verblieben 20 mm Profilstärke. Die 60 mm starken Diagonalstreben wurden aus je drei miteinander verleimten, 20 mm dicken Brettern geschnitten. Um die Gurte zu fertigen, wur-

den die Ursprungsbretter in ihrer Stärke gedrittelt. Die nun gut 6 mm dünnen Bretter, aus denen die Gurte anschließend schichtverleimt wurden, bestimmen deren maximal mögliche Krümmung (Holz lässt sich in der Regel im Verhältnis zu seiner Stärke 200-fach biegen, bevor es bricht). Die entstandenen, noch 200 mm breiten Elemente wurden mittig geteilt und so die maximale Breite mit rund 80 mm festgelegt. Mit 325 individuellen Verbindungsplatten sind die Streben an den Gurten befestigt. Jede Platte wurde exakt mit einem Laser zugeschnitten, abgekantet und entsprechend den Vorgaben geschweißt. Über eine Gelenkbolzenverbindung sind die

Enden der aneinanderstoßenden Gurtsegmente zusammengefügt. Eine solche Verbindung war wichtig, da so jedes Feld unabhängig vom darauf folgenden eine neue Windung nehmen kann und daraus schließlich die Gesamtspiralform entsteht. Darüber hinaus wurden weitere 460 individuelle Strebenplattenpaare und 170 Ankerplatten aus Metall sowie diverse Schrauben, Stäbe und Bolzen verarbeitet. Als Material für die Verbindungselemente entschied man sich für Edelstahl, um keine schwarzen Flecken zu erhalten, die entstehen, wenn das säurehaltige Eichenholz und unlegierter Stahl unter Feuchtigkeit aufeinandertreffen. Die Skulptur durfte nicht gegründet werden und musste somit frei stehend realisiert werden. Daher ist die Konstruktion auf einer 20 mm starken Bodenplatte fixiert, 13 1-t-Gewichte wirken den Windlasten entgegen. Die Herstellung erfolgte durch die Firma Cowley Timberworks, die die Skulptur in ihrem Werk in sieben Teilen vorfertigte. Bei der Fertigung war höchstes handwerkliches Können gefragt, etwa beim Verleimen der gut 6 mm starken Bretter für die Gurte, die mit einem Melamin-Harnstoff-FormaldehydKlebstoff verbunden in die erforderliche Form gepresst wurden. Die einzelnen Gurtelemente sind in halber Länge gefertigt – im unteren Abschnitt jeweils in einem Drittel der Länge. Mit Keilzinkverbindungen wurden die Gurtstücke dann zu 77 Gurtsegmenten mit individueller Länge zusammengefügt. Insgesamt 165 einzelne Gurtstücke wurden mithilfe von 27 unterschiedlichen Pressbetten hergestellt. Vor Ort mussten die sieben vorgefertigten Bauteile bei starkem Wind und auf einer belebten Straße mithilfe von Gerüsten und einem Kran mit einem Miniumum an Toleranzen montiert werden. Die fertige Konstruktion demonstriert das Potenzial von Holz, wenn es darum geht, komplexe Geometrien in Leichtbauweiseauszubilden – es ist relativ einfach zu formen und verfügt über gute Materialeigenschaften. DETAIL  01– 02/2012

The annual London Design Festival creates a platform for designers to explore materials in new ways. For the 2011 festival, the American Hardwood Export Council (AHEC) asked Amanda Levete Architects (AL_A) to design a temporary installation at the entrance to the Victoria and Albert Museum (V&A). The idea was to use American red oak to create a giant piece of furniture that would extend the museum into the public realm. The story of the project goes back to 1998, when Michael Hopkins decided to use American white oak for the courtyard roof of Portcullis House. White oak had seldom been employed structurally in Europe, and Arup, the project engineer, decided to undertake a program of full-scale

testing. This showed that white oak was more than twice as strong as the softwoods normally used in construction and enabled Arup to use just 200 mm deep beams for the 20 m span. The impressive strength of white oak inspired AHEC to test the structural potential of three more species – Tulipwood, American ash and American red oak: despite being about 20 % less dense than white oak, American red oak was shown to be strongest. A 12-m high installation would be necessary to match the scale of the museum entrance, but AL_A was keen to use members which were no bigger than furniture legs. Arup suggested a simple trussed arch as an efficient structural form, combined with the strength of

Aus dem Englischen: Christian Brensing

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S. 34 oben: frühes Modell zur Untersuchung des Verhaltens gekrümmter Holzelemente S. 34 unten: Konstruktionsskizzen Ed Clark/Arup S. 35 oben: Entwicklunwg des Entwurfs Andrew Lawrence ist Associate Director bei Arup in London. Er ist dort der führende Holzspezialist und Mitglied des Timber Design Code Committee in England. Lawrence war an vielen der jüngeren Holzprojekten von Arup beteiligt, so beim Centre Pompidou in Metz und beim Serpentine-Pavillon von Alvaro Siza. p. 34 top:

Early model starting to explore the effect of curving the elements p. 34 bottom: Structural sketches Ed Clark/Arup p. 35 top: Development of the design Andrew Lawrence is an Associate Director with Arup in London. He is the firm’s leading timber specialist and a member of the UK Timber Design Code Committee. He has worked on many of Arup’s recent timber projects including the Metz Pompidou and the Alvaro Siza Serpentine Pavilion.

red oak to keep the structure as lightweight as possible. However, the architect’s idea to wrap the arch into a large circular wave – composed of smaller wave-shaped components – became the defining feature of the project. Curving the elements created significant engineering challenges. All members of a truss are either in compression or tension; curve the members and those in tension will tend to straighten, while those in compression will tend to fold up. The more curved they are, the larger they need to be to prevent straightening or folding. By using Grasshopper, the architect and engineer were able to rapidly explore the effect of varying both member size and degree of waviness on the overall appearance and behaviour of the structure. In the end it was decided to keep a constant 150 mm ‘waviness’ and to vary the size of the members (from 60 ≈ 60 to 140 ≈ 80 mm) to respond to the level of applied force. Consequently, visitors could discern which members were working harder. The elements close to ground level are obviously working hardest, particularly the outer chords, which must resist prevailing winds. The design team explored different ways of forming the wood into curved shapes. Steam-bending was ruled out because, at 8 % moisture content, the kilndried lumber was too dry. Instead, the chords were laminated in a press, but to achieve the 1 m radius of curvature, the thickness of the laminates had to be reduced to about 6 mm,

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compared with the 30 – 40 mm typically used for glue-lam arches. The advantage of laminating is that wood’s strong fibres follow the line of the member. Each chord was prefabricated in 7 lengths; steel rods bonded into the end of each piece enabled them to be joined together on site, with a slight twist to accommodate the geometry as they spiral outwards from the museum. Rods were also bonded into the sides of the most highly stressed elements to prevent shearing. Unlike the laminated chords, the diagonal braces were CNCmachined from flat boards so that each of the 500 braces is tailored to respond to the varying geometry. However, the strong straight grain of the red oak ran out of the curved ends of the braces. In effect the ends would simply snap off under load. To overcome this, steel plates were flitched into the strong straight grain towards the middle of the members. The plate had to be large enough to cover the weak point; it acts as a reinforcing patch across the entire curved zone of each brace. Each splice was through-fixed to its brace. One of the characteristics of working in wood is that it is possible to work out the size of the raw material by examining the finished members. The entire work was fabricated from sawn kiln-dried boards about 200 mm wide and 25 mm thick. After planing, the boards measure about 20 mm and thus the braces are 60 mm thick, being cut from three 20 mm boards laminated together. Slicing the boards into 3 yields the 6 mm laminates used for the chords and it was this in turn which determined the maximum curvature to which the chords could be bent (typically wood can be bent to about 200 times its thickness before it snaps). Finally, sawing the 200 mm faces in two pieces more or less determines the maximum 80 mm width of the braces. There are 325 unique connector plates joining the braces and the chords. Each was laser-cut, folded and MIG-welded as required. Clevis connectors joined the ends of successive chord sections forming a pin joint. This connection was important in allowing each bay to step out of plane from its neighbour providing the piece’s overall spiral effect. Other metalwork items included 460 unique pairs of brace

plates and 170 tie plates, plus various screws, rods and pins. Stainless steel was chosen for the metalwork connections to avoid the blackstaining that occurs when acidic oak and mild steel come in contact in wet conditions. The structure was not permitted to be fitted to a foundation and is thus completely self-supporting. The wood is bolted to a 20 mm thick base plate, and 13 separate one-tonne weights are used to restrain the plate under strong winds. During assembly there was very little tolerance as a whole. To have provided more in the components might have caused an accumulation of errors that could not have been resolved when it came to the assembly of the bays at site. To facilitate assembly, a simple technique known at least since medieval times was used. Every node in the assembly was given a reference number between 0 and 258. Each timber component that terminated at a node was stamped with the relevant number at the respective end. In this way the location and the orientation of any given member could be ascertained during assembly. On site, unsupported bays of the arch had to be held with scaffold whilst locking bays were brought in by crane. Connections had to meet in space with almost no tolerance – a challenge in high winds on a busy street. The fabrication was undertaken by Cowley Timberwork. The structure was prefabricated in 7 pieces. A high level of craft was achieved in the workshop. Each chord was built up from 6.4 mm thick laminates that were band-sawn and adhesive-bonded into the required form. The chords for each bay were produced in half their finished length – or a third in the case of the bottom bay. A total of 165 chord pieces were created using 27 different performing pressing jigs. Chord pieces were then fingerjoined to create 77 unique chord lengths. It was originally planned to use loose-hinged or friction-grip bolted connections for tolerance. In practice, it was only by using accurately machined members and close tolerance connections that the fabricator was able to set out the piece to the correct geometry. Admittedly, some additional tolerance would have been helpful when it came to connect the 7 large pieces together on site.

Beschichtungen für Holz im Außenbereich Coatings for Wood used Outdoors Gerhard Grüll

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Architekten bevorzugen gerade in der modernen Holzarchitektur für bewitterte Bauteile oft unbeschichtetes Holz, das im Neuzustand eine schöne Eigenfarbe aufweist, die sich jedoch innerhalb kurzer Zeit ändert und vergraut. Ein Argument dafür, Holz nicht zu behandeln, ist die Schonung von Umwelt und Ressourcen durch den Verzicht auf chemische Produkte. Mittlerweile gibt es gute Langzeiterfahrungen mit Holzfassaden mit unbehandelter Oberfläche und es hat sich gezeigt, dass diese bei guter Konstruktion und Ausführung dauerhaft sein können.1 Dies wirft nun die Frage auf, ob Beschichtungen auf Holz im Außenbereich überhaupt notwendig sind und welchen Zweck sie erfüllen. Dabei sind verschiedene Anwendungsbereiche von Holz differenziert zu betrachten. Im vorliegenden Beitrag soll der Zweck und die Sinnhaftigkeit von Beschichtungen auf Holzaußenbauteilen in den jeweiligen Anwendungsbereichen dargestellt und erläutert werden. Zweck von Beschichtungen im Außenbereich Holzoberflächen im Außenbereich sind den Einflüssen der natürlichen Witterung ausgesetzt. Sonnenlicht, Regen, Schnee, Hagel und viele andere Faktoren beanspruchen die Bauteile. Die Intensität der Bewitterung wird durch die Lage der Holzoberflächen bestimmt. Die wichtigsten Einflussgrößen sind die geografische Lage und Seehöhe, durch die sich das regionale Klima ergibt, die Himmelsrichtung, die die Wetterseite eines Gebäudes bestimmt, die Oberflächenneigung zur Senkrechten und der bauliche Holzschutz durch Vordächer oder hervorspringende Bauteile, die vor der direkten Bewitterung schützen. Dadurch können die Holzoberflächen an ein und demselben Objekt sehr unterschiedlich beansprucht werden. Wird Holz ohne Oberflächenbehandlung eingesetzt, wie es in der Architektur für die Gestaltung von Fassaden sehr beliebt ist, dann verändert es innerhalb kurzer Zeit seine Farbe und seine Oberflächenstruktur. Der natürliche Farbton des Holzes ist bei Wetterbeanspruchung nicht von Dauer,

unbehandeltes Holz, Bauernhaus in Tirol Untreated wood, farmhouse in Tyrol

sondern die Oberflächen verfärben sich durch Abwitterung, Besiedelung mit Mikroorganismen und Verschmutzung mit der Zeit grau. Dies gilt ohne Ausnahme für alle Holzarten.2 Feuchteschwankungen des Holzes verursachen Rissbildung, eine langjährige Bewitterung eine deutliche Erosion der Oberflächen. Diese oberflächlichen Veränderungen führen zu keiner relevanten Beeinträchtigung der Festigkeit eines Holzbauteils. Außerdem können besonders beanspruchte Bauteile als »Opferholz« so konstruiert werden, dass sie leicht auszuwechsen sind (Abb. 5). Bei unbehandeltem Holz ist aber damit zu rechnen, dass es bei Bewitterung zunächst unregelmäßig fleckig wird, bevor es einheitlich vergraut. Der Schutz durch Bauteile, die in Teilbereichen eine direkte Bewitterung verhindern (z. B. Vordächer, Fensterbretter etc.), ergibt oft ein unregelmäßiges Erscheinungsbild. Auch können Holzinhaltsstoffe ausgewaschen werden und angrenzende Bauteile (z. B. Putzfassaden) verfärben. Dieses Verhalten von unbehandeltem Holz bei Bewitterung wird nicht von allen Bauherren akzeptiert. Oberflächenbehandlungen können diese Veränderungen verhindern und müssen dafür bestimmte Funktionen erfüllen. Die Wahl einer geeigneten Oberflächenbehandlung ist ausschlaggebend für das Abwitterungsverhalten im Lauf der Zeit und damit für die Zufriedenheit des Nutzers mit dem Aussehen und der Funktion des Bauwerks. Farbgebung und Gestaltung Die Beschichtung von Holzoberflächen mit Farben, Lasuren und Lacken bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, das äußere Erscheinungsbild von Holzbauwerken zu bestimmen. Zur Farbgestaltung enthalten diese Beschichtungsstoffe lichtstabile, farbige Pigmente. Pigmentierung und Transparenz der Beschichtung stehen in engem Zusammenhang mit der lichtschützenden Wirkung für den Untergrund. Mit deckend pigmentierten Lacken können viele bunte Farbtöne realisiert werden; zudem gewähren diese Beschichtungen die

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höchste Dauerhaftigkeit, weil sie den Holzuntergrund sehr gut vor Witterungseinflüssen, insbesondere vor schädlichem UV-Licht, schützen. Diese Holzbeschichtungssysteme sind im Hinblick auf die Witterungsbeständigkeit ohne Weiteres vergleichbar mit Automobillacken. Bei gehobelten Oberflächen wird die Holzstruktur überdeckt und ist aus der Entfernung betrachtet nicht mehr erkennbar. Eine sinnvolle Alternative bietet die Beschichtung von sägerauem Holz mit deckenden Lacken, wodurch die Holzstruktur erkennbar bleibt und ebenfalls eine hohe Dauerhaftigkeit erreicht wird (Abb. 13). Sägeraues Holz nimmt sehr viel Beschichtungsstoff auf, der gut mechanisch auf der Oberfläche verankert wird; aufgrund des sehr unregelmäßigen Beschichtungsfilms ist ein großflächiges Abblättern nicht möglich. Wegen der einzigartigen Struktur von Holz werden oft transparente Beschichtungen gewünscht, wofür Lasuren mit transparenten Eisenoxidpigmenten in diversen Braun-, Rot- und Gelbtönen zur Verfügung stehen (Abb. 3, 4). Nur diese transparenten Pigmente absorbieren ausreichend Licht im kurzwelligen UV-Bereich, um ohne weitere Lichtschutzadditive die Holzoberflächen ausreichend gegen Abbauprozesse zu schützen. Für Holz im Außenbereich stehen einzelne farblose Beschichtungssysteme zur Verfügung, wobei besonders in dieser Produktkategorie nur geprüfte Produkte (zwei Jahre Freilandbewitterung gemäß EN 927-3) angewendet werden sollten. Sie enthalten verschiedene Arten von transparenten Lichtschutzmitteln, die UV-Licht absorbieren oder aggressive Abbauprodukte (Radikale) unschädlich machen können.3 Die Witterungsbeständigkeit von farbig pigmentierten Lasuren und deckenden Lacken wird jedoch von den meisten transparenten Systemen noch nicht erreicht. Lichtschutz und Farberhaltung Der Abbau der Holzsubstanz durch den kurzwelligen Anteil des Sonnenlichts steht am Beginn des Abwitterungsprozesses von Holzoberflächen und ruft zunächst Farbveränderungen (Vergilbung, Bräunung) hervor.

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traditionelle Alternative zu Beschichtungen: kontrolliert angekohlte Holzschalung, Kunsthaus für James Turrell, Naoshima 1999, Arch.: Tadao Ando dunkel lasierte Holzschalung, Schreinerei bei Freising 2010, Architekten: Deppisch Architekten Lasur mit Aluminiumpartikeln zur UV-Reflexion auf sägerauer Fichtenschalung konstruktiver Holzschutz unbehandelte Weißtanne, Haus in Lauterach 2010, Arch.: Oefele van Nuyken chemisch modifiziertes Holz im kritischen Nassbereich, acetylierte Radiata-Kiefer, Laufgrabenbrücke in Brabant 2011, Architekten: RO & AD Architecten thermisch modifiziertes Holz, Kinderklinik in Nantes 2009, Architekten: Brunet Saunier 2

In der weiteren Folge kommt es zu einem Abbau der Holzsubstanz in oberflächennahen Bereichen, was einen wesentlichen Prozess bei der Vergrauung und Erosion des Holzes darstellt. Der UV-Schutz durch die Pigmente und andere Lichtschutzmittel in der Beschichtung verhindern diese Abbauprozesse oder verlangsamen sie zumindest erheblich. Eine beständige Undurchlässigkeit der Beschichtung für schädliche Wellenlängenbereiche des Lichts spielt daher eine wesentliche Rolle für die Witterungsbeständigkeit der Oberflächen. Mit pigmentierten Beschichtungen ist über lange Zeit eine Erhaltung der Farbe möglich. Werden die Oberflächen gewartet oder renoviert, so lässt sich bei deckenden Beschichtungen der Ausgangsfarbton wiederhergestellen. Bei Lasuren werden die Oberflächen hingegen schrittweise dunkler und können nur mit deckenden Beschichtungen wieder aufgehellt werden.4 Feuchteschutz Anstrichfilme können die Aufnahme von Regenwasser und Luftfeuchtigkeit reduzieren und dadurch die Bildung von Rissen im Holz vermindern. Der Feuchteschutz ist besonders bei maßhaltigen Bauteilen, das sind Fenster und Außentüren aus Holz, sowie bei bestimmten Plattenwerkstoffen, vor allem bei Sperrholzplatten, notwendig. Hier trägt die Beschichtung zur Reduktion von Feuchteschwankungen des Holzes und damit verbundenen Dimensionsänderungen (Quellen und Schwinden) durch die Bewitterung bei. Bei nicht maßhaltigen Bauteilen (Fassaden, Zäune, Balkone etc.) ist der Feuchteschutz der Beschichtung von geringerer Bedeutung. Es können daher z. B. für Brettfassaden auch dünnschichtige Lasuren verwendet werden. Wichtige Einflussgrößen auf den Feuchteschutz sind die Schichtdicke, der Bindemitteltyp und die Farbe der Beschichtung. Ein höherer Feuchteschutz bzw. geringere Feuchteschwankungen lasen sich mit dickeren Beschichtungen, lösemittelbasierten Alkydharzen (im Vergleich zu wasserver5 dünnbaren Bindemitteln) und hellen Farb-

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tönen erreichen. Beschichtungen tragen dazu bei, kritische Holzfeuchtigkeiten (über 20 %) zu vermeiden, wie sie in unbehandeltem Holz häufig vorkommen – das Risiko durch holzzerstörende Pilze wird dadurch reduziert. Ist ein chemischer Holzschutz erforderlich, kann dieser durch die Beschichtung alleine aber nicht ersetzt werden. Zu große Schichtdicken sind zu vermeiden, da bei Rissen (z. B. bei Ästen), konstruktiven Fugen oder Verletzungen Feuchteansammlungen im Holz entstehen können, die häufig zu Fäulnisschäden führen. Aufgrund der Abwitterung der Beschichtung ist der Feuchteschutz von begrenzter Dauer und muss durch eine fachgerechte Wartung der Oberflächen erhalten werden (Abb. 8).5 Physikalischer Schutz Beschichtungen schützen das Holz vor Verschmutzung und mechanischen Einflüssen (z. B. Schlagregen). Durch den physikalischen Schutz des Beschichtungsfilms können fleckige Verfärbungen durch Verun-

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reinigungen, die Erosion der Holzsubstanz und das Auswaschen von Holzinhaltsstoffen verhindert werden. Beschichtete Oberflächen sind in der Regel nicht von Wespenfraß betroffen, durch den auf unbehandeltem, vergrautem Holz zahlreiche helle Streifen entstehen. Nicht filmbildende Systeme (Imprägnier- und Dünnschichtlasuren) bieten einen geringen physikalischen Schutz im Vergleich zu filmbildenden Systemen. Chemischer Holzschutz Wenn ein chemischer Holzschutz erforderlich ist, werden mit Wirkstoffen ausgerüstete Beschichtungsmittel (Holzschutzmittel) in Form von Grundierungen bzw. Imprägnierungen im Beschichtungssystem oder als Holzschutzlasuren angewendet. Diese verhindern den Befall des Holzes durch Mikroorganismen, indem sie vorbeugend gegen holzverfärbende oder holzzerstörende Pilze bzw. gegen holzzerstörende Insekten wirken. Gemäß ÖNORM B 3802-2 kann bei statisch nicht beanspruchten Bauteilen in

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Traditional alternative to coatings: charred timber boarding, gallery for James Turrell, Naoshima 1999; architect: Tadao Ando Softwood boarding, scumbled, joinery near Freising 2010; architects: Deppisch Architekten Coating with aluminium particles on rough-sawn timber boarding Physical barriers protecting untreated silver fir: house in Lauterach 2010; architect: Oefele van Nuyken Chemically modified wood in rooms subject to water, acetylated Monterey pine, trench bridge in Brabant 2011, architects: RO & AD Architecten Thermally modified wood, clinic for children and adolescents, Nantes 2009; architects: Brunet Saunier 6

den Gebrauchsklassen 2 (Außenbereich unter Dach) und 3 (Außenbereich bewittert) ein Schutz gegen Bläue ausreichend sein. Bei Verwendung von Holzarten mit einer hohen natürlichen Dauerhaftigkeit (z. B. Teak, Robinie, Bangkirai, Eiche) sind chemische Holzschutzmittel nicht erforderlich (ÖNORM B 3802-2). Es sollten ausschließlich Holzschutzmittel mit geprüfter Wirksamkeit verwendet werden, die dem DIBt-Holzschutzmittelverzeichnis, dem RAL-Verzeichnis oder dem österreichischen Holzschutzmittelverzeichnis entnommen werden können. Voraussetzung für eine funktionierende Oberflächenbehandlung ist die Auswahl von geeigneten Materialien und eine richtige konstruktive Ausführung von Holzbauteilen. Diesbezügliche Fehler können durch eine Oberflächenbehandlung oder einen chemischen Holzschutz nicht ausgeglichen werden. Modifiziertes Holz Die thermische Modifizierung von Holz ist ein Prozess, der ohne Einbringung von Chemikalien für die meisten Holzarten möglich ist. Sie bewirkt eine Änderung der Zellwand unter anderem durch die Zerstörung von Hydroxylgruppen der Hemizellulose sowie eine Änderung der Ligninstruktur. Die Erhitzung des Holzes erfolgt durch Heißluft, Wasserdampf, Stickstoff oder Öl, wodurch eine Farbänderung, eine Erhöhung der Dauerhaftigkeit gegen holzzerstörende Pilze, eine Reduktion der Gleichgewichtsfeuchte und eine Erhöhung der Dimensionsstabilität bei Feuchteänderung erreicht werden (Abb. 7). Die Hitzebehandlung hat jedoch eine Reduktion der Rohdichte und der mechanischen Festigkeit, Kerbschlagzähigkeit, Schlagarbeit und Abriebbeständigkeit zur Folge. Deshalb ist thermisch modifiziertes Holz für statisch tragende, beanspruchte Teile nicht anwendbar.6 Die Acetylierung ist ein chemisches Modifikationsverfahren für Holz, bei dem durch das Einbringen von Essigsäureanhydrid und Reaktion unter hohen Temperaturen und Druck die Hydroxylgruppen der Holzpolymere vor allem von Lignin, Hemizellulose und der amorphen Zellulose in Acetylgruppen

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überführt werden. 7 Während der Reaktion entsteht Essigsäure, die nach der Acetylierung wieder aus dem Holz entfernt werden muss. Durch das Verfahren werden unter anderem eine Erhöhung der Dauerhaftigkeit gegenüber holzzerstörenden Pilzen und Insekten sowie eine Erhöhung der Dimensionsstabilität bei Feuchteänderung erzielt (Abb. 6). Der Prozess ruft nur geringe Farbänderungen hervor, die mechanische Festigkeit beeinflusst er nicht signifikant. Der Geruch der Essigsäure wird fallweise als irritierend empfunden und Metalle in Kontakt mit acetyliertem Holz können rascher korrodieren. Die Furfurylierung von Holz ist ein Prozess, bei dem es zu einer mehrstufigen DruckVakuum-Imprägnierung des Holzes mit einer Lösung aus Furfurylalkohol und anderen Substanzen kommt, gefolgt von einem Aushärtungsprozess, der zur dauerhaften Polymerisation der Chemikalien in den Zelllumen und zur Bindung und Vernetzung in der Zellwand führt. Der Prozess führt zu einer deutlichen Farbänderung sowie einer Erhöhung der Dimensionsstabilität, der Dauerhaftigkeit gegenüber holzzerstörenden Pilzen und der Härte, jedoch erfolgt auch eine Versprödung des Werkstoffs.8 Modifizierte Hölzer ohne Beschichtung vergrauen in ähnlicher Weise wie nicht modifiziertes Holz (Abb. 9). Die dunklen Farbtöne, die durch thermische Behandlung und Furfurylierung entstehen, hellen rasch auf, auch als Untergrund von Beschichtungen. Als Beschichtungssubstrat zeigt vor allem acetylierte Radiata-Kiefer sehr gute Eigenschaften in der Bewitterung, mit geringer Rissbildung und Farbänderung (Abb. 6). Künstliche Vergrauung Verfahren, mit denen das Erscheinungsbild von natürlich abgewittertem, unbehandeltem Holz imitiert bzw. vorweggenommen werden kann, ermöglichen die optisch ansprechende und gleichmäßig graue Gestaltung von Holzfassaden. Dafür stehen spezielle Beschichtungskonzepte mit grau pigmentierten Lasuren zur Verfügung. Bei einer traditionellen Methode aus Schweden wird eine Eisen-

sulfatlösung auf Nadelholzoberflächen appliziert, was zu einer beschleunigten Vergrauung in bewitterten Bereichen führt, während unbewitterte Flächen kaum verfärben. Alternativ dazu können Eisen-Gerbsäure-Beizen auf sägerauem Holz angewendet werden, die eine sehr gute und gleichmäßige Imitation von unbehandeltem, abgewittertem Holz ergeben, wofür jedoch noch keine Marktprodukte zur Verfügung stehen. Hydrophobierungsmittel »Nanoprodukte« Im Bereich der Nanotechnologie wurden in den letzten Jahren Hydrophobierungsmittel für Holz entwickelt und verstärkt von verschiedenen Firmen angeboten. Sie haben durch funktionelle Molekülschichten eine stark wasserabweisende Wirkung ohne die Wasserdampfdurchlässigkeit einzuschränken, wodurch ein starker Abperleffekt und eine leichte Reduktion der Flüssigwasseraufnahme von Holzoberflächen erreicht wird. Die meisten der bisher am Markt befindlichen Produkte beinhalten jedoch weder UV-Schutz noch chemischen Holzschutz und können daher für sich allein nicht als funktionstaugliche Beschichtungssysteme für bewitterte Holzoberflächen bezeichnet werden. Die Integration funktioneller Schichten in Holzaußenbeschichtungen auf Basis der klassischen Lacktechnologie befindet sich derzeit in der Entwicklung. Anwendungsbereiche Beschichtungen auf Holz im Außenbereich werden in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt, wobei sich die Anforderungen an die Eigenschaften der Beschichtungen jeweils unterscheiden. EN 927-1 gilt für alle Holzaußenbeschichtungen und definiert Anwendungsstufen nach der geforderten Maßhaltigkeit des Holzbauteils (Abb. 10). In der gleichen Einteilung legt die EN 927-2 Anforderungen an Beschichtungssysteme aufgrund von einem Jahr Freilandbewitterung und einer Prüfung der Wasserdurchlässigkeit fest (Letzteres derzeit unverbindlich), sodass je nach geforderter Maßhaltigkeit bestimmte Kriterien erfüllt werden müssen.

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Holzfeuchtigkeit in Brettproben bei Bewitterung 45° gegen Süden über 18 Monate in Wien; elektrische Holzfeuchtemessung (EL) 3 mm unter der bewitterten Oberfläche modifiziertes Kiefernholz ohne Beschichtung von links nach rechts: zu Beginn, nach 3, 6, 9, 12, 18 Monaten Freilandbewitterung 45° gegen Süden, Wien; a unbehandelte Referenz, b acetyliertes Holz, c Holz mit chromfreier Salzimprägnierung d Thermoholz, e furfuryliertes Holz Wood moisture in board samples at 45° facing south, over the course of 18 months in Vienna. Electrical measurement of wood moisture 3 mm below the weathered surface. Modified pine with no coating from left to right at 3, 6, 9, 12 and 18 months, at 45° facing south in Vienna; reference sample (left), weathered sample (right), a untreated wood (reference), b acetylated wood, c Cr-free salt-impregnated wood, d thermally treated wood, e furfurylated wood.

Holzfeuchtigkeit [%] / Timber Moisture Content [%]

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Fenster und Außentüren (maßhaltige Bauteile) Fenster und Außentüren gelten als maßhaltige Bauteile und haben hinsichtlich der Beschichtung eine Sonderstellung, da in Europa sehr hohe Ansprüche an die Oberflächenqualität gestellt werden (ähnlich wie an Möbeloberflächen), gleichzeitig der Feuchteschutz der Beschichtung zur Erreichung der Maßhaltigkeit von Bedeutung ist und die rundum beschichteten Fenster in der Außenwand eines Hauses das Raumklima vom Außenklima trennen. Durch diese Differenzklimabeanspruchung verlangen die Fenster nicht nur aufgrund der Bewitterung, der sie ausgesetzt sind, eine entsprechende Beschichtung, sondern es müssen auch Diffusionsprozesse von Feuchtigkeit durch Unterschiede im partiellen Wasserdampfdruck zwischen Innen- und Außenklima berücksichtigt werden (Abb. 12). Für Fenster und Außentüren sind dickschichtige Systeme (Dickschichtlasuren und deckende Lacke) mit Trockenfilmdicken zwischen 60 und 150 μm üblich, bei geschützten Holzfensterkonstruktionen (z. B. Holz /Aluminium) ist auch eine geringere Schichtdicke zulässig (ÖNORM B 3803). Um einen Feuchtestau bei Diffusion zu vermeiden, empfiehlt es sich, an der Innenseite des Fensters eine wasserdampfdichtere Beschichtung (z. B. höhere Schichtdicke) aufzubringen als an der Außenseite. Holzfassaden Für Holzfassaden bestehen verschiedene Konstruktionsprinzipien. Hinterlüftete Fassaden bieten die höchste Sicherheit gegen Feuchteansammlungen im Holz und damit gegen Fäulnisschäden (Abb. 11 a). Bei hinterlüfteten und belüfteten Holzfassaden wird eine Grundierung der Rückseiten der Fassadenelemente empfohlen, um die Feuchteaufnahme, z. B. bei gelegentlichem Auftreten von Oberflächenkondensat, zu reduzieren. Sie sollten jedoch diffusionsoffen bleiben, um ein rasches Austrocknen von Feuchtigkeit zu ermöglichen (Abb. 11 a, b). Bei nicht hinterlüfteten Fassaden ist wie bei Holzfenstern der Feuchtestrom durch die Außenwand zu berücksichtigen und es wird an

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lösemittelbasierte Alkyd-Beschichtung: unbehandelt (schwarz), Einfach- (grün), Zweifach(blau), Dreifachbeschichtung (rot), ICP lt. EN 927-3

wasserverdünnbare Acrylat-Beschichtungen: unbehandelt (schwarz), P20 = 20 μm Trockenfilmdicke (grün), P50 = 50 μm (blau), P80 = 80 μm (rot)

solvent-based alkyd coatings: untreated wood reference (black), 1≈ (green), 2≈ (blue), 3≈ (red), ICP according to EN 927-3

water-soluble acrylate coatings: untreated reference (black), in P20 = 20 μm dry-film thickness (green), P50 = 50 μm (blue), P80 = 80 μm (red)

der Vorder- und Rückseite der Fassadenelemente ein vollständiger Beschichtungsaufbau mit abgestimmten Diffusionseigenschaften auf Basis einer Berechnung der Feuchtediffusion empfohlen (Abb. 11 c, d). Für Holzfassaden stehen von unbehandeltem Holz über Imprägnierlasuren und Dünnschichtlasuren bis zu mittelschichtigen Systemen viele Optionen zur Auswahl. Dickschichtige Systeme werden aufgrund der Gefahr von Feuchteansammlungen nicht empfohlen. Plattenförmige Werkstoffe benötigen in der Regel einen Feuchteschutz durch die Beschichtung in Verbindung mit speziellen Produkten zur Kantenversiegelung, um den Plattenverbund bei Bewitterung vor Rissen und Delaminierung zu schützen.

ten durch die konstruktive Ausbildung nach Möglichkeit vermieden werden.9 Auf diesen hoch beanspruchten Flächen ist eine sorgfältige Kontrolle und Wartung der Beschichtung unabdingbar und die Anwendung von besonders dauerhaften (z. B. deckenden) oder einfach zu wartenden Beschichtungssystemen zu empfehlen. Bei Balkonen und Zäunen sind dünn- und mittelschichtige Lasuren sowie mittelschichtige deckende Lacke üblich. Zu hohe Schichtdicken sind zu vermeiden, um das Risiko von Feuchteansammlungen zu reduzieren. Bei Balkonen haben zudem viele Teile eine statisch tragende Funktion, weshalb hier dem vorbeugenden Holzschutz eine größere Bedeutung zukommt (ÖNORM B 3802-2).

Balkone und Zäune Bei Balkonen und Zäunen sind Oberflächen mit einer sehr hohen Beanspruchung durch Bewitterung nicht zu vermeiden. Dies sind nahezu horizontale Flächen wie Handlaufoberseiten sowie Oberkanten von Deckbrettern und Traglatten, die immer eine Ablaufschräge zur Ableitung von Regenwasser aufweisen sollten. Darüber hinaus gibt es häufig bewitterte Hirnholzflächen oder geschweifte Teile, an denen die Kapillaren der Holzstruktur angeschnitten sind. Diese soll-

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Terrassenbeläge Die Bewitterung von horizontalen Flächen nahezu ohne Ablaufschrägen sowie die Begehung von verschmutzten Flächen, häufig mit Riffelung oder scharfen Kanten, stellen eine besonders hohe Beanspruchung der Oberflächen dar. Aus diesem Grund werden für Terrassenbeläge spezielle Beschichtungssysteme verwendet. Häufig werden dünnschichtige Ölsysteme eingesetzt, die zumindest eine jährliche Pflege erfordern. Aber auch geeignete deckende (mittelschichtige) Beschichtungen stellen eine

Anwendungsstufen level of application

erlaubte Maßänderung des Holzes allowable change in size of wood

typische Beispiele für die Anwendungsstufen typical example of level of application

nicht maßhaltig not dimensionally stable

Maßänderung nicht begrenzt unlimited change in size

überlappende Verbretterung, Zäune, Balkone overlapping boarding, fences, balconies

begrenzt maßhaltig dimensionally stable to a limited degree

Maßänderung in begrenztem Umfang zugelassen change in size allowable to limited degree

Verbretterung mit Nut und Feder, Holzhäuser und Landhäuser, Gartenmöbel mortise-and-tenon boarding, wood structures, garden furniture

maßhaltig dimensionally stable

Maßänderung in sehr geringem Umfang zugelassen change in size allowed to very limited degree

Fenster und Außentüren windows and exterior doors

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dauerhafte Alternative dar, wobei Farbtöne zu empfehlen sind, die wenig schmutzanfällig, aber – wegen der Aufheizung bei Sonneneinstrahlung – nicht sehr dunkel sind. Viele Terrassenbeläge bleiben unbehandelt, wodurch die unterschiedlichen, in diesem Bereich eingesetzten einheimischen und exotischen Holzarten sehr schnell vergrauen und ihr individuelles Erscheinungsbild verlieren. Ab einer relevanten Absturzhöhe von Terrassenbelägen über Grund oder Wasser (> 50 cm) ist die statische tragende Funktion der Belagsbretter mit einem vorbeugenden Holzschutz gemäß ÖNORM B 3802-2 durch den Einsatz von Holzschutzmitteln oder durch die Verwendung von Holzarten mit einer hohen natürlichen Dauerhaftigkeit sicherzustellen. Fazit Beschichtungen für Holz im Außenbereich begünstigen bei fachgerechter Anwendung den Feuchtehaushalt von Holzbauteilen und reduzieren damit das Risiko für die Entstehung von Fäulnis. Darüber hinaus unterbinden sie die Abwitterung der Oberflächen und verleihen damit dem Objekt eine stabile Farbigkeit und ein einheitliches Erscheinungsbild. Im gleichen Maß wie sie ihre Schutzfunktionen ausüben, sind sie ein markantes Gestaltungsmittel. Entscheidet man sich für eine Beschichtung, ist eine fachgerechte Wartung notwendig, um die Schutzfunktionen auf Dauer zu erhalten. Wartungsintervalle und Wartungsaufwand sind von der Wahl der Erstbeschichtung und der Exposition der Oberflächen abhängig, wobei sehr dauerhafte Varianten von Holzbeschichtungen zur Verfügung stehen (Abb. 14). In manchen Einsatzbereichen braucht Holz keinen Schutz durch Beschichtungen oder Holzschutzmittel, dann müssen aber optische Veränderungen, Rissbildung und Abwitterungserscheinungen in Kauf genommen werden. In bestimmten Anwendungsbereichen wie bei Holzfensterkonstruktionen, Balkonen und plattenförmigen Werkstoffen ist nach heutigem Stand der Technik eine geeignete Beschichtung erforderlich. DETAIL  01– 02/2012

In modern timber architecture, architects often employ wood that is free of coatings – and, consequently, will quickly turn grey. One reason is to conserve resources and protect the environment by doing without chemical coatings on the wood. Untreated wood facades became common long enough ago that it can now be claimed that when a facade is detailed and executed well, the wood will be durable. This trend raises two important questions. Are coatings on wood in exterior applications ever necessary, and which purpose do they fulfil? The answers require us to distinguish among the various ways wood is employed. This article delineates the functions of wood coatings for these respective applications. Function of coatings in exterior applications Wood surfaces used on building exteriors are exposed to the elements (sunlight, rain, snow, and hail). At different intervals a number of other factors also put a strain on these building components. The location of the wood surface is an important factor in the degree of weathering. The most important variables are geographic location and sea level, the direction the surface or component faces, inclination, physical barriers (projecting roofs or other elements protruding from the facade protecting certain surfaces from direct exposure, ill. 5). Accordingly, the vulnerability of a building’s different wood surfaces to weathering may vary significantly (ill. 1). When wood is employed whose surface has not been treated or coated, its colour and surface structure will change quickly. When exposed to the elements, wood’s natural colour tone is transformed: the surfaces change colour as a result of weathering, colonisation by micro-organisms, and pollution. This is true, without exception, of all types of wood. In addition, moisture fluctuation in the wood causes cracks to form, and long-term exposure results in marked erosion of the surfaces. These superficial changes do not seriously reduce the strength of wood components. However, when the wood is untreated, it is likely that it will become patchy before it weathers evenly.

10 Anwendungsstufen von Beschichtungssystemen für Holz im Außenbereich nach EN 927-1 10 Levels of applications for coating systems for wood used outdoors in compliance with EN-927-1

The protection afforded by building components that prevent direct weathering (e.g. projecting roofs, window ledges, etc.) often causes a quite uneven appearance. When exposed to different types of weather, chemical components of wood may leach out and discolour other building surfaces (e.g. rendered facades). In many instances this aspect of untreated wood is considered unacceptable. Surface treatments can prevent these changes; to do this they must fulfil specific functions. The selection of the appropriate protective coating determines how the wood will weather over time, and is, correspondingly, a significant factor in the users’ satisfaction with the building’s appearance and function. Colour selection and design The different paints, scumbles and varnishes offer a great variety of options for the design of the building exterior. The colour coatings contain lightfast pigments. The pigmentation and the transparency of the coating are closely linked to the degree of protection from light afforded the wood. With opaque lacquers many colours can be attained, and, these coatings are the most durable, because they protect the wood very well from weather, particularly from harmful UV light. In terms of weather resistance, these wood-coating systems are, in fact, comparable to automotive paints. In cases in which the wood surfaces are planed, the grain is covered and is no longer visible from a greater distance. Coating rough-sawn wood with opaque lacquers – the grain can still be seen and the wood is preserved – is one reasonable alternative. Rough-sawn wood absorbs a large amount of the coating material, thereby helping to affix it to the surface, and thanks to the strongly varying thickness of the coat, it is not possible for larger areas to peel off (ill. 4, 13). However, due to the unique structure of wood, transparent coatings are in demand; only scumbles with transparent iron oxide pigments (available in different shades of brown, red and yellow) absorb enough light in the UV range to protect the wood sufficiently from decomposition processes.

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g un ter wit ering e B ath we Diffusion diffusion

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There are a few colourless coating systems available on the market for wood used on the building’s exterior. Although in this product category in particular, only products that have been tested should be employed. They contain different types of transparent light stabilisers that can absorb UV light or render harmless so-called radicals (aggressive decomposition products). Most transparent systems as weather resistant as scumbles contain pigmentation and opaque lacquers. The first stage of weathering involves decomposition of wood substance attributable to the portion of sunlight with short wavelengths and results in change in colour (yellowing, browning). Next there is decomposition of areas near the surface, which leads to greying and erosion of the wood. The UV protection provided by the pigments and other light stabilisers in the coating prevent these decomposition processes, or slow them considerably. Consequently, the constant imperviousness of the coating to the damaging range of UV light plays an important role in the weather resistance of the surfaces. With pigmented coatings it is possible to retain the colour for a long period of time. When surfaces covered in opaque coatings are renewed – whether small sections or the entire surface – the original colour can be recreated. Scumbles, on the other hand, become darker with the passage of time and can only be lightened by applying opaque coatings. Moisture protection A paint film can reduce the absorption of rainwater and humidity and thereby help stop cracks from forming in the wood. Important variables of moisture protection are the thickness of the coating, the type of bonding agent, and the colour of the coating. Greater moisture protection (i.e. less fluctuation in moisture content) is achieved by using a thicker coating, solvent-based alkyd resins (as opposed to water-soluble bonding agents), and light shades of colour. Coatings help prevent reaching the critical levels of moisture (more than 20 %) that are present in untreated wood. They also reduce wood’s vulnerability to destructive fungi. 13

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c

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Physical barriers Coatings also protect the wood from soiling and mechanical influences (e.g. pounding rain). The physical protection offered by the coating film can prevent patchy discolouration caused by pollutants, as well as erosion of wood substance and leaching of chemical components. Coated surfaces are, as a rule, not vulnerable to wasp damage – which, for untreated, weathered wood, takes the form of multiple light-toned strips. Systems that form films offer more physical protection than systems that do not form films (impregnation-applied scumbles and thincoat scumbles). Chemical wood preservation When a chemical wood preservative is required, a coating will be employed that is equipped with active ingredients in the form of primers or impregnations or as scumble wood preservatives. These prevent wood from being infested by micro-organisms by thwarting harmful insects or fungi that discol-

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our or destroy the wood. But surface treatments and chemical wood preservation cannot make up for mistakes such as choosing the wrong wood, or faulty construction. Modified wood Thermally modifying wood is a process that requires no chemicals and functions for most types of wood. In this process the cell wall is altered by – among other things – destroying the hydroxyl groups of the hemi-cellulose and changing the lignin structure. The wood is heated with hot air, steam, nitrogen or oil; this causes a colour change, increases the wood’s resistance to fungi, reduces equilibrium moisture content and increases dimensional stability when moisture levels change (ill. 7). However, through heat treatment, a decrease in the wood’s bulk density, mechanical strength, toughness, and resistance to abrasion occurs. This is why thermally modified wood cannot be used for load-bearing purposes. Acetylation is a process in which wood is chemically modified by introducing

11 Konstruktionsarten von Holzfassaden a hinterlüftete Fassade, b belüftete Fassade, c nicht hinterlüftete Fassade mit stehender Luftschicht, d nicht hinterlüftete Fassade 12 Feuchteeinflüsse auf Holzfenster 13 zweischichtiger Auftrag unterschiedlicher Rottöne auf sägerauer Weißtannenschalung, Schule in Büttenen 2009, Architekten: Rohrer Sigrist 14 Beschichtung auf der Basis von High-SolidPolyurethan.

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11 Types of wood facades a ventilated facade (open to sky), b ventilated facade (closed to sky), c unventilated facade with air cavity, d unventilated facade (without air cavity) 12 Influence of moisture on wood window 13 Two coats of different shades of red on roughsawn silver-fir boarding, school in Büttenen; architects: Rohrer Sigrist 14 Coating on a high-solids polyurethane basis

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acetic acid and, at high temperatures and pressure, the hydroxyl groups of wood polymers (above all lignin, hemi-cellulose and amorphous cellulose) are converted to acetyl groups. During this chemical reaction, acetic acid is created; following acetylation it must be extracted from the wood. A few of the advantages of this process: it increases wood’s resistance to destructive fungi and insects and improves dimensional stability when the material is subject to fluctuating moisture (ill. 6). The process only causes a slight change of colour and does not significantly alter the mechanical strength. In some cases, the smell of acetic acid is considered bothersome, and metals that come in contact with it may undergo accelerated corrosion. Furfurylation is a process consisting of a multiphase pressure-vacuum-impregnation of wood using a solution containing furfuryl alcohol and other substances, and a subsequent hardening phase. The process causes the colour of the wood to change significantly; increases dimensional stability, resistance to destructive fungi, and hardness; but also causes the material to become brittle. Modified wood without a coating becomes grey similarly to wood that has not been modified (ill. 9). The dark shades that are brought about through furfurylation become lighter again quite quickly. Monterey pine (pinus radiata) is particularly well suited to the process: when it weathers, cracking is minimal, as is the change in its colour. Nanotechnology products In recent years, in the field of nanotechnology, products to make wood hydrophobic have been made increasingly available on the market. They cause a strong water-repelling effect through functional molecule layers, without limiting the permeability to water vapour, whereby a strong beading effect and a slight reduction of absorption of water by the surface of the wood is achieved. However, most products on the market thus far contain neither UV protection nor chemical wood preservatives and therefore, is not, if used alone, considered sufficient protection for wood surfaces subject to weathering.

For wood facades, there are, depending on the type of ventilated cavity, different structural principles (ill. 11). Facades with ventilated cavities provide the greatest protection against accrual of moisture in wood – and correspondingly against decomposition. For ventilated facades, priming the rear of the facade elements is recommended in order to reduce the moisture absorption, for example, of the occasional occurrence of surface condensation. The surfaces should, however, continue to be moisture-diffusing so that moisture can dry quickly. For a facade without ventilated cavities, the moisture flow through exterior walls must be taken into consideration, and, and on the front and rear of the facade elements, a comprehensive set of coatings with diffusivity characteristics calculated on the basis of moisture-diffusion calculations is recommended. The options available for wood facades range from no treatment to impregnation-applied scumbles, thin-coat scumbles and intermediate-layer systems. Systems making use of thick coats are not recommended due to potential moisture accrual. Materials in sheet format require moisture protection in combination with special products to seal the seams to protect the laminations from forming cracks or from coming unlaminated when subject to the elements. Summary When used properly, coatings for wood for exterior applications have a favourable effect on moisture content balance of wood components and thereby reduce the risk of decomposition. In addition, they keep surfaces from weathering and maintain constant colours and a uniform appearance of the building. They are to the same degree striking design elements as they are preservatives. The selection of a system must be accompanied by proper maintenance. The maintenance interval and the effort required are dependent on the original coating and the exposure of the surface. The different products have specific functions. In some areas wood does not need the protection afforded by coatings or preservatives, but in such instances, cracks and other signs weathering are a matter of course.

Anmerkungen / References: 1 Brandstätter, M. et al.: Holzfassaden. Holzforschung Austria. Wien 2002 Schober, K. P. et al.: Fassaden aus Holz. 1. Aufl., proHolz Austria, Wien 2010 2 Sell, J.; Leukens, U.: Untersuchungen an bewitterten Holzoberflächen. Zweite Mitteilung: Verwitterungserscheinungen an ungeschützten Hölzern. Holz als Roh- und Werkstoff, 29, 1, 1971, S. 23 – 31 3 Grüll, G.; Tscherne, F.; Forsthuber, B.: Brightwood – Transparente Beschichtungen für Holz im Außenbereich. Proceed. Fenster Türen Treff, 2009, Holzforschung Austria Forsthuber, B.; Grüll, G.: The effects of HALS in the prevention of photo-degradation of acrylic clear topcoats and wooden surfaces. Polymer Degradation and Stability, 95, 2010, S. 746 –755 4 Grüll, G. et al.: Maintenance procedures and definition of limit states for exterior wood coatings. Eur. J. Wood Prod., DOI 10.1007/s00107-010-0469-z, 2010 Tscherne, F.; Grüll, G.: Wartungsmaßnahmen und Definition von Grenzzuständen für Holzaußenbeschichtungen. Proceed. 42. Fortbildungskurs der SAH Holzoberflächen in der Fassadengestaltung, SAH. Zürich 2010 5 Grüll, G. et al.: Moisture Conditions in Coated Wood Panels During 18 Months Natural Weathering at Five Sites in Europe. Proceed. 7th Woodcoatings Congress, PRA. Hampton 2010 6 Hill, C.A.S.: Wood Modification: chemical, thermal and other processes. Wiley series in renewable resources. Chichester 2006 7 Seubert-Hunziker, H.: Holzkunde II – Teil 2 – Holzchemie. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, 2001 8 Esteves, B.; Nunes, L.; Pereira, H.: Properties of furfurylated wood (Pinus pinaster), Eur. J. Wood Prod., DOI 10.1007/s00107-010-0480-4, 2010 9 Schober, K. P.; Auer, C.; Grüll, G.: Balkone und Terrassenbeläge aus Holz. 1. Aufl., Holzforschung Austria (HFA-Schriftenreihe, 12). Wien 2006

Dr. Gerhard Grüll ist Absolvent der Studienrichtung Holzwirtschaft an der Universität für Bodenkultur in Wien und Leiter des Bereichs Oberfläche und Möbel der Holzforschung Austria. Seit 2009 ist er Vorsitzender des österreichischen Normenkomitees ON-K 050 Beschichtungsstoffe und Lehrbeauftragter an der Universität für Bodenkultur in Wien. Die Schwerpunkte seiner Arbeit sind Beschichtungen auf Holz, Holzschäden und Holzanatomie. Dr. Gerhard Grüll majored in wood economy at the University of Natural Resources and Life Sciences (BOKU) in Vienna and heads the Wood Surfaces and Furniture divisions at “Holzforschung Austria”. Since 2009 he has headed the Austrian standards committee ON-K 050 – Coating Materials and has taught at the BOKU in Vienna. His work focuses on coatings for wood, types of damage to it, and wood anatomy.

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Prof. Peter Cheret ist Architekt und Fachautor. Zusammen mit Jelena Bozic leitet er seit 1993 das Büro Cheret und Bozic Architekten in Stuttgart. Seit 1994 ist er Professor am Institut für Baukonstruktion und Entwerfen (IBK1) der Universität Stuttgart.

Der neue Holzbau New Timber Construction Peter Cheret, Arnim Seidel

Arnim Seidel ist Architekt und Fachautor. Er studierte Architektur an der Bergischen Universität Wuppertal und leitet seit 1992 die Presse- und Öffentlichkeitsarbeit der Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. Seit 2002 ist er Inhaber der Fachagentur Holz in Düsseldorf.

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siebengeschossiger Wohnungsbau in Berlin-Mitte 2012, Architekten: Kaden Klingbeil 2, 3 Illwerke Zentrum Montafon, Vandans 2013, Architekt: Hermann Kaufmann

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Der archaische Baustoff Holz hat sich in den vergangenen Jahren zu einem nahezu neuen Material entwickelt. Auch wenn es scheint, als hätte er hierfür erst im Hightech-Labor wissenschaftlich entwickelt werden müssen, gibt er Antworten auf immer drängendere Fragen, angefangen mit dem verantwortlichen Umgang mit natürlichen Ressourcen und deren Auswirkungen auf die Gesundheit jedes Einzelnen bis hin zu Fragen nach der Lebensqualität unserer unmittelbaren Umgebung. Dabei ist Holz geblieben, was es immer war: ein nachwachsender Rohstoff. Es kommt einem Naturwunder gleich, dass ein Baum unter günstigen klimatischen Bedingungen kaum mehr benötigt als ausreichend Erde, Licht, Luft und Wasser und dabei das in der Atmosphäre in schädlichem Übermaß vorhandene Kohlenstoffdioxyd (CO2) in kostbaren Sauerstoff umgewandelt wird. Im Unterschied zu vielen anderen Baumaterialien verfügt Holz ebenso über sinnlich wahrnehmbare, haptische Qualitäten wie über fertigungstechnische Vorteile, etwa das geringe Gewicht oder die leichte Bearbeitbarkeit. Gegenüber der konventionellen Massivbauweise besitzt der Holzbau eine Reihe von Vorteilen. Zunächst ist es aus globaler Sicht sinnvoll, ein Maximum an CO2 langfristig in Gebäuden einzulagern und den Primärenergiebedarf entscheident zu senken. Hinzu kommt, dass die Verarbeitung von Bäumen zum Baustoff Holz weit weniger fossile Energie benötigt als die Herstellung von Stahl, Beton, Kunststoff, Ziegeln oder gar Aluminium. Technisch betrachtet ist Holz ein mit Zellulosefasern bewehrter Verbundbaustoff mit hohem Hohlraumanteil und deswegen das tragfähigste aller wärmedämmenden Materialien. Bei gleicher Tragfähigkeit ist es wesentlich leichter als Stahl und hat annähernd die gleiche Druckfestigkeit wie Beton, kann im Gegensatz zu diesem aber auch Zugkräfte aufnehmen. Die Fülle an guten Argumenten ließe sich bis hin zu signifikanten technischen Kennwerten erweitern. Dennoch stellt sich die Frage: Warum findet dieser Baustoff hierzulande nach wie vor nicht die

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Verbreitung, die seinen Möglichkeiten entspricht? Die Antwort darauf ist komplex und in der historischen Entwicklung des Holzbaus zu finden. Bis zur Industrialisierung im 19. Jahrhundert war Holz das dominierende Material. Nahezu alles – vom Gebrauchsgegenstand bis zu Gebäudestrukturen – wurde aus Holz hergestellt. Innerhalb weniger Jahrzehnte ging diese über Jahrhunderte unangetastete Vormachtstellung verloren. Um die anstehenden Herausforderungen nach Versorgung, neuen Verkehrs- und Gebäudetypen zu bestehen, brauchte es alternative Konzepte. Zum einen konnte die in Zünften gehütete Zimmermannskunst dies nicht leisten. Ihre Bauweisen hatten sich in einem langen Prozess der Anpassung an reale Bedingungen entwickelt, wobei Form, Aufbau und Gefüge bis hin zu den Details der Holzverbindungen genau festgelegt waren. Zum anderen konnte sich der natürlich nachwachsende Baustoff Holz den spezialisierten Ansprüchen neuer Bautechniken nur allmählich anpassen. Holz galt in der Pionierzeit der Industrialisierung als nicht tauglich für die Massenproduktion von Gütern. Neu entwickelte Materialien wie Guss, Eisen, Stahl und ab der Jahrhundertwende der Eisenbeton traten in den Vordergrund. Sie waren als Baustoffe das Ergebnis zielgerichteter, wissenschaftlicher Forschung. Dennoch konnte Holz überall dort Marktanteile erobern, wo es weniger um die spezialisierte Anwendung als vielmehr um den Alltag des Bauens ging. In unseren Großstädten haben sich trotz der verheerenden Zerstörungen im Zweiten Weltkrieg gründerzeitliche Stadtteile erhalten. Den Gebäuden ist es äußerlich nicht anzusehen, aber diese bis heute für die urbane Stadtgesellschaft höchst attraktiven Wohnquartiere sind zu einem beträchtlichen Teil in Holzbauweise errichtet. Die Außenwände und vielfach die Decken über dem Erdgeschoss sind zwar in konventioneller Massivbauweise ausgeführt, die weiteren Geschosse sind jedoch in der Regel auf Holzbalkendecken, tragenden Innenwänden aus Fachwerk und Dachstühlen aus Holz aufgebaut.

Mehrgeschossige Holzbauten und Mischkonstruktionen – Stand der Technik Der Holzbau hat jüngster Zeit eine erstaunliche Wandlung erfahren. Im Vergleich zu konventionellen Bauweisen, wie sie noch vor nicht allzu langer Zeit gängige Praxis waren, stehen uns heute eine ganze Reihe an unterschiedlichen Holzbausystemen und -bauweisen zur Verfügung. Bei aller Unterschiedlichkeit der Konstruktionsweisen besteht die grundsätzliche Neuartigkeit aller aktuellen Holzbausysteme zunächst einmal in der Überwindung der Beschränkungen des tradierten Holzbaus. Die zumeist aus dem historischen Fachwerk abgeleiteten Bauweisen wie etwa die bis in die 1980er-Jahre des letzten Jahrhunderts vorherrschende Pfosten-Riegel-Konstruktion, bedienten sich in der Regel stabförmiger Querschnitte wie Balken, Latten, Leisten und Dielen. Deren Dimensionen waren durch den naturgewachsenen Baum beschränkt, was sich wiederum auf die Spannweiten und die Größe des Gesamtbauwerks auswirkte. Während ein Teil der neuen Systeme nach wie vor auf dem Prinzip des Fügens stabförmiger Holzquerschnitte beruht, finden sich bei den führenden Herstellern eine ganze Reihe massiver, flächiger und auch raumbildender Systemelemente für Wände, Decken und Dächer. Im Unterschied zu den »leichten« Bauweisen, etwa dem Holzrahmenbau, handelt es sich dabei um massive Bauteile aus gestapelten oder addierten Querschnitten, die über verschiedene fertigungstechnische Schritte zu formstabilen und flächigen Elementen gefügt sind. Über die bautechnische Innovation hinaus stehen die neuen Entwicklungen mit der Überwindung des Stabwerks hin zu flächigen, ungerichteten Bauteilen auch für den tiefgreifenden Wandel in der Tektonik. Aus der Erfahrung der Geschichte, wonach bautechnische Innovationen immer mit gestalterischen einhergehen, eröffnen sich auch neue Felder für die Architektur. Längst hat der Holzsystembau mit der Leistungsfähigkeit seiner Tragwerke und mit seinen wissenschaftlich fundierten, bauphysikalisch sehr leistungsstarken Bauteilaufbauten einen Stand der Bautechnik erreicht,

Prof. Peter Cheret is an architect and architectural writer. Together with Jelena Bozic he has led the office of Cheret und Bozic Architekten in Stuttgart since 1993. Since 1994 he has served as Professor at the Institute for Construction and Design (IBK1) at the University of Stuttgart. Arnim Seidel is an architect and architectural writer. He studied architecture at the University of Wuppertal and since 1992 has led the PR work for the association Holz e.V. Since 2002 he has owned the specialist agency “Holz” in Düsseldorf.

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Multi-storey apartment building in central Berlin 2012, architects: Kaden Klingbeil 2, 3 Illwerke Centre Montafon, Vandans 2013, architect: Hermann Kaufmann

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der ihn dazu befähigt, weit mehr zu leisten als in der eingeschränkten Anwendung für kleinmaßstäbliche Bauwerke im ländlichen oder suburbanen Raum. Selbstverständlich behält der Holzbau im privaten Wohnungsbau oder für die Realisierung von Kindergärten nach wie vor eine hohe Berechtigung. Allerdings stellt gerade die Anwendung im Bau mehrgeschossiger Gebäude im urbanen Kontext einen Motor für ebenso bautechnische wie städtebauliche und architektonische Innovationen dar. Bei mehrgeschossigen Bauten in reiner Holzbauweise soll es jedoch nicht bleiben: Wirtschaftliche Überlegungen führen zu Mischkonstruktionen, bei denen die tragenden Wände, Decken und Stützen aus Stahlbeton bestehen und Holz in der hochgedämmten Gebäudehülle von Außenwand und Dach eingesetzt wird. Einige aktuell realisierte Beispiele in europäischen Metropolen gehen in diese Richtung. Aufgrund ihrer spezifischen Fähigkeiten bleibt die Holzbauweise nicht mehr auf Gebäude geringer Höhe beschränkt, sondern gewinnt gerade im mehrgeschossigen urbanen Bauen an Bedeutung. Sowohl in technischer Hinsicht als auch bei den Baugesetzen hat sich viel getan. Jüngste Gesetzesnovellierungen, neue Richtlinien sowie Erkenntnisse aus Musterprojekten und Forschungsarbeiten haben eine verbesserte Ausgangslage für den mehrgeschossigen Holzbau geschaffen. Eine Reihe neuartiger Bauwerke von ungewohnter Geschosszahl erregt besonderes Aufsehen. Weitere befinden sich in der Planungsphase, lassen Ungewöhnliches erwarten und zeugen vom enormen Potenzial des Holzbaus, wie z. B. das Illwerke Zentrum Montafon (ILZ) von Hermann Kaufmann, eines der größten Bürogebäude in Hybridbauweise, basierend auf dem Prototyp des LifeCycle Tower ONE in Dornbirn. Das zurzeit höchste Holzgebäude, eine Brettsperrholzkonstruktion, steht in Melbourne und erreicht mit zehn Stockwerken eine Höhe von 32,17 m. In London befindet sich ein neungeschossiges, knapp 30 m hohes Stadthaus mit acht Etagen, ebenfalls aus Brettsperrholz, die auf einem Sockelgeschoss aus Stahlbeton positioniert sind. 3

Selbst die zentral gelegenen Treppenhäuser und Aufzugsschächte sind in Holz ausgeführt. In England gibt es vergleichsweise wenig Einschränkungen bezüglich der Geschosszahl. Egal mit welchem Material gebaut wird, Voraussetzung ist nur, dass die brandschutztechnischen Anforderungen erfüllt werden. Dass 2008 in Berlin ein Stadthaus mit sieben Geschossen in reiner Holzbauweise entstehen konnte, geht auf zwei Befreiungen »im Einzelfall« von der Berliner Bauordnung zurück. Weder die tragenden Bestandteile noch die Decken mussten feuerbeständig ausgeführt werden, sondern lediglich hoch feuerhemmend, sodass Holz erstmals in Deutschland für ein siebengeschossiges Haus infrage kam. Inzwischen haben die Architekten in Berlin weitere mehrgeschossige Wohnhäuser in Holzbauweise errichtet (Abb. 1, 8). Bewiesen ist damit zweierlei: Holzkonstruktionen mit 22 m Höhe und sieben Geschossen lassen sich konstruktiv sicher und unter Erfüllung des erforderlichen Brandschutzes in

Deutschland realisieren. Sie müssen im Allgemeinen und in innerstädtischen Lagen im Besonderen keine historisierenden oder anheimelnden Assoziationen wecken. Und die Gebäudeklasse »Hochhaus« ist nur noch wenige Zentimeter entfernt. Dass der mehrgeschossige Holzbau derzeit einen Boom erlebt, zeigen weitere Projekte: Unter der Regie eines Unternehmens der Wohnungswirtschaft entstand in Bad Aibling neben anderen Holzbauten ein achtgeschossiger Wohnturm. Ein Expertenteam aus allen Sparten des nachhaltigen Bauens – Architektur, Holzbau, Bauphysik, Statik – entwickelte ein marktreifes Hybrid-Bausystem für Hochhäuser bis zu 30 Etagen entwickelte. Die Stadt Wien beschäftigt sich seit längerer Zeit mit dem Thema Holzbau in der Stadt. Neuerdings entstehen hier siebengeschossige Gebäude aus Holz und künftig sogar noch höhere. Auch Italien, ein Land, das bislang nur eingeschränkt Begeisterung für den Holzbau zeigte, setzt neue Maßstäbe im urbanen Holzbau. Im Westen von Mailand entsteht derzeit eine

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Überbauung Via Cenni in Mailand, vier Holzhochhäuser mit je neun Stockwerken, im Bau, Architekten: Rossi Prodi Associati 5, 6 fünfgeschossiger Wohnungsbau 3XGrün in Berlin 2011, Architekten: ArGe Atelier PK, roedig schop Architekten; Rozynski-Sturm Architekten; Studie »fertighauscity5+«/IfuH /IIKE Braunschweig 7 Dachgeschossausbau in Wien 2012, Architekten: PPAG architects 8 mehrgeschossiger Wohnungsbau in Berlin 2013, Architekten: Kaden Klingbeil

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Wohnsiedlung mit vier neungeschossigen Türmen in Holzbauweise aus Brettsperrholz, die durch weitere zweigeschossige Gebäude verbunden sind (Rossi Prodi Associati, Abb. 4). Auch die norwegische Stadt Bergen befindet sich im Holzbaufieber: Im Entstehen ist der wohl erste 14-Geschosser »Trehus« von Artec Arkitekter; Baubeginn 2014 (Abb. 10). Eine Machbarkeitsstudie für 40 Geschosse in Holz (CEI Architecture) hat das Wood Innovation Design Centre Vancouver in Auftrag gegeben (Abb. 9); SOM führt mit dem WIDC eine Studie für Hochhäuser aus Holz durch »Timber Tower Research Project. Re-imagining the Skyscraper«. Potenzial Bestandssanierung Neben Neubaumaßnahmen, dem Bau neuer Stadtquartiere oder dem Schließen von Baulücken darf man nicht übersehen, dass ein riesiges Potenzial der Holzbauweise im Bereich der Bestandssanierung liegt. Umnutzung, Aufstockung und auch Nachverdichtung haben mittlerweile große Bedeutung

erlangt. Heute fließen in Deutschland mehr als die Hälfte aller Bauinvestitionen in bestehende Gebäude – und das mit steigender Tendenz. Der behutsame und schonende Umgang mit bereits Gebautem ist auch als eine Form nachhaltigen Handelns zu sehen. Eine kluge Ressourcennutzung muss zu einem Umdenken in Architektur und Städtebau führen: weg von der marktwirtschaftlich orientierten Schnelllebigkeit im Lebenszyklus, hin zu einer neuen Wertschätzung der Dauerhaftigkeit. Was aber umgekehrt nicht heißt, dass das Bestehende unantastbar ist. Vielmehr geht es um Strategien des Umbaus und auch um neue Baustrukturen an und auf bestehenden Gebäuden (Abb. 7). Umrüsten, Umnutzen und Umwandeln sind heute ein wesentliches Element der Planung. Aufstockungen oder Aufbauten auf brachliegenden Flachdächern können oft nur in Holzbauweise realisiert werden, da der Bestand nicht für weitere große Belastungen ausgelegt ist. Auch bei Anbauten und der Schließung von Baulücken lassen sich vorgefertigte Bauteile

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wie Wände, Decken und Dächer mithilfe von Mobilkränen in einem Arbeitsgang selbst in unzugängliche Bereiche befördern und schnell montieren. Zukunftspotenziale Die aktuellen Beispiele zeigen die Möglichkeiten von Holz in dicht bebauten Städten wie im Geschosswohnungsbau. Dabei werden die gründerzeitlichen Bauten – bis heute taugliche hybride Baukonstruktionen – zum Vorbild. Die Bauweisen sind hier mit ihren spezifischen Eigenschaften sinnvoll kombiniert. Einzig die Leistungsfähigkeit und die ökonomische Gesamtbilanz von Baustoffen zählen. Heute zeichnet sich jedoch eine Umkehr des Prinzips der gründerzeitlichen Baukonstruktion ab: innen massiv und außen hoch wärmegedämmt in Holzbauweise. Geschosshohe Holzbauelemente werden als selbsttragende Fassadenkonstruktion vor das mineralische Tragwerk gesetzt. So lassen sich bei maximaler Dämmung wärmebrückenfreie Konstruktionen sehr wirtschaftlich realisieren. Die Tafelelemente können im Holzbaubetrieb mit Fenstern und – falls möglich – integrierten haustechnischen Komponenenten vorgefertigt und vor Ort vom Tieflader aus direkt montiert werden. Ein Beispiel ist die Aufstockung und Erweiterung von Wohngebäuden am Münchner Westpark der ArGe Kaufmann.Lichtblau Architekten mit merz kley partner (Abb. 11). Diese Form der Mischbauweise findet auch bei der Sanierung von Außenwänden größerer Wohn-, Büro- und Schulbauten der 1960er- bis 1980erJahre Anwendung. Die Elemente werden in kürzester Zeit als Fassadenkonstruktion vor die alte Tragstruktur gesetzt. Gegenüber den üblichen, teilweise unbefriedigenden Verfahrensweisen zur energetischen Sanierung von Gebäudehüllen stellt diese Methode eine ernsthafte Alternative dar. Auch so eingesetzt kann Holz seine Stärken überzeugend ausspielen. DETAIL 01 – 02/2014 Erweiterte und ergänzte Fassung des Einführungskapitels aus dem Buch »Urbaner Holzbau, Chancen und Potenziale für die Stadt«, hrsg. von Peter Cheret, Kurt Schwaner und Arnim Seidel, Berlin 2013.

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Via Cenni in Milan, four wood-construction high-rises, each nine storeys high, under construction, architects: Rossi Prodi 5, 6 3XGrün, multi-storey apartment building in Berlin 2011, ArGe Atelier PK, roedig schop Architekten; Rozynski-Sturm Architekten; study »fertighauscity5+« / IfuH / IIKE Braunschweig 7 Loft conversion in Vienna 2012, architects: PPAG architects 8 Multi-storey apartment building in Berlin 2013, architects: Kaden Klingbeil

The age-old building material wood has developed so much that it could almost be considered an altogether new material. As if it had been developed in a high-tech laboratory, it provides answers to ever more pressing questions, beginning with the responsible management and use of natural resources and the effects on the well-being of each and every individual, as well as questions regarding the quality of life in our immediate surroundings. And, of course, wood is – as it has always been – a renewable resource. It’s nearly on the order of a miracle of nature that under the right climatic conditions, little more than sufficient soil, light, air and water are required to transform carbon dioxide – which is present in overabundance in the atmosphere – into precious oxygen. In contrast to many other building materials, wood also appeals to our senses, and has advantages in processing, such as its light weight and its workability.

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Wood has a number of advantages over conventional solid-masonry construction. First of all, from the global standpoint, it is a good idea to store, for the long term, the maximum amount of CO2 in buildings and to reduce the amount of primary energy required to erect them. On top of that, processing logs into wood that can be employed as building material consumes far less energy than the production of steel, concrete, plastic, or brick – not to mention aluminium. From the technical standpoint wood is a composite building material, reinforced with cellulose fibres and with a high percentage of cavities, and for that reason it is the strongest of all insulating materials. It is considerably lighter per unit strength than steel, and has nearly the same compression strength as concrete, but can, in contrast to concrete, also withstand tensile forces. Of course, it would be possible to elaborate upon the long list of good reasons to use it – including many pertinent technical parameters. But we must ask ourselves why this material has yet to be employed here in Germany to an extent commensurate with its possibilities? The answer is complex and to be found in the historical development of timber construction. Until industrialisation in the nineteenth century, wood was the dominant construction material. Nearly everything – from household items to structural members of buildings – was made of it. Within just a few decades it lost its centuries-long predominance. Alternative concepts were required to contend with the challenges facing society with respect to public utilities, and new types of transportation and buildings. On the one hand, the artistry of the carpenter – who was a member of a guild – had become prohibitively expensive. This art had been developed in a long process of adaptation to actual conditions. Form, assembly and structure – down to the details of the wood connections – were set forth precisely. On the other hand, wood, the renewable building material, could of course only gradually adapt to the specialised demands of new construction techniques. During the pioneering heyday of industrialisation, wood was not considered suitable for the mass-produc-

tion of goods. Recently developed materials such as cast iron, iron, and steel, and beginning at the turn of the century, reinforced concrete, came to the fore. These building materials were the result of goal-oriented research. Nevertheless, wood has been able to capture a market share in areas less oriented to specialised applications and more to the everyday needs of construction. In our major cities, despite the massive destruction during the Second World War, so-called “Gründerzeit” neighbourhoods have survived. Though not revealed in their facades, the buildings in these districts – which have continued to be attractive to residents – are in large part timber structures. Although the external walls – and in many cases, the ceiling decks above the ground storey – are of solid masonry, the additional storeys typically have timber-beam ceilings, load-bearing interior walls of solidtimber framing, and roof-structure systems of wood. Multi-storey wood buildings and hybrid structural systems – state of the art Most recently, wood construction has undergone an astonishing transformation. In comparison to conventional construction methods that were common practice not long ago: today an array of wood construction systems and methods are available to us. Given the great variety of construction methods, the significant innovation of all current wood-construction systems is first and foremost related to having overcome the limitations of traditional wood construction. These construction methods, typically derived from the historical timber-frame methods – as for example, the post-and-rail construction methods that was predominant through the 1980s – made use, as a rule, of bar-shaped members such as beams, laths, mouldings and planks. Their dimensions were limited by the size of the tree, which, in turn, had an influence on the spans and the overall size of the building. While one part of the new systematisation continues to be based on the additive principle employing bar-shaped members, the leading manufacturers also offer a whole range of solid, planar and even three-dimen-

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9 Bürogebäude mit 40 Stockwerken in Vanvcouver, in Planung, Architekten: CEI architects 10 mehrgeschossiger Wohnungsbau »Trehus« mit 14 Stockwerken in Bergen, im Bau, Architekten: Artec Arkitekter 11 Aufstockung und Erweiterung eines Wohngebäudes in München, 1. Bauabschnitt 1/2012, 2. Bauabschnitt 12/2013, Architekten: ArGe Kaufmann.Lichtblau Architekten mit merz kley partner

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9 40-storey office building in Vancouver, design phase; architects: CEI architects 10 “Trehus”, 14-storey apartment building in Bergen, under construction, architects: Artec Arkitekter 11 Additional storeys and expansion of an apartment building in Munich, first construction phase: 1/2012; second construction phase: 12/2013, architects: ArGe Kaufmann.Lichtblau Architekten with Merz kley partner

10

sional elements for use in walls, ceilings and roofs. In contrast to the “lightweight” construction methods (e.g. wood-frame construction) these are solid building components made of stacked or otherwise accrued crosssections that are joined – using different fabrication processes – into stable, planar elements. Beyond the innovations in construction techniques, the new developments that employ planar, non-directional building components are accompanied by a profound transformation of tectonics. As gleaned from the history of architecture, in which technological advancements have always gone hand in hand with design innovation, these changes open up new possibilities for architecture. Construction employing wood systems – with the structural performance and assemblies based on the results of scientific experiments – has long attained a level in building technology that qualifies it for much more ambitious applications than for limited, small-scale buildings in rural or suburban settings. Of course, wood construction will continue to be well suited to private residences or schools. However, the use of wood in multi-storey apartment buildings in an urban context is the very application that can spark innovations in both urban planning and in architecture. But there is no need to leave it at purely wooden structures: economic considerations can lead to hybrid structures in which reinforced concrete is used for the load-bearing walls, ceilings, and col-

umns, and wood is used for the highly insulated exterior walls and roof, i.e., the building envelope. A number of recently completed buildings are evidence of this. Due to its specific capabilities, wood construction is no longer restricted to low-slung buildings, but is currently gaining significance in multi-storey buildings located in cities. Considerable changes have been made, both with respect to technology and building codes. Amendments to new guidelines, as well as knowledge gained from prototypical projects and research have created a better climate for multi-storey wood construction. A number of new buildings with an exceptional number of storeys have garnered attention. Others are currently on the drawing board, and give cause to expect the out-of-theordinary, and testify to the great potential of wood construction. One example is the Illwerke Centre in Montafon by Hermann Kaufmann, one of the largest office buildings to be erected in hybrid construction, and based on the prototypical Life Cycle Tower One in Dornbirn (p. 71 ff.). The tallest wood building is at present a CLT structure located in Melbourne whose 10 storeys reach a height of 32.17 metres. In London there is a 9-storey, nearly 30-metre-high urban structure of the same material. The latter has a reinforcedconcrete base storey that bears the weight of the 8 levels of wood construction. Even the circulation cores are of wood. In England

there are fewer limitations with regard to number of storeys than in Germany. Grasping refurbishment as opportunity Aside from construction of new buildings, residential districts, or structures filling in gaps in urban fabric, one should not overlook the fact that the greatest potential lies in the refurbishment of existing buildings. Conversions, additional storeys, and measures intended to increase density have in the meantime become omnipresent tasks. In Germany, more than half of all investments in construction are presently in existing buildings – and the tendency is increasing. When these commissions are approached with an appreciation for that which is already there, the result will be a form of sustainable practice. The trend toward clever use of resources must lead us to reconsider how we practice urban planning and architecture. It points away from market-oriented, short-term profitability, and toward an appreciation of permanence. But that does not mean that existing buildings are sacrosanct. What is needed are strategies to renovate them and to introduce new structures next to and on top of them. Retrofitting, converting and transforming are currently essential aspects of the design process. Wood construction is often the only option when it come to adding storeys or discreet volumes to unused flat roofs, because the existing structure cannot withstand greater loads. Great potential for the future The recent examples demonstrate wood’s possibilities in urban apartment buildings. The buildings of the Gründerzeit era serve to this day as an example of successful hybrid construction. Wood’s special characteristics are particularly suited to these structures. Performance and the economical bottom line are what count for a construction material. Today, however, there is an inversion of the nineteenth-century construction principle: solid cores and highly insulated wood envelopes. Storey-high, self-supporting wood elements cloak mineral-based, load-bearing systems. In this manner, buildings that are free of thermal bridges can be erected economically.

11

48

Tauwasserschutz von Flachdächern aus Holz Protection from Condensate in Flat Timber Roofs 1–10 mm Fuge 1–10 mm seam

Robert Borsch-Laaks

2

1m

1

Flachdächer, Terrassen, Loggien, Pultdächer und gewölbte Dachkonstruktionen haben meist eines gemeinsam, wenn sie aus Holz gebaut werden: Sie widersprechen der im Holzbau bewährten Grundregel der außenseitigen Diffusionsoffenheit. Dennoch zeigen aktuelle Forschungsergebnisse, wie sich auch solche Holzbaukonstruktionen mit dem notwendigen Mindestmaß an feuchtetechnischer Robustheit ausstatten lassen. Trotz dramatischer Schadensfälle, deren typische Vertreter in diesem Beitrag benannt werden, ist die Funktionstüchtigkeit unbelüfteter Flachdächer in Holzbauweise in einer Weise planbar und nachweisbar, die auch in der Praxis Bestand hat. Hierfür ist es allerdings notwendig, einige »alte Zöpfe« der bisherigen Dampfdiffusionsnachweise abzuschneiden und Nachweisregeln für eine fortgeschrittene bauphysikalische Bemessung zu entwickeln. Der traditionelle Dichtungsreflex funktioniert nicht mehr Die »klassische« Reaktion auf äußere Dampfdichtheit in Holzbaukonstruktionen war und ist immer noch der Einsatz von Dampfsperren. Im Anschluss an den Fachkongress »Holzschutz und Bauphysik« des Arbeitskreises Ökologischer Holzbau (AKÖH) 2011 haben die Referenten aus Forschung, Planung und Sachverständigenwesen deshalb eine ungewöhnlichen Maßnahme ergriffen: Um dem immer noch weitverbreiteten Unverstand zu begegnen, formulierten sie ein Konsenspapier mit sieben »goldenen Regeln« für ein nachweisfreies Flachdach.1 Ihnen voran stellten sie die eindeutige Aussage: »Der Einbau von Dampfsperren in außenseitig dampfdichten Holzkonstruktionen entspricht nicht mehr den Regeln der Technik.« Sieben goldene Regeln für den Holzschutz Auch die Neufassung der Holzschutznorm DIN 68 800 – und hier insbesondere Teil 2, der den konstruktiven, baulichen Holzschutz behandelt – hat umfängliche Fachdiskussionen ausgelöst. Dabei war besonders um- 2

außen: -10 °C, 80 % rel. Feuchte exterior: -10 °C, 80 % rel. humidity

innen: 20 °C, 50 % rel. Feuchte inside: 20 °C, 50 % rel. humidity

stritten, ob die voll gedämmten Flachdächer mit Abdichtung bzw. Blecheindeckung nicht doch unter bestimmten Randbedingungen ohne besonderen feuchtetechnischen Nachweis freigegeben werden können. Die Norm setzt nun jedoch ähnliche Randbedingungen gesetzt wie die »goldenen Regeln« (Abb. 7): • ausreichendes Gefälle unter Berücksichtung der holzbautypischen Durchbiegung, um Pfützenbildung auf der Abdichtung zuverlässig zu vermeiden2 • hohe Strahlungsabsorption der Außenoberfläche als Antriebskraft für die Umkehrdiffusion • Einsatz von geeigneten, feuchtevariablen Dampfbremsen • Einbau von trockenen Holzprodukten für Tragwerk und Schalung Bauphysikalisch auf der sicheren Seite Bevor diese Regeln im Einzelnen erläutert werden, sei an das erinnert, was sich im Holzbau seit vielen Jahren bewährt hat. Bei nicht belüfteten Dächern lassen sich mit dem Glaser-Verfahren, wie es in DIN 4108-3 genormt ist, die Tauwassermengen und das Trocknungspotenzial berechnen. Außenseitig diffusionsoffene, voll gedämmte Holzbauquerschnitte sind laut DIN 4108-3 unter bestimmten Randbedingungen von einem Tauwassernachweis befreit. Maßgeblich für die Befreiung sind der innere und der äuße-

Diffusionssperrwert water-vapour resistance außen exterior

re Diffusionssperrwert (sd, i bzw. sd, e) der Konstruktion. Sie geben an, wie stark die j weiligen Bauteilschichten die Wasserdampfdiffusion behindern.3 Für eine Nachweisbefreiung gelten laut DIN 4108-3, Abschnitt 5.3.3.2, Tab. 1, Zeile 2 folgende Grenzwerte: • sd, e ≤ 0,3 m • sd, i ≥ 2,0 m Es ist aufschlussreich, eine solche Konstruktion in ihrem Wasserdampftransport zu quantifizieren. Abb. 2 zeigt die entsprechende Diffusionsbilanz bei einem inneren Diffusionssperrwert (sd, i-Wert) von 2 m. Die Konstruktion ist bei sd, e-Werten unter 0,15 m tauwasserfrei, weil auch in der Tauperiode mehr Feuchtigkeit aus der Konstruktion nach außen diffundieren kann, als gleichzeitig von innen nachkommt. Dem inneren Diffusionsstrom der Tauperiode steht im »Normsommer« (90 Tage, 12 °C, 70 % rel. Feuchte) generell ein inneres Trocknungspotenzial gegenüber, das drei Viertel der winterlichen Belastung ausgleicht. Für den kleinen Rest von ca. 100 g/m2 besteht ein äußeres Verdunstungspotenzial, das je nach äußerem sd-Wert 20- bis 60-mal größer ist. Damit ließe sich sogar die Einbaufeuchte von nassem Bauholz natürlich trocknen. Derartige Konstruktionen weisen also eine hohe Fehlertoleranz durch große Verdunstungsreserven auf.

Diffusionsstrom (Tauperiode) diffusion current (condensation phase) von innen from inside

nach außen heading outward

Differenz difference

Diffusionsstrom (Verdunstungsperiode) diffusion current (evaporation phase) nach innen heading inward

nach außen heading outward

Summe sum

sde [m]

m WT i->sw [g /m2]

m WT sw->a [g /m2]

Δ m WT [g /m2]

m WV i [g /m2]

m WV a [g /m2]

m WV ges [g /m2]

0,10

429

-648

-219

303

6064

6368

0,15

429

-432

-3

303

4043

4346

0,20

429

-324

105

303

3032

3335

0,25

429

-259

170

303

2426

2729

0,30

429

-216

213

303

2021

2325

49

Diffusionssperrwert vapour resistance (sd ) Außenklima: -10 °C, 80 % rel. Feuchte outdoor climate -10 °C, 80 % relative humidity tägl. Diffusionsstrom [g/m3] diurnal diffusion current [g/m3]

sd = sd = 100 m 20 m

0,15

0,7

sd = 2m

7

Fugenbreite width of seam

200

400

600 4

Trocknungsreserven – Warum? Berechnungen zur Diffusionsbilanz erfassen den Dampftransport in Dächern nur höchst unvollständig. Schon in den 1980er-Jahren haben Laboruntersuchungen des Fraunhofer Instituts für Bauphysik (IBP) gezeigt, dass der Dampftransport per Luftströmung (Konvektion) um ein Vielfaches stärker sein kann als die Dampfwanderung per Diffusion. 1 m2 Dampfbremse (sd = 2 m) lässt bei Normklimabedingungen täglich nur eine Dampfmenge passieren, die dem Inhalt eines Fingerhuts entspricht (Abb. 1, 3). Hat diese Fläche eine Fuge von wenigen Millimetern Breite und 1 m Länge, so erhöht sich der Dampftransport um mehrere Zehnerpotenzen. Zusätzliche Diffusion durch die Fehlstelle ist vernachlässigbar, aber der »Mitnahmeeffekt« durch Konvektion ist gewaltig. Das gilt schon bei geringen Druckdifferenzen von ca. 5 Pa, wie sie in beheizten Gebäuden bei Frostwetter allein durch die Thermik ausgelöst werden. Kein Holzbau ist perfekt, und 100 %ig durchströmungsdichte Häuser gibt es nicht. Für die verbleibenden Restleckagen brauchen Holzbaukonstruktionen daher ein ausreichendes Rücktrocknungspotenzial. Hierfür hatte das Fraunhofer IBP Ende der 1990er-Jahre vorgeschlagen, Konstruktionen so zu bemessen, dass die per GlaserVerfahren ermittelte Diffusionsbilanz (Differenz aus Tau- und Verdunstungsperiode)

1, 3 täglicher Dampftransport durch Diffusion (pro m2) und durch Konvektion (pro lfm Fuge). Quellen und Berechnung nach DIN 4108-3 (Wagner, Helmut: Luftdichtigkeit und Feuchteschutz beim Steildach mit Dämmung zwischen den Sparren. In: DBZ 12/1989) 2 Diffusionsbilanz nach DIN 4108-3:2001 für nachweisfreie Konstruktionen bei sd, i = 2 m. Der Diffusionsstrom von der Raumluft bis zur Unterspannbahn ist auf gut 400 g/m2 begrenzt (gelb hinterlegte Felder). Gleichzeitig können – je nach deren sd-Wert – große Mengen von dieser Ebene weg nach außen weitergeleitet werden (grün). Bei der Obergrenze des äußeren Diffusionssperrwerts (sd, e = 0,30 m) beträgt die rechnerische Tauwassermenge 213 g/m2 (blau). Sinkt der äußere sd-Wert unter 0,15 m (orange), ist die Konstruktion auch im Normwinter tauwasserfrei (negativer Differenzwert). 4 Abdichtungsarbeiten an einem Flachdach 5 Trocknungsreserve in Abhängigkeit vom äußeren sd-Wert bei sd, i = 2 bzw. 100 m sowie bei sd, i = 6 ≈ sd, e. Gemäß DIN 4108-3 Tab. 1, Abschnitt 5.3.3.2, Zeile 3 ist die Konstruktion nachweisfrei, solange der innere sd-Wert sechsmal größer ist als der äußere. Dies gilt aber nur, wenn ausschließlich der winterliche Dampfeintrag über Diffusion betrachtet wird. Eine Trocknungsreserve von ≥ 250 g/m2 für konvektiven Dampftransport ergibt sich nur, wenn der sd,eWert auf ≤ 2,5 m begrenzt wird. 6 Trocknungsreserve in Abhängigkeit vom inneren sd-Wert

1, 3 Diurnal vapour conveyance through diffusion (per m2) and through convection (per linear metre seam). Sources and calculation in keeping with DIN 4108-3 2 Diffusion balance according to DIN 4108-3:2001 for assemblies exempt from verification at sd, i = 2 m. The diffusion current from the air in the inhabited space to the sarking membrane is limited to 400 g/m2 (highlighted in yellow). At the same time, depending on its sd-value – large amounts are conveyed from the sarking membrane to the exterior (green). At the upper limit of the exterior vapour resistance (sd, e = 0.30 m) the calculated amount of condensation is 213 g/m2 (blue). If the outer sdvalue falls below 0.15 m (orange), the assembly will be free of condensation in a typical winter (negative value on chart). 4 Work on the sealing layer of a flat roof 5 Drying reserves with respect to the outer sd-value at sd, i = 2 (at 100 m) and at sd, i = 6 ≈ sd, e. According to DIN 4108-3, graph 1, chapter 5.3.3.2, line 3, the assembly is exempt as long as the inner sdvalue is six times higher than the exterior value. However, this is only valid when water-vapour accumulated exclusively via diffusion is taken into consideration. A drying reserve of ≥ 250 g/m2 für convective vapour transport can only be attained if the sd, e-value is limited to ≤ 2.5 m. 6 Drying reserves with respect to the inner sd-value

50

eine Trocknungsreserve von 250 g/m2 ergibt.4 Diese Empfehlung hat sich bewährt und hält nun Einzug in die Fachregeln und Normen. Ihre praktischen Konsequenzen sind jedoch vielfach noch nicht richtig verstanden worden. Wie dicht darf es innen sein? Außenseitig diffusionsoffene Holzbauquerschnitte (sd, e ≤ 0,3 m) stellen immer genügend Trocknungspotenzial für die konvektive Befeuchtung bereit. Bei höheren äußeren sd-Werten ergibt sich eine Trocknungsreserve von ≥ 250 g/m2 für konvektiven Dampftransport aber nur dann, wenn der sd, e-Wert auf maximal 2,50 m begrenzt wird (Abb. 5). Beim rechnerischen Nachweis flach geneigter Dächer (maximal 20° Neigung) erlaubt die Norm, in der Verdunstungsperiode die Oberflächentemperatur des Dachs um 8 °C gegenüber dem Außenklima zu erhöhen. Dies soll dessen sommerliche Erwärmung durch Sonneneinstrahlung abbilden, die zu einer verstärkten Umkehrdiffusion von außen nach innen führt. Berechnet man für diesen Fall die Trocknungsreserve, so sollte der innere sd-Wert auf 4 – 5 m begrenzt werden, um ein ausreichendes sommerliches Verdunstungspotenzial bereitzustellen (Abb. 6). Eine innere Dampfsperre mit sd ≥ 100 m, wie sie DIN 4108-3 bisher immer noch als nachweisfreie Konstruktionsweise freigibt, kann nur Trocknungsreserven von 20 bis 60 g/m2 ,

Trocknungsreserve [g/m2] drying reserves [g/m2]

3

tägl. Konvektionsstrom [g/lfm Fuge] diurnal convection current [g/lfm seam]

1 mm 3 mm 10 mm

1000

Trocknungsreserve [g/m2] drying reserves [g/m2]

Druckdifferenz: 5 Pa (sd) pressure difference: 5 Pa (sd )

750

500

500 400

300

200

250 100 0

0

5

0,5 1,0 — sd,i = 2m — sd,i ≥ 6 ≈ sd,e — sd,i = 100m

1,5

3,0 2,0 2,5 äußerer sd-Wert [m] outer sd-value [m]

4 5 1 — sd,e = 200m — sd,e = 40m 6

10

100 innerer sd-Wert [m] inner sd-value [m]

7 7

7

nachweisfreie Flachdachkonstruktion nach DIN 68 800-2:2012, Bild A.20. Voll gedämmte, nicht belüftete Flachdächer auf Schalung sind bei folgendem Aufbau von einem gesonderten Tauwassernachweis befreit (Schichtenfolge von unten nach oben): • raumseitige Bekleidung (sd ≤ 0,5 m) • feuchtevariable diffusionshemmende Schicht (sd ≥ 3 m bei ≤ 45 % rel. Luftfeuchte und 1,5 m ≤ sd ≤ 2,5 m bei 70 % rel. Luftfeuchte) • mineralischer Faserdämmstoff nach DIN EN 13 162, Holzfaserdämmplatten nach DIN EN 13 171 oder Dämmstoff, dessen Verwendbarkeit für diesen Anwendungsfall durch einen bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis nachgewiesen ist. • technisch getrocknetes Holzprodukt (u ≤ 15 %) • oberseitige Schalung aus trockenem Holz • links: dunkle Dachabdichtung (schwarz bzw. Strahlungsabsorption ≥ 80 %) • rechts: Metalleindeckung auf strukturierter Trennlage weitere Anforderungen: • Dachneigung ≥ 2° bzw. 3 % • Dachelemente müssen werkseitig vorgefertigt werden. • Installationen sind raumseitig der Luftdichtung zu führen. • Verschattungsfreiheit muss baurechtlich auf Dauer sichergestellt sein. • Feuchtebedingte Längenänderungen der oberseitigen Beplankung sind durch ausreichende Fugenbreiten oder Beschränkung der Plattenmaße zu minimieren. Flat-roof assembly, exempt from verification procedure according to DIN 68 800-2:2012, image A.20. Fully insulated, non-ventilated flat roof on boarding, not shaded, layers beginning below and moving up: • interior cladding (sd ≤ 0.5 m) • intelligent diffusion-retarding layer (sd ≥ 3 m at ≤ 45 % rel. humidity and 1.5 m ≤ sd ≤ 2.5 m at 70 % rel. humidity) • mineral-fibre insulation in accordance with DIN EN 13 162, mineral-fibre insulating boards in accordance with DIN EN 13 171 or insulating material whose suitability for this type of application has been verified by a construction supervision agency. • wood product dried under controlled conditions (u ≤ 15 %) • upper boarding of dry wood • left: dark-toned sealing layer (black or radiation absorption ≥ 80 %) • right: metal roofing on structured separating layer additional requirements: • roof slope ≥ 2° or 3 % • roof elements must be fabricated in the workshop • ducts, conduit and pipes must be installed facing inward from the airtight seal • must be guaranteed that the roof is not shaded (zoning) • changes in length in the upper boarding caused by moisture can be minimised by providing sufficiently wide joints or limiting the sheet size

8

feuchteadaptive Dampfbremsen: variabler sd-Wert in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte (beispielhafte Werte für drei Produkte) 9 hygrothermische Simulation zum Wassergehalt (in Masseprozent in einer Dachschalung (24 mm) unter einer Abdichtung (sd = 200 m) in Abhängigkeit von der Wahl der Dampfbremse Randbedingungen: Zwischensparrendämmung 300 mm Mineralfaser (λ = 0,035 W/mK); Innenverkleidung: 12,5 mm Gipskarton; Klima: Holzkirchen (außen); normale Feuchtelast nach WTA MB 6-2 (innen); Strahlungsabsorption 80 %; unverschattetes Dach; Luftdichtheitsklasse C: q50 = 5 m3/(hm2); thermische Höhe 5 m; Berechungsstart: 1.10.; Anfangsfeuchte = 80 % rel. Feuchte 10, 11 Eingeschlossene Baufeuchte wandert in den Schattenbereich der Attika. Transportweg ist die Luftschicht oberhalb der Teildämmung. (Mohrmann, Martin: Feuchteschäden beim Flachdach. In: AKÖH 2011, s. Anm. 8)

Intelligent vapour barrier: variable sd-value with respect to relative humidity (values of three sample products) 9 Hygrothermal simulation of water content (in % of mass) in roof boarding (24 mm) below a sealing layer (sd = 200 m) with respect to the choice of vapour arrier. Case under study: 300 mm mineral-fibre insulation between rafters (λ = 0,035 W/mK); inner cladding: 12.5 mm plasterboard; climate zone: Holzkirchen, Germany (exterior); normal moisture load in according to WTA MB 6-2 (interior); radiation absorption 80 %; unshaded roof; air-tightness class C: q50 = 5 m3/(hm2); thermal height 5 m; calucations begin: October 1; initial moisture content = 80 % relative humidity 10, 11 Trapped moisture migrates to the shaded areas of the parapet. Distributed via the air layer above the partial insulation

gewährleisten. Daher vollzieht die Neufassung der Holzschutznorm (DIN 68 800-2: 2012) bereits einen wichtigen Schritt zur bauphysikalischen Wahrheit, indem sie die Berücksichtigung der 250 g/m2-Reserve für Dächer festschreibt.

gehaltes durch Tauwasser aus Wasserdampfdiffusion oder Wasserdampfkonvektion ist zu verhindern. … Die Bauteile der Gebäudehülle sind gegen Wasserdampfkonvektion luftdicht auszubilden.« So richtig diese allgemeinen Sätze sind, so wenig helfen sie dem Planer oder dem Sachverständigen zu definieren, was noch erlaubt ist. Das Konsenspapier des AKÖH-Kongresses16 wird in diesem Punkt deutlicher und fordert, die Luftdichtheit bei Holzflachdächern generell zu überprüfen. Hierzu soll zum einen die Luftdurchlässigkeit der Gebäudehülle quantitativ ermittelt werden [q50 - Wert in m3/(m2 ≈ h)]. Zum anderen dient die Überprüfung einer qualitativen Leckageortung, um gravierende Fehler und Risiken in Teilbereichen entdecken und nachbessern zu können, bevor die Konstruktion endgültig geschlossen wird. Ausdrücklich verweist das Papier auch darauf, dass keine unkontrollierbaren Hohlräume auf der kalten Seite der Dämmschicht existieren dürfen. Wie im Schadensfall immer wieder festzustellen, kann es in diesen unbelüfteten Schichten zu einer Querverteilung von Einbaufeuchte oder von späterem Feuchteeintritt an Fehlstellen in der Abdichtung kommen. Dabei wirken ganz oder teilweise beschattete Bereiche wie ein Feuchtemagnet (Abb. 10 –12). Angesichts praktischer Erfahrungen der Schadensgutachter fordert die siebte der »goldenen Regeln« explizit, den Feuchtegehalt von Tragwerk und Schalung bzw. Holzwerkstoffbeplankung am Ende des Bauprozesses zu messen und zu dokumentieren. Hierbei geht es vor allen Dingen darum sicherzustellen, dass während der Bauphase keine Auffeuchtung stattgefunden hat (Abb. 13).

Feuchtevariable Dampfbremsen Die sommerliche Umkehrdiffusion führt zu einer erhöhten relativen Feuchte an der Dampfbremse. Feuchteadaptive Dampfbremsen, die ihren Diffusionswiderstand abhängig von der Umgebungsfeuchte anpassen können, haben sich für diesen Zweck seit über 15 Jahren bewährt. Wenn es auf einen hohen Sperrwert ankommt (im Winter), haben sie infolge der anliegenden niedrigen relativen Feuchte (beheiztes Raumklima) einen hohen sd-Wert (Abb. 8). Kehren sich die Verhältnisse im Sommer um, sinkt ihr sd-Wert auf rund ein Zehntel des Winterniveaus und lässt angesammelte Feuchte nach innen ausdiffundieren. Allerdings lässt sich diese Art der Dampfbremsfolien bei der statischen Glaser-Berechnung nicht berücksichtigen. Mit modernen dynamischen Berechnungsverfahren (hygrothermische Simulation nach DIN EN 15 026) werden die Unterschiede jedoch deutlich. Abb. 9 zeigt über mehrere Jahreszyklen den Einfluss verschiedener Dampfbremsen auf den Wassergehalt der Dachschalung unter einer Flachdachabdichtung bei hoch gedämmten Gefachen.5 Während die Dampfsperre (sd = 100 m) zu einem kontinuierlichen Feuchteanstieg infolge der konvektiven Belastung führt, strebt der Wassergehalt bei sd, i = 5 m einem Niveau zu, bei dem auch die winterlichen Spitzenwerte nicht mehr die Holzschutzgrenze von 20 Masseprozent überschreiten. Mit variablen Bahnen liegt der Wassergehalt im Mittel weitere 4 – 5 Masseprozent niedriger und bietet zusätzliche Reserven für außerplanmäßige Befeuchtungen. Holzschutz genau genommen Die neue Holzschutznorm 68 800 formuliert im Abschnitt 5.2.4 Tauwasser: »Eine unzuträgliche Veränderung des Feuchte-

8

Konvektionsschutz im Detail Nun dürfen Regelungen zur Nachweisbefreiung nicht – wie es oft geschieht – in der Hinsicht missverstanden werden, dass andere Varianten grundsätzlich unmöglich seien. Sie bedürfen lediglich eines besonderen Nachweises. Hierfür setzen sowohl die Norm als auch das Konsenspapier der Kongressreferenten klare Randbedingungen:

51

Wassergehalt in der Schalung [Ma%] water content in the boarding [% Mass]

sd-Wert [m]/sd-value [m]

16

14 12 10 8 6 4 2

50

60

70 80 90 100 rel. Luftfeuchte [%] rel. humidity [%]

Sie fordern, dass bei Anwendung des Glaser-Verfahrens eine jährliche Trocknungsreserve von mindestens 250 g/m2 nachgewiesen werden muss. Es ist durchaus möglich, über eine Reduzierung dieser Anforderung nachzudenken, wenn die Gebäudedichtheit durch eine Blower-Door-Messung überprüft wird. Entsprechende Ansätze diskutiert ebenfalls eine Arbeitsgruppe der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Denkmalpflege und Bauwerkserhaltung e.V. (WTA). Experten haben verschiedentlich vorgeschlagen, für die Trocknungsreserve eine Grenze von 150 g/m2 vorzusehen, wenn die (flächenbezogene) Luftdurchlässigkeit der Gebäudehülle (q50Wert) weniger als 3,0 m3/(m2 ≈ h) beträgt (Abb. 14). Diese Kenngröße ist der Quotient aus dem Volumenstrom bei 50 Pa Druckdifferenz und der inneren Gebäudehüllfläche nach DIN EN 13 829:2001. Der n50- Wert, das heute weitverbreitete Maß für die Gebäudedichtheit, ist für die Bewertung nicht geeignet, da er volumenbezogen ist, der konvektive Feuchteeintrag aber auf die Hüllfläche einwirkt. Die beiden Größen lassen sich jedoch ineinander umrechnen. Abb. 15 zeigt die erforderlichen n50-Werte, um einen Grenzwert von q50 =3 m3/(m2 ≈ h) einzuhalten. Größere Gebäude (kleines A/V-Verhältnis) benötigen kleinere n50 Werte bei gleicher Luftdurchlässigkeit. Sie können diese aber auch leichter erreichen,

10

9

25 20 15 10 5

0 1 2 Dampfsperre / vapour barrier — sd,i =100 m — sd,i variabel Typ A — sd,i = 5 m sd,i variable Type A

da sie relativ zum Volumenweniger Hüllfläche aufweisen. Die Grenzen des Glaser-Verfahrens Oft wird beim Glaser-Verfahren, dem Standard-Tauwassernachweis nach DIN 4108-3, vergessen, dass der erwähnte Ansatz einer erhöhten Oberflächentemperatur für die Trocknungsperiode in der Berechnung nur dann zulässig ist, wenn Verschattungsfreiheit und hohe Solarabsorption gewährleistet sind.7 Konsequenterweise verlangt die Befreiungsregel der neuen Holzschutznorm, dass die »Verschattungsfreiheit baurechtlich auf Dauer sichergestellt« sein muss (Abb. 7). Dies fordert die Planer in besonderer Weise heraus. Außerdem sind zur Nachweisbefreiung die Absicherung der Luftdichtheit und der (Holz-)Qualität werkseitig vorgefertiger Dachelemente sowie eine Installationsführung unterhalb der Dichtheitsebene zwingend erforderlich. Abb. 16 zeigt beispielhaft, was geschehen kann, wenn dies nicht beachtet wird. Damit die variable Dampfbremse ihre Wirkung optimal entfalten kann, begrenzt die Befreiungsregel den sd-Wert der inneren Bekleidung auf 0,50 m. Explizit verweist DIN 4108-3 in Abschnitt A.2.1 auch darauf, dass Dachbegrünungen und Ähnliches nicht zum Anwendungsbereich der Norm gehören. Sinngemäß gilt dies auch für alle

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30

0

0 20 30 40 — intello — proclima DB+ 8 — Vario KM

35

3

4 — sd,i variabel Typ B sd,i variable Type B

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6 Zeit [Jahre] time [years]

anderen Deckschichten, die die sommerliche Erwärmung reduzieren (z.B. Kies, Terrassenbeläge). Doch auch solche Dachaufbauten lassen sich mit genaueren Nachweismethoden als dem statischen Glaser-Verfahren berechnen. Seit rund 15 Jahren stehen hierfür hygrothermische Simulationsverfahren zur Verfügung. Ihre Berechnungsgrundlagen sind seit 2001 in den WTA-Merkblättern 6-1 und 6-2 festgelegt und in DIN EN 15 026 von 2007 genormt. Auch die Verfasser der sieben »goldenen Regeln« empfehlen die Verwendung eines solchen Planungswerkzeugs, wenn eine der sieben Regeln nicht erfüllt werden kann und ein Diffusionsnachweis nach Glaser nicht anwendbar ist. In der Schweiz fordert die SIA 271 bereits, dass hygrothermische Simulationen bei allen voll gedämmten, unbelüfteten Flachdächern durchgeführt werden müssen. Für Holzbauteile hat die genannte Arbeitsgruppe der WTA Ende 2012 spezielle Berechnungs- und Bewertungsregeln erstellen. Deren Grundzüge lassen sich aus den Untersuchungen und Veröffentlichungen der beteiligten Institute und Personen erkennen.8 Sie sollen in der Folge zur Diskussion gestellt werden. Die Kräfte der Sonne Besondere Planungssorgfalt ist den Strahlungseinflüssen zu widmen. Verschattungen der Dachflächen durch Gelände, Bebauung

12 einlagige Kunststoffabdichtung ohne Notabdichtung direkt auf einer OSB-Beplankung. Kleine Fehlstellen der vor Ort verschweißten Nähte führten zu einem dramatischen Schadensbild. Große Feuchteausbreitung über die Luftschicht oberhalb der Dämmung. 13 Die »Augen-zu-und-durch«- Strategie verursacht Einsturzgefahr nach sechs Jahren. Nach Regeneintritt in der Bauphase wurde die Konstruktion nicht ausreichend getrocknet und trotzdem dampfdicht geschlossen. 12 Single-ply plastic sealing layer without temporary sealing atop OSB sheathing. Small gaps in sealing layer welded on site led to severe damage. Major spread of moisture via the air layer above the insulation. 13 The “close-your-eyes-and-pray” strategy leads to danger of collapse in six years. Rainwater that infiltrated the assembly during construction was 13 sealed (vapour-tight) before it had dried out.

12

oder auch Aufbauten (z. B. Sonnenkollektoren) müssen mit geeigneten Berechnungstools erfasst werden. Hierzu bieten sich Abschätzungsverfahren an, wie sie von der Holzforschung Austria entwickelt wurden.9 Eine genaue standortspezifische Bemessung der Verschattungseffekte ist mithilfe von Klimadaten aus meteorologischen Datenbanken möglich.10 Bei Deckschichten (z. B. Terrassenbeläge, Begrünungen und Bekiesungen) gilt es, verschiedene Ansprüche gegeneinander abzuwägen und zu quantifizieren. Freilandversuche haben zu Fortschritten bei der Analyse der thermischen und hygrischen Prozesse in bewitterten, massiven Deckschichten geführt.11 Ihre Übersetzung in Berechnungsregeln und Materialdatensätze für die hygrothermische Simulation bedarf jedoch noch weiterer Untersuchungen, wenn man die Grenzen des Machbaren ausloten will. Insbesondere bei Konstruktionen, bei denen diese Deckschichten unmittelbar auf der Dachabdichtung angeordnet sind, erlauben die gegenwärtigen – sehr auf der sicheren Seite liegenden – Materialdatensätze nur unter sehr günstigen Randbedingungen eine positive Bewertung von unbelüfteten und voll gedämmten Gründächern. Zusatzdämmung kann helfen Bei eher dunklen und unverschatteten Abdichtungen übersteigt die sommerliche Rückdiffusion die winterliche Tauwasserbildung. Daher führen Zusatzdämmungen oberhalb der Abdichtungen in diesem Fall zu einer etwas ungünstigeren Jahresfeuchtebilanz (Abb. 18). Dies kehrt sich jedoch um, wenn die Strahlungsgewinne durch Deckschichten oder Verschattungen stark vermindert werden. In diesen Fällen ist es günstiger, einen Teil der Dämmung oberhalb der Schalung und Abdichtung anzuordnen (Richtwert: 20 – 25 % der Gesamtdämmstärke). Mit einer solchen Konstruktion können nach den Schweizer Erfahrungen auch Dachbegrünungen nicht nur als feuchtetechnisch funktionstüchtig nachgewiesen werden, sondern auch in der Praxis bestehen.12

Doppelt gedichtet hält besser Abgesehen von den Simulationsergebnissen gibt es einen weiteren Grund, der dafür spricht, Flachdächer wie in Abb. 17 dargestellt, mit einer Zusatzdämmung oberhalb der Schalung zu versehen: Auf zwei getrennten Dämmebenen lassen sich auch zwei Abdichtungsebenen anbringen. Insbesondere bei vor Ort geschweißten, einlagigen Kunststoffabdichtungen ist das Risiko immens, durch Fehlstellen der Schweißnähte gravierende Fäulnisschäden in der darunterliegenden Beplankung und dem Holztragwerk zu provozieren (Abb. 12). Kombiniert man hingegen eine erste Dichtungsebene unmittelbar auf der Schalung (die gleichzeitig als Abdichtung während der Bauzeit dient) mit einer bewitterten Abdichtung (z. B. auf einer EPS-Gefälledämmung), so ist beides gewährleistet: eine sicher beherrschbare Dampfbilanz und der Schutz vor Holzschädigung durch Eintritt von Flüssigwasser. Fazit Vollgedämmte, unbelüftete Flachdächer in Holzbauweise können unter bestimmten Voraussetzungen mit geeigneten Werkzeugen bauphysikalisch bemessen werden. Das Glaser-Verfahren ist hierfür nur eingeschränkt anwendbar – und dann auch nur, wenn ausreichende Trocknungsreserven für konvektive Tauwasserrisiken nachgewiesen werden. Feuchtevariable Dampfbremsen, helle Dachbahnen, Verschattungen und Deckschichten lassen sich nur mittels hygrothermischer Simulation angemessen in einer dynamischen rechnerischen Diffusionsbilanz berücksichtigen. Aber auch bei gewissenhafter Planung haben außen dampfdichte Holzbaukonstruktionen nur eine eingeschränkte Fehlertoleranz. Deshalb ist eine Vor-Ort-Prüfung der Luftdichtheit und der Trockenheit der Hölzer und Holzwerkstoffe unmittelbar vor dem Schließen der Konstruktion dringend zu empfehlen, um im Streitfall den Nachweis der Ausführungsqualität erbringen zu können. DETAIL 01−02/2012

Flat roofs, terraces, loggias, shed roofs and vaulted roofs constructed in wood typically all have one thing in common: they contradict a basic tenet of timber construction that holds that the outer surface must diffuse moisture. Nevertheless, current research findings demonstrate how such timber structures can be equipped with adequate moisture protection. Despite the one or the other case of extreme damage – examples of which will be detailed in this article – the satisfactory performance of unventilated flat roofs can be attained through proper planning and subsequently verified. However, it is necessary to dispel a few common misconceptions regarding moisture diffusion verification and develop guidelines for advanced building physics calculations. Building physics: on the safe side For unventilated flat roofs, condensate quantities and drying potential can be measured using the Glaser process – as defined in the German norm DIN 4108-3. Under certain conditions, fully insulated timber cross-sections with a moisture-diffusing, outward-facing surface are exempt from condensate verification. In that norm the second line of Table 1 – Exemption Guidelines (sd, e ≤ 0.3 m, sd, i, ≥ 2.0 m) is illuminating with respect to quantifying the vapour conveyance. (Note: assemblies that must submit to a verification procedure are, of course, potentially viable options.) Illustration 2 depicts the diffusion balance of an assembly not requiring verification with an inner vapour resistance (sd, i value) of 2 meters. Below an sd, e value of 0.15 m the assembly is free of condensate, because during the condensation phase, more moisture can diffuse through the assembly to the exterior than can come from the interior. During a “typical” summer (90 days, 12 °C, 70 % relative humidity), the interior diffusion current of the condensation phase is confronted with interior drying potential that compensates for three quarters of the winter load. For the small remainder (about 100 g/m2) there is an external evaporation potential – depending on the exterior sd value – that exceeds it 20- to 60-fold. This is sufficient to “naturally” extract the

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n50-Wert [m] n50-value [m]

3,5 3,0 q50 = 3m3/(hm2) 2,5 2,0

Luftdichtheitsprüfung airtightness test

q50-Wert q50-value

nein no

> 5,0 m3/(hm2)

≥ 250 g/(m2a)

ja yes

≤ 3,0 m3/(hm2)

≥ 150 g/(m2a)

Trocknungsreserve 1 drying reserves 1

1,5 1,0 0,5 0 0,5

1

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1

pro Jahr, gemäß Berechnung mit Glaser-Verfahren per year, calculations using Glaser process

moisture from the timbers. Because they have considerable evaporation reserves, such assemblies are tolerant of errors. How do drying reserves function? Calculations of the diffusion balance do not give the complete picture of vapour transmission in roofs. In the 1980s, laboratory tests had already verified that vapour transmission by air flow (convection) can be many times faster than vapour movement by means of diffusion. Under normal climatic conditions, each day a vapour retarder (sd = 2 m) with a surface area of one square meter allows an amount of water vapour which is roughly equivalent to the contents of a shot glass to pass through it (see ills. 1, 3). If the surface has a joint just a few millmetres wide and 1 metre long, the vapour transport increases exponentially. The additional diffusion through the gap is negligible, but the capture effect – caused by convection – is extreme. This already applies for about 5 Pas, a slight difference in pressure, which can be caused at temperatures below freezing in heated buildings simply through thermal updraft. No timber-construction firm is perfect, and buildings that are 100 % free of air infiltration do not exist. Therefore, for the remaining leaks, timber structures need sufficient drying potential. To this end, in the late 1990s, the Fraunhofer IDP proposed equipping buildings

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14 erforderliche Trocknungsreserve in Abhängigkeit von der Prüfung der Gebäudedichtheit 15 Kennwerte für die volumenbezogene Gebäudedichtheit (n50-Wert) und die hüllflächenbezogene Luftdurchlässigkeit (q50-Wert) in Abhängigkeit vom A/V-Verhältnis 16 Installationen gehören nicht in außenseitig dampfdichte Konstruktionen – es sei denn, sie werden einzeln sorgfältig mit Manschetten abgedichtet und die Dichtigkeit vor Ort geprüft.

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0,6

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0,8 0,9 A / V-Verhältnis [1/m] A / V-ratio [1/m]

so that the diffusion balance, as determined by the Glaser process (difference between condensation phase and evaporation phase) creates drying reserves equalling 250g/m2 (ill. 2). This recommendation has been confirmed in practice and is currently making its way into the professional guidelines and norms. The practical consequences of this are, however, to a great extent not yet understood – not even by the authors of the norms. Moisture-diffusing timber cross-sections (vapour resistance ≤ 0.3) facing the exterior always provide sufficient drying potential for convective moisture. For higher external vapour resistance values, the drying reserves come to ≥ 250 g/m2 for convective vapour conveyance, but only when the vapour resistance value does not exceed 2.5 m (ill. 5). When gently sloped roofs (max. 20° incline) are verified on the basis of calculations, the norm allows for the surface temperature of the roof to be calculated 8 °C above the outdoor temperature. This is intended to represent the increased temperature caused by solar radiation, which leads to an increased “reverse diffusion” from the exterior to the interior. When calculating the drying reserves for such cases, the inner vapour resistance value should be limited to 4 – 5 m in order to provide sufficient evaporation potential for summer conditions (ill. 6). A vapour barrier facing the interior with a vapour resistance of ≥ 100 m – as is regrettably still deemed acceptable in DIN 4108-3 – can only guarantee drying reserves of 20 to 60 g/m2. Therefore, the new version of the wood-protection norm (DIN 68 800-2:2012) takes an important step toward honest building physics by stipulating that roofs have drying reserves of 250 g/m2. Reverse diffusion, which occurs in the summer months, leads to increased relative humidity on the vapour retarder. So-called intelligent vapour retarders that can adapt their diffusion resistance to the ambient humidity have already been in use for fifteen years and have proven effective. In winter, when a high vapour resistance is necessary, due to the contiguous low relative humidity (heated indoor climate) they have a high sdvalue (ill. 8). In the summer, when the condi-

14 Required drying reserves with respect to a test of the building tightness. 15 Specific values for the building tightness in reference to cubic metres (n50 value) and the air permeability of the building envelope (q50 value) with respect to A/V ratio 16 There should be no ductwork, conduit or pipes in vapour-tight assemblies on the outer side of wall – unless they are individually sealed with sleeves and then tested on site.

tions are inverted, the sd-value falls to about one tenth of the winter level and allows the moisture that has accrued to dissipate toward the building interior. Unfortunately, the Glaser calculation method cannot take this type of vapour retarder into account. However, with state-of-the-art computing methods (hygrothermic simulation in accordance with DIN EN 15 026) the difference becomes very clear. The “classic” response to the issue of vapourtightness of the side of an exterior timber wall facing outward was – and regrettably still is – to employ vapour barriers. Following a conference put on this year by the AKÖH (Task Force on Ecological Timber Construction) on wood preservation and building physics, the speakers – researchers, planners, and experts in the field – took an unusual measure: in order to confront the continued widespread lack of understanding in Germany, they prepared a document of consensus detailing the “7 Golden Rules” for flat roofs that are exempt from the verification process. The document is prefaced with words of admonition: “Using a vapour barrier on the outer face of a vapour-tight wood structure is no longer in conformity with engineering standards.” The new version of the German wood protection norm (DIN 68 800), in particular Part 2, which deals with physical barriers providing wood protection, has also sparked a discussion among experts. In this case, the question whether the popular, fully insulated flat roof with sealing layer or metal roofing might, after all, be exempted from verification. This new norm stakes out a position similar to that of the “7 Golden Rules” (ill. 7) and requires: • sufficient incline (taking the specific bending properties of the wood type into consideration) in order to prevent puddles from forming on the sealing layer • high solar-radiation absorption of the exterior surface as propulsion for reverse diffusion • use of the best-suited intelligent vapour retarder • installation of dry wood products for loadbearing members and boarding

17 Lower-risk flat roofs with the help of covering layers (e.g. terrace planks or vegetation) or installation of additional insulation above the boarding complemented by a second layer of sealing. 18 Path of moisture in the roof boarding of a flat roof with respect to radiation absorption (a) and arrangement of the insulating layers. Case under study: 320 mm mineral-fibre insulation (λ = 040 W/mK), insulation distributed in two layers: 240 + 80 mm; climate: Holzkirchen, Germany (exterior); normal moisture load (interior); q50 = 3.0 m3/(h ≈ m2); height of air compound: 7 m; variable vapour retarder. Note: according to Schmidt/Winter it is acceptable, if, due to the conditions at the strart (calculations begin October 1, with moisture balance of 80 % relative humidity) the wood-protection limit of 20 % of the mass is surpassed during the first winter.

In Section 5.2.4 – Condensate, the new norm states: “The detrimental change in moisture content due to condensate from vapour transmission or vapour convection should be avoided […]. The components of the building envelope are to be executed so that they are impervious to vapour convection.” Despite the fact that these general principles are correct, they do not help the designer or specialist determine what is still allowed. The recommendations of the “7 Golden Rules” are more specific on this issue: the experts’ consensus calls for a general examination of airtightness in timber roofs. This requires, on the one hand, determining the air permeability of the building envelope (q50 value in m3/(m2 ≈ h)). On the other hand, it involves locating the points of infiltration in order to discover any serious errors and risks in parts of the assembly before it is sealed. The document also points out that unmanageable cavities in layers on the cold side of the insulation must be avoided. As has repeatedly been established, when damage occurs, the moisture in these unventilated layers – moisture that was present in materials when they were installed or entered at a later date through gaps in the sealing – spreads, and partially or fully shaded areas act as “moisture magnets” (ills. 10 –12).

The power of the sun During design, special attention must be paid to the influence of radiation. Shaded areas of the roof must be taken into account in the calculations. In this event, assessment procedures such as the ones developed by Holzforschung Austria (an institute for the research of wood; ill. 7). A precise calculation of the effect of shade based on the exact location of the building can be made with the help of meteorological data bases. For sealing layers that are darker in tone and not shaded, the return diffusion of the summer season outweighs the formation of condensation in the winter months. Therefore, in this case additional insulation on top of the seals can result in a less favourable annual moisture balance (ill. 18). This turns around, however, when the radiation gains are strongly diminished due to covering layers (e.g. terrace surfaces, or vegetation) or shade. It such cases it is beneficial to arrange part of the insulation above the boarding and seal (point of reference: 20 to 25 % of the overall insulation thickness). Another reason for two layers of insulation: as depicted in illustration 17, each layer of insulation has a seal of its own. Particularly during installation, plastic sealing layers are at great risk of damage that could lead to decomposition in the boarding and structural members below.

Wassergehalt in der Schalung [Ma%] water content in boarding [% Mass]

17 mehr Sicherheit bei Flachdächern mit Deckschichten durch Zusatzdämmung oberhalb der Beplankung und zweiter Abdichtungsebene (AKÖH 2011 s. Anm. 8; Nusser/Teibinger 2011 s. Anm. 11) 18 Feuchteverlauf in der Dachschalung bei einem Flachdach in Abhängigkeit von Strahlungsabsorption (a) und Anordnung der Dämmschichten. Randbedingungen: 320 mm Mineralfaserdämmung (λ = 040 W/mK), Aufteilung bei zweilagiger Dämmung: 240 + 80 mm; Klima: Holzkirchen (außen); normale Feuchtelast (innen); q50 = 3,0 m3/(h ≈ m2); Höhe des Luftverbunds: 7 m; variable Dampfbremse. Hinweis: Nach Schmidt/Winter ist aufgrund der Startbedingungen (Rechnungsbeginn 1. Okt. mit Ausgleichsfeuchte bei 80 % rel. Feuchte) eine Überschreitung der Holzschutzgrenze von 20 Masseprozent im ersten Winter tolerabel. (Schmidt, Daniel und Winter, Stefan: Flachdächer in Holzbauweise. Informationsdienst Holz Spezial. Bonn 2008. http://www.holzbauphysik.de)

Dachabdichtung • Trennlage • druckfeste Zusatzdämmung • Dachabdichtung • äußere Beplankung • Tragstruktur lt. Statik dazwischen Wärmedämmung • Dampfbremse • innere Beplankung

roof seal • separating layer • pressure-resistant additional insulation • roof seal • outer boarding • thermal insulation between structural members • vapour retarder • inner boarding

17 Anmerkungen / References: 1 http://www.holzbauphysik.de 2 Borsch-Laaks, Robert; Eisenblätter, Axel: Ohne Netz und doppelten Boden. Risiken von einlagigen Kunststoffabdichtungen bei Flachdächern in Holzbauweise. In: Holzbau – die neue quadriga 5-2011, Wolnzach 2011 3 Normbezeichnung für den s -Wert: »Wasserdampfd diffusionsäquivalente Luftschichtdicke«, im Beitrag kurz »Diffusionssperrwert« genannt. Formel: sd = μ ≈ d mit μ: Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl und d: Dicke der Materialschicht 4 Künzel, Hartwig M.: Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser – Quo vadis?, IBP Mitteilungen 355, Fraunhofer Institut für Bauphysik, Stuttgart /Holzkirchen 1999 5 Alle Berechnungen wurden vom Autor mit dem Simulationsprogramm WUFI 5 (Wärme- und Feuchtetransport instationär) des Fraunhofer Instituts für Bauphysik durchgeführt. 6 wie Anm. 1 7 wie Anm. 3 8 AKÖH – Arbeitskreis Ökologischer Holzbau e. V. (Hrsg.): Holzschutz und Bauphysik. Tagungsband des 2. Internationalen Holz(Bau)Physik-Kongresses. Leipzig 2011 9 Teibinger, Martin; Nusser, Bernd: Flachgeneigte Dächer aus Holz – Planungsbroschüre. Holzforschung Austria. Wien 2010 Borsch-Laaks, Robert: Verschattungsanalyse für ein Flachdach. In: AKÖH 2011 (wie Anm. 8) 10 Buxbaum, Christoph; Pankratz, Oskar: Im Schatten bleibt es kühl – Feuchteverhalten unbelüfteter Flachdächer mit teilweisen Verschattungen. In: AKÖH 2011 (wie Anm. 8) 11 wie Anm. 8; Nusser, Bernd; Teibinger, Martin: Gründach versus Foliendach. In: Holzbau – die neue quadriga 5-2011, Wolnzach 2011 12 Zumoberhaus, Markus: Sind Schweizer Holzdächer anders? Erfahrungen mit der feuchtetechnischen Dimensionierung unbelüfteter Flachdächer. In: AKÖH 2011 (wie Anm. 8)

30 25 20 15 Robert Borsch-Laaks ist studierter Physiker, Sozialwissenschaftler und Pädagoge. 1981 war er Mitbegründer des Energie- und Umweltzentrums am Deister e.V. (EUZ) in Springe/Eldagsen. Seit 1993 ist er freiberuflicher Sachverständiger für Bauphysik in Aachen sowie Dozent in der Aus- und Weiterbildung.

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— Dämmung einlagig, 320 mm, a = 0,8 insulation, one layer, 320 mm, a = 0.8 — Dämmung einlagig, 320 mm, a = 0,3 insulation, one layer, 320 mm, a = 0.3

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— Dämmung zweilagig, 240 + 80 mm, a = 0,8 insulation, two layers, 240 + 80 mm, a = 0.8 — Dämmung zweilagig, 240 + 80 mm, a = 0,3 insulation, two layers, 240 + 80 mm, a = 0.3

Zeit [Jahre] Time (years)

Robert Borsch-Laaks is a physicist, social scientist and educator. In 1981 he co-founded the Center for Energy and the Environment (EUZ) in Springe/Eldagsen (Lower Saxony). He has been an independent consultant for building physics in Aachen since 1993. He is a university lecturer and holds courses in continuing education.

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Siebengeschossiges Bürogebäude aus Holz in Zürich Seven Storey Timber Office Building in Zurich Martin Antemann

Im Zentrum Zürichs, unweit des Hauptbahnhofs, zeigt seit Kurzem ein spektakuläres Bürogebäude das Potenzial des Materials Holz auch für große urbane Bauaufgaben. Für den Stammsitz des Verlagshauses Tamedia hat der japanische Architekt Shigeru Ban einen siebengeschossigen Neubau mit sichtbarem Holztragwerk entworfen, der ähnlich den traditionellen japanischen Holzbauten ohne Metallverbindungen auskommt. Shigeru Ban, dessen markante Holzkonstruktionen, darunter das Centre Pompidou in Metz, ebenso bekannt sind wie seine Bauten mit Kartonröhren, entwickelte das Tamedia-Bürogebäude aus den grundlegenden Entwurfsgedanken Transparenz und Einfachheit der tragenden Struktur. Das Tragwerk sollte ähnlich einem Baukasten zusammengefügt werden, das statische System nachvollziehbar und die Holzelemente unverkleidet bleiben. Diese architektonischen Vorgaben unter Verwendung von Brettschichtholz in Sichtqualität und mithilfe millimetergenau gefräster Steckverbindungen umzusetzen, war eine große Herausforderung für alle Beteiligten. Transparenter Baukörper im innerstädtischen Kontext In seiner Kubatur folgt der Entwurf den städtebaulichen Vorgaben. Der transparente Neubau fügt sich in die Blockrandbebauung ein, er schließt die nördliche Grundstücksecke und übernimmt mit überhöhtem Erdgeschoss und Mansarddachform auch die spezifischen Merkmale des Werd-Areals (Abb. 4). Eine Aufstockung auf dem Nachbargebäude ergänzt den Entwurf, ihr Tonnendach aus Bogenbindern setzt sich formal und konstruktiv vom Neubau ab. Dieser wirkt zunächst unspektulär. Erst beim Näherkommen erkennt man hinter der vollständig verglasten Fassade ein bewusst groß dimensioniertes Holztragwerk erkennen, dessen Verbindungsknoten an Gelenke erinnern. Besonders eindrucksvoll zeigt sich das Tragwerk im großzügigen Foyer und den angrenzenden Bereichen. Die beiden Stützenreihen der Ostseite definieren eine gebäudehohe wintergartenähnliche Raumschicht, 1

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Martin Antemann ist seit 2006 bei Blumer-Lehmann AG. Er ist stellvertretender Geschäftsführer und Bereichsleiter »Free forms« und war als Projektleiter für den Neubau der Tamedia AG in Zürich verantwortlich.

1, 10 Der »intermediate space« ist als gebäude hoher Pufferbereich den Büroräumen vorgelagert. 2 Büroräume im Dachgeschoss 3 Knotenpunkt Stütze /Zangen / Buchensperrholzdübel während der Montage 4 Querschnitt, Maßstab 1: 500

Martin Antemann began working for the BlumerLehmann AG in 2006. He is currently the deputy director and department head “Free forms”. As project manager, he was responsible for the new buildung for Tamedia AG in Zurich.

1, 10 The “intermediate space” constitutes a full-height buffer and is situated in front of the office areas. 2 Office areas, top floor 3 Joint column/beam pair/beech plywood dowel during assembly 4 Section, scale 1:500

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die den Büroflächen vorgelagert ist. Der 3,20 m tiefe »intermediate space« dient nicht nur als Klimapuffer und Erschließungszone, hier schaffen versetzt angeordnete Plattformen auch ein zusätzliches Raumangebot, das für Besprechungen und Kreativpausen genutzt wird (Abb. 1, 10); die Fassadenelemente dieser Bereiche lassen sich vollständig hochfahren, sodass geräumige offene Loggien mit Blick auf den Fluss Sihl entstehen. Eine durchlaufende Treppe verbindet die einzelnen Plattformen und erschließt die Büroetagen. Aufgrund dieses gebäudehohen Raumvolumens ist das gesamte Gebäude mit einer Sprinkleranlage ausgestattet. Verbindungselemente aus Holz Eine der Zielsetzungen Shigeru Bans war es, das Tragwerk ähnlich wie bei traditionellen japanischen Holzbauten komplett aus Holz zu realisieren. Nicht nur Stützen und Träger, sondern auch die Verbindungen in den Knotenpunkten bestehen aus Holz: Anstelle von Schrauben, Nägeln oder Stahlverbindern übernehmen hier spezielle Dübel aus Buchensperrholz die Lastübertragung und dienen der Bauteilverstärkung (Abb. 8). Die Tragkonstruktion aus gebäudehohen Stützen, Zangen und ovalen Querbalken wurde als präziser CNC-gefertigter Bausatz hergestellt und auf der Baustelle wie ein dreidimensionales Puzzle zusammengesteckt (Abb. 3, 5) – Planung und Umsetzung des anspruchsvollen Projekts stellen eine große Herausforderung für die Holzbauingenieure und die Holzbauer dar. Wie schon bei anderen Projekten arbeitete Shigeru Ban auch hier mit Hermann Blumer und dem Unternehmen Blumer-Lehmann zusammen, die das Konzept des Tragwerks gemeinsam entwickelten. Dabei sollten die sichtbaren Holzteile möglichst natürlich wirken und ohne jegliche Nachbehandlung oder Anstrich auskommen. Dies wurde durch ein Mock-up im Maßstab 1:1 getestet. Das verwendete Fichtenholz, insgesamt 2000 m3, ist qualitativ hochwertig und stammt aus einem über 1000 m hoch gelegenen zusammenhängenden Waldgebiet in der Steiermark.

Konstruktionsprinzip des Holzskelettrahmens Den 38,15 m langen Haupttrakt bilden acht Holzskelettrahmen im Abstand von 5,45 m. Sie bestehen aus jeweils vier Stützen, an die je Geschoss zwei Trägerzangen anschließen. Die durchlaufenden Stützen enden auf Traufhöhe und wurden in einem Stück angeliefert. Jede der aus drei Brettschichtholzteilen blockverleimten Stützen ist 21 m hoch, misst 440/440 mm im Querschnitt und hat ein Gewicht von 2,5 t. Die Zangen spannen im mittleren Feld über 11 m und sind 25 mm überhöht. Stützen und Zangen wurden in den Knotenpunkten mithilfe speziell gefertigter Verbindungselemente aus Buchensperrholz gefügt (Abb. 3, 6). Die 240 mm breiten Zangen sind in zwei Teilen mit je 120 mm Breite gefertigt, um ovale, 40 mm dicke Buchensperrholzplatten als Verstärkung an den vier Knotenpunkten in die Brettschichtholzträger einzubauen. Anschließend wurden die Träger zum Endquerschnitt blockverleimt; so lässt sich die konzentrierte Lasteinleitung hinsichtlich des Querdrucks kontrollieren. Die Zangen werden auf einen mächtigen oval geformten Buchensperrholzdübel (Abb. 9) gesteckt, der satt in eine ovale Ausfräsung der Stütze integriert ist. Zwei ovale Buchensperrholzplatten bewehren den geschwächten Stützenquerschnitt im Knotenbereich und nehmen die Lasten kontrolliert auf. Da die Last in diesem Fall über Kontakt übertragen wird, ist exakte Passgenauigkeit in Planung und Fertigung Voraussetzung. Die Buchenverbindungsteile sind nicht sichtbar. Umso mehr kommt die genau abgestimmte Geometrie der Knotenform zur Wirkung, auf die der Architekt großen Wert legte. Die Stabilisierung des Tragwerks erfolgt über Deckenscheiben mit 45 mm starken Dreischichtplatten, die an den Treppenkernen aus Stahlbeton am Übergang zum Altbau und im nördlichen Seitentrakt angeschlossen sind. Dachtragwerk als biegesteifer Rahmen Biegesteife Rahmen bilden das Dachtragwerk mit einer Spannweite von 17,38 m

(Abb. 13). Sie liegen auf Konsolen aus Buchensperrholzplatten, die in den Zangen der darunter befindlichen Geschossdecke verankert sind. Die Innenstützen im Dachgeschoss dienen nicht zur Lastableitung. Sie sind lediglich horizontal in einer Holzverbindung geführt. Die Verbindungen in den abgewinkelten, biegesteifen Ecken des Dachrahmens wurden ebenfalls mit Buchensperrholzplatten ausgeführt. Im Eckbereich sind diese an beiden Enden geschäftet, um eine harmonische Kraftüberleitung aus den Trägern zu erzeugen und somit die Tragfähigkeit und Duktilität der Schubverbindung zu erhöhen. An der Holzfachschule Biel wurde die Buchenholzverbindung in diversen Versuchen mit überzeugenden Resultaten getestet. Ein Belastungstest im montierten Zustand bestätigte die Robustheit der Verbindung. Voraussetzung war die Passgenauigkeit in Planung, CNC-Fertigung und Montage. Da zehn Bauteile, darunter vier teils abgeschrägte Buchenfurnierplatten, in einem Vorgang blockverleimt werden mussten, ist die Verbindung so konstruiert, dass Pressdruck und Passgenauigkeit gesteuert und kontrolliert werden konnten. Für die Verleimung der Rahmenelemente war es nötig, das Pressbett der Zangen zu erweitern, sodass die abgewinkelten Arme des 3,70 m hohen Rahmens einbezogen werden konnten. Die Elemente wurden im Werk je Achse zusammengesetzt und mit einem Spezialfahrzeug nach Zürich transportiert. Tragwerk im Seitentrakt Der Seitentrakt des Gebäudes entlang der Werdstraße ist nur 4 m breit, so verbleiben hier nur eine Außen- und eine Innenstütze, mit gleichem Abstand wie im Haupttrakt. Eine Besonderheit bildet der Eingangsbereich an der Gebäudespitze: Um einen stützenfreien Vorbereich zu ermöglichen, fängt hier ein Sprengwerk im ersten Obergeschoss die beiden mittleren Stützen der nördlichsten Achse ab (Abb. 14). Alle Lasten der oberen Geschosse werden über Knoten und Diagonalstreben in die Eckstützen umgeleitet. Für die Knotenpunkte im

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Sprengwerk wurden speziell geformte Buchensperrholzdübel entwickelt (Abb. 15−17). Die doppelt gekrümmte Abgratung der Sprengwerkstreben entstanden aus der Vorgabe horizontaler Abschnitte an beiden Stützen, die allerdings im Grundriss nicht parallel positioniert sind. Die Bauteile erforderten spezielle, im Holzbau nicht weitverbreitete Planungswerkzeuge in der 3DModellierung. Planung und Qualitätssicherung Passgenauigkeit und Geometrie spielten bei der Planung und Fertigung des Tragwerks eine zentrale Rolle. Rund 80 % der Bauteile, neben dem Holzbau auch die Glasfassade,

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Treppen, Glasinnenwände und Kühldecken, sind vorgefertigt, um hohe Qualität und kurze Montagezeit zu ermöglichen. Dies bedingte einen hohen Grad an Vorplanung, frühzeitige Entscheidungen und genaue Abstimmung der Gewerke bezüglich der Montageabläufe und Toleranzen. Anhand des für den Holzbau erstellten kompletten 3D-Modells konnten auch die Folgegewerke geplant werden. Die über 1400 Elemente des Holzbaus sind aufgrund der Komplexität des Bauwerks zum großen Teil Einzelstücke. Um die einzelnen Gewerke zu koordinieren, gaben die Architekten die Unternehmerpläne in einem dreistufigen System frei. Die Klassifizierung mit der höchsten Quali-

Nachbearbeitung der Ausfräsung in der Stütze Stütze mit Dübel und Verstärkungsscheiben Fassadenschnitt, Maßstab 1:50 Vertikal-/Horizontalschnitte Knotenpunkt, Maßstab 1:20 a Stütze Brettschichtholz 440/440 mm b Zange Brettschichtholz 2≈ 120 mm c Träger Brettschichtholz oval 240/350mm d Dübel Buchensperrholz e Verstärkung Buchensperrholzplatte 40 mm Buchensperrholzdübel

tätssicherungsstufe 4 bedingte, dass Planung, Produktion und Montage von einem externen Fachingenieur geprüft und genehmigt werden mussten. Auch hinsichtlich des Brandschutzes wurden maßgeschneiderte Lösungen entwickelt. Aufgrund der fehlenden abgehängten Decken im Gebäude sind die Installationen im aufgeständerten Hohlboden geführt. Da die brandabschnittsbildenden Geschossdecken – die mit Feuerwiderstandsklasse REI 60 ausgeführten hölzernen Hohlkastendecken – durchstoßen werden, mussten für die rund 3500 Durchdringungspunkte schon bei der Vorfertigung im Werk Abschottungen in die Deckenelemente integriert werden. Beim Anschluss der REI-60-Glastrennwände an den Holzbau wurden holzfurnierte Brandschutzplatten aus faserverstärkten Anhydridplatten zwischen die tragenden Holzprofile eingelegt, um einen Hinterbrand an den Anschlussstellen zum Holzbau zu verhindern. Ein siebengeschossiger Holzbau in dieser Form ist in den Vorschriften nicht geregelt. Aus diesem Grund bewilligte die verantwortliche Brandschutzbehörde der Stadt Zürich das Bauvorhaben erst, als die positiven Resultate aus Brandversuchen das Brandschutzkonzept bestätigt hatten. Produktion, Montage, Bauablauf Die Produktion für den Holzbau umfasste das Primärtragwerk und die Fertigung der 2,70 ≈ 5,30 m großen Deckenelemente; die bereits im Werk mit Sand und Dämmung gefüllten Hohlkastendecken sorgen für die nötige Speichermasse sowie verbesserten Schallschutz. Die vorgefertigten Bauteile wurden zwischengelagert. Kantenschutzprofile und Folie schützten das Primärtragwerk während der Lagerung und beim Transport. Eine schwierige Aufgabe war die Logistik auf dem innerstädtischen Bauplatz, da für Anlieferung und Lagerung nur eine Fahrspur zur Verfügung stand (Abb. 11). Alle Lieferungen wurden just in time vom Generalunternehmer koordiniert. Für den Holzbau bedeutete dies in Spitzenzeiten bis zu vier Anlieferungen pro Tag. Die Montage erfolg-

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te vom südlich angrenzenden Bestandsgebäu de ausgehend. Achse für Achse wurden die acht Holzrahmen jeweils an der vorherigen Achse als »Schablone« vertikal vormontiert und aufgestellt. Zu Beginn konnten an exakt eingemessenen Konsolen der südlichen Gebäudewand die erste Hälfte der zweiteiligen Zangen fixiert werden. Dann wurden die vier Stützen mit den vormontierten Buchensperrholzdübeln in die fünf übereinander(f)liegenden Zangen eingeschoben und abschließend die zweite Reihe Zange montiert. Direkt an der fertiggestellten Achse konnte dann der zweite Rahmen zusammengesetzt werden. Der Mobilkran hob das gesamte, 25 t schwere

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Rahmenelement um wenige Zentimeter an und versetzte es in die finale Position in der nächsten Achse. Da sich das statische System und die Toleranzen beim Anheben umkehren, traten Knackgeräusche auf, bis die Kontaktflächen wieder voll anlagen. Der Rahmen wurde mit leichtem Winkel zur Vertikalen gehalten, sodass sich die ovalen Koppelstäbe zwischen den einzelnen Rahmen Geschoss für Geschoss von unten einführen ließen (Abb. 12); dabei wurde der Rahmen immer mehr in die Vertikale gestellt. Die Einfügung der Deckenelemente geschah ebenfalls achsweise über alle Geschosse. Da das Mittelfeld ca. 3,5-mal so weit spannt wie die Außenfelder, hoben sich

die Außenstützen leicht an, bis der biegesteife Dachbinder aufgesetzt war und die Stützen durch das Gewicht des Dachs in Nullposition drückte. Im Anschluss begann die Montage der Fassade. Im zweijährigen Gesamtterminplan waren für den Holzbau vier Monate zur Montage und anschließend zwei Monate für den Innenausbau vorgesehen. Der Terminplan ließ sich jedoch durch parallel laufende Arbeiten optimieren, unterstützt auch durch die vertikale Montageabfolge des Skelettbaus. So montierten die Holzbauer schon Teile der ersten Achse, während noch der Treppenkern des Nordtrakts betoniert wurde. Und mit Folgegewerken konnte im Haupttrakt bereits begonnen werden, obwohl der Nordtrakt noch nicht montiert war. Konstruktive und atmosphärische Qualitäten des Baustoffs Holz Das außergewöhnliche Tragwerk des neuen Tamedia-Gebäudes zeigt die Qualitäten des Baustoffs Holz und ist eine bemerkenswerte Referenz für einen Holzbau im urbanen Kontext. Neben der konstruktiven Lösung eines Holzbaus, der weitestgehend auf Stahl verzichtet, ist es vor allem die Atmosphäre im Gebäudeinneren, die Mitarbeiter wie Besucher fasziniert: Die gehobelte und nicht weiter nachbehandelte Oberfläche des Holztragwerks sorgt für eine warme, angenehme Raumwirkung. Das Projekt setzt die Idee von Einfachheit und Klarheit in einen präzisen Bausatz als konstruktives System um und nutzt dabei digitale Technologie in Planung und Fertigung, um den natürlichen Charakter des Baustoffs Holz optimal in Szene zu setzen. DETAIL 01– 02/2014

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Treatment of column milling Column with dowel and reinforcement plate Facade section, scale 1:50 Joint, vertical/horizontal sections, scale 1:20 a glulam column 440/440 mm b glulam beam pair 2≈ 120 mm c oval glulam bar 240/350 mm d beech plywood dowel e beech plywood reinforcement plate 40 mm Beech plywood dowel

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In the centre of Zurich, not far from the main railway station, a spectacular office building has recently begun to demonstrate the potential of wood as construction material. Shigeru Ban designed this new seven-story building with its visible timber structure as an addition to the headquarters of the Tamedia publishing company. The structure allowed an assembly process similar to building blocks and feature a comprehensible load-bearing system. Wood elements were to remain exposed. To realise these architectural preconditions by using glue-laminated wood in premium quality for visible application and locking pin connections milled with extraordinary precision comprised a great challenge for all partners involved. One of Shigeru Ban’s aims was to build the structure in its entirety of wood, similar to traditional Japanese timber buildings. Not only columns and beams, but also joint connections consist predominantly of wood: instead of screws, nails or steel connectors, special dowels made of beech plywood serve for load transmission and reinforcement of construction components. The load-bearing structure with its full-height columns, beam pairs and girders with oval cross-section was created as a precise, CNC-milled construction kit and assembled on-site similar to a three-dimensional puzzle. Planning and realisation of this ambitious project were a great challenge for the timber engineers and builders.

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As in previous projects, Shigeru Ban once more collaborated with Hermann Blumer and the Blumer-Lehmann Corporation, jointly responsible for developing the concept. The 38.15-m-long main tract is comprised of eight wood frames each set apart at 5.45 m. They consist of four columns each connected to a beam pair per floor. The continuous columns terminate at eave height and are delivered in one piece. Each column is made of three glue-laminated block-bonded timber components. They are 21 m tall with a cross section of 440 by 440 mm and weigh 2.5 t. The beam pairs span 11 m across the building’s main tract and are cambered at 25 mm. Columns and twin beams are attached via joints that feature specially crafted connectors made of beech plywood. The 240-mm-wide beam pairs are made of two elements of 120 mm in width. They are supplemented by 40-mm-wide oval beech plywood panels as reinforcement along the four joints of the gluelaminated timber beams. In follow the beams were block-bonded along the end section. As result, concentrated load introduction can be controlled in regard to lateral pressure. The beam pairs are attached to a large, oval beech plywood dowel placed into a precisely milled oval notch within the column. Two oval beech plywood panels reinforce the reduced column cross section along the joints, enabling controlled introduction of loads. Since in this case loads are transmitted via contact,

exact fitting is a prerequisite for planning and production. The beech connectors are concealed. As result, the precisely balanced geometry of the joint form contributes to its impression – a fact that the architect placed great importance in. Roof slabs made of 45 mm three-ply panels stabilise the structure. They are connected to the reinforced-concrete staircases along the transition to the existing building and the northern wing. The roof construction consists of rigid frames spanning 17.38 m. These are placed on cantilevers made of beech plywood panels anchored by the beam pairs of the floor slabs below. The interior columns on the top floor do not transmit loads and are merely attached horizontally via wood connectors. The connections in the angled rigid corners of the roof frame were also made of beech plywood panels. In the corner area, these were grooved along both ends in order to support an harmonic load transfer from the beams, thus increasing load-bearing capacity and ductility of the shear connections. The building wing along Werdstrasse is merely 4 m wide. Here, only one interior and exterior column each remain, set apart identically to the main tract. One distinctive feature is the entrance area at the narrow end of the building. In order to create a column-free entrance area, a truss frame along the first floor connects to the two centre columns of the northern column line. All loads of the upper floors are transmitted

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into the corner columns via joints and diagonal struts. Specially shaped beech plywood dowels were developed for the joints of the truss frame. The doubly curved chamfer of the truss struts meets the requirement that sections along both columns should be horizontal although columns are not parallel to each other in plan. Special design tools for 3D modelling that aren’t widely used within wood construction were required for these components. Precision of fitting and geometry played a central role in the planning and production of the structure. Roughly 80 per cent of construction components, including the timber construction, as well as the glass facade, stairs, interior glass partitions and cooling ceilings were prefabricated to guarantee high quality and quick assembly. The production of the timber construction included the primary structure and manufacturing of the ceiling elements measuring 2.70 ≈ 5.30 m. The hollow-core ceilings were already infilled with sand and insulation in the workshop. They provide the necessary thermal storage mass, as well as improved sound proofing. The prefabricated construction components were first placed into storage. Corner guards and foil served to protect the primary structure during transport and storage. On the inner-city construction site, logistics were a rather difficult task: There was only one driving lane available for delivery and storage. All deliveries were coordinated just-in-time by the general contractor. For the timber construction this resulted in up to four deliveries per day during peak periods. Assembly began along the existing building’s southern perimeter. The 8 timber frames were pre-assembled and erected in succession, with every preceding frame serving as a template for each successive one. First, the initial half of the two-part beams pairs was fixed onto precisely measured cantilevers along the southern building wall. After that, the four columns with the pre-assembled beech plywood dowels were pushed into the five beam pairs lying above each other. Then the second row of beam pairs was assembled. Each successive one was erected directly along the completed frame. The entire frame element,

11 Anlieferung der Dachträger weighing 25 tonnes, was then lifted by a mo12 Einsetzen der ovalen Koppelstäbe bile crane by a few centimetres and moved 13 Dachträger, Maßstab 1:100. Der biegesteife to its final position along the following column Rahmen überspannt die gesamte Gebäudebreite von 17,38 m; die obersten Stützensegmente line. Since the load bearing system and tolertragen keine Last. ances reverse when the element is elevated, 14 Sprengwerk an der Eingangsfront für einen stütcracking sounds could be heard until the conzenfreien überdachten Vorbereich: Diagonalstreben leiten im 1. Obergeschoss die Lasten der necting surfaces were in proper alignment. beiden mittleren Stützen zu den Eckstützen ab. The frame was held vertically, yet slightly in15 Knotenpunkte des Sprengwerks clined to enable placement of the girder bars 16, 17 Die Knotenpunkte des Sprengwerkserfordern Verbindungselemente hoher Komplexität. with their oval cross-section between the individual frames, floor by floor, from bottom 11 Roof truss delivery 12 Assembly, oval girders to top. During the process, the frame was 13 Roof truss scale 1:100 – the rigid frame spans the progressively moved into a vertical position. entire building width of 17.38 m; the top column The ceiling elements were also attached one segments are non-load-bearing 14 Roof truss at entrance area for column-free covered column line after the other, across all floors. entrance area: diagonal struts transfer loads of the Since the centre field spans approximately first floor middle columns to the corner columns 3.5 times as much as the border fields, the 15 Truss joints 16, 17 The joints require highly complex connectors external columns rose slightly until the rigid roof truss was attached and the columns were forced into their zero position by the weight of the roof. According to the two-year construction schedule, four months were allocated for the timber construction and in follow two months for the interior outfitting. The schedule was optimised by simultaneous work processes and also supported by the vertical sequence of structural assembly. As result, the timber construction was already finished along the first column line, while the concrete of the northern wing staircase was 16 still being poured. Follow-up trades could already begin work in the main tract, while the northern wing was still under construction. The extraordinary structure of the new Tamedia building displays the qualities of wood as a construction material; a remarkable reference for a wood building in an urban context. Most of all, aside from the structural solutions for timber construction almost completely devoid of any steel components, it is the atmospheric quality of the building interior that fascinates employees as well as visitors: the planed and unfinished surface of the wood construction creates a warm, pleasant spatial impression. The project demonstrates the idea of simplicity and clarity within a precise construction kit as a structural system and combines digital technology in design and production with the natural character of wood as construction material. 17

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Ressourcenschonung durch Synergie – Hochbauten in Holz-Hybridbauweise Resource Saving Through Synergy: High-rise Hybrid Timber Buildings Hermann Kaufmann, Rainer Strauch

Mehrgeschossige Bauten werden weltweit nach wie vor selten aus Holz gebaut. Baurechtliche und brandschutztechnische Vorschriften verhindern bislang Bauhöhen ab vier bis sechs Geschossen, je nach Land. Die historisch begründete Urangst des Menschen vor dem brennbaren Baustoff Holz ist noch nicht beseitigt. Vorbehalte bestehen zudem in Bezug auf Dauerhaftigkeit und Sicherheit dieses Baumaterials. Dennoch prädestinieren die zunehmende Ressourcenknappheit, die Diskussion über CO2-Emissionen sowie steigende Preise für Stahl, Dämmstoffe und Beton den Baustoff Holz auch für großvolumige Gebäude. Bauten aus Holz zeichnen sich durch ihre energieeffiziente Herstellung (wenig graue Energie) und die Funktion des Holzes als CO2Speicher aus. Ferner bietet der Holzbau die Möglichkeiten eines maximalen Vorfertigungsgrads sowie einer kurzen Bauzeit bei hoher Qualität und Ausführungssicherheit. Diese Motive gaben den Anstoß für die Entwicklung eines neuen, auf dem Bau-

Rainer Strauch ist Diplom-Bauingenieur, zugelassener DGNB/ÖGNI-Auditor und zertifizierter PassivhausPlaner (PHI Darmstadt). Seit 2010 arbeitet er als Projektleiter Technik/Entwicklung/Akquise bei der Cree GmbH, einem Unternehmen der Rhomberg-Gruppe in Bregenz.

Rainer Strauch is an engineer, an accredited DGNB/ ÖGNI Auditor, and a certified Passivhaus designer (PHI Darmstadt). Since 2010 he has served as Project Leader for Technology, Development and Acquisition at Cree GmbH, a company of the Rhomberg Group based in Bregenz.

Prof. Hermann Kaufmann stammt aus einer Vorarlberger Zimmermannsfamilie. Er studierte Architektur an der TH Innsbruck und an der TU Wien und gründete 1983 ein eigenes Büro in Schwarzach. Zentrales Thema seiner Arbeiten sind die Nachhaltigkeit des Bauens und das Ausloten der Möglichkeiten des modernen Holzbaus. Seit 2002 ist Kaufmann Professor für das Fachgebiet Holzbau am Institut für Bautechnik und Entwerfen der TU München. an der TU München.

Prof. Hermann Kaufmann comes from a family of carpenters in Voralberg. He studied architecture at the TU Vienna and founded his own office in 1983 in Schwarzach. The central themes of his work are the sustainability of construction and the development of the potential of modern timber construction. Since 2002 he has served as Professor for Timber Construction at the Institute for Building Technology and Design at the TU Munich.

stoff Holz basierenden Bausystems – des LifeCycle Tower. Als Prototyp wurde im Sommer 2012 das achtgeschossige Bürogebäude LifeCycle Tower ONE (LCT ONE) in Dornbirn fertiggestellt. In Österreich ist es das erste Holzgebäude dieser Höhe und zugleich das erste Holzbauwerk, das bis an die Hochhausgrenze reicht und bei dem die tragenden Holzbauteile nicht gekapselt werden mussten, sondern sichtbar und unbehandelt blieben. Ziel des Projekts war es, das Bausystem auf seine Umsetzbarkeit hin zu überprüfen und darüber hinaus die Funktionstüchtigkeit unter realen Nutzungsbedingungen zu testen. Mittlerweise wurde der Prototyp nach den Systemen der ÖGNB (Total Quality Building), ÖGNI/DGNB, LEED, OPENHOUSE und Passivhaus zertifiziert.

lichst hohe Ressourceneffizienz im Vordergrund. Das heißt: Holz macht zwar den Großteil des Bausystems aus; das Material kommt aber nur dort zum Einsatz, wo es auch sinnvoll ist. Auf diese Weise wird genau die Menge an Holz genutzt, mit der ein Optimum an Ressourceneffizienz und Funktionalität erreicht werden kann. Ein Beispiel sind die Hybriddecken, bei denen neben Holz auch Stahlbeton verwendet wird, um Schall- und Brandschutz zu optimieren und die hohe Druckfestigkeit des Baustoffs zu nutzen (Abb. 8).

Ressourceneffizienz Während andere Holzbauprojekte meist darauf abzielen, möglichst viel Holz einzusetzen, steht beim LCT-Konzept eine mög-

Entwicklung des Bausystems Das Bausystem LifeCycle Tower entstand in einer dreijährigen interdisziplinären Forschungs- und Entwicklungsphase, die dem Bau des Pilotprojekts in Dornbirn vorausging. Das System sollte sich für Gebäude mit bis zu 20 Geschossen eignen. Mit Blick auf die aktuellen Baustandards, wurde bereits in dieser Phase ein realisierbarer, idealisierter Hochhaustyp für den Standort Mitteleuropa entwickelt. Dieser sollte als Bürogebäude, aber auch als Hotel oder als Wohngebäude nutzbar sein. Für die Projektentwicklung galten folgende Ziele: · maximale Zukunftssicherheit · Verkürzung der Bauphase um den Faktor 3 gegenüber herkömmlichen Bauten · hohe Architekturqualität · Holz muss erlebbar bleiben. · Der Bau muss einem Kostenvergleich mit herkömmlichen Bauten standhalten. Um die Ziele zu erreichen, wurden folgende Entwicklungsschwerpunkte gesetzt: · Langlebigkeit durch Nutzungsflexibilität: Beim LCT sind alle Flächen grundsätzlich nutzungsflexibel. Wichtige Grundlagen hierfür sind eine einfache Gebäudetypologie mit klarer Erschließungsstruktur sowie eine großzügige Raumhöhe. Das Fassadenraster von 2,70 m erlaubt verschiedene Grundrisstypologien; die Raumhöhe ermöglicht sowohl Wohnen als auch Arbeiten (Abb. 3, 4). · Langlebigkeit durch Systemtrennung: Die Systeme Tragkonstruktion, Gebäude-

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Ansicht während der Bauphase; Erschließungskern aus Stahlbeton Ansicht der Bürofassade nach Fertigstellung Grundriss, Nutzungsvariante »Wohnungen« (nicht realisiert), Maßstab 1:300 Grundriss, Nutzungsvariante »Kombibüro«, Maßstab 1:300 View during construction; reinforced staircase shaft. View of the office facade after completion Floorplan for use as apartment building (optional, not built), Scale 1:300 Floorplan for use as flexi-office, Scale 1:300

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hülle, Innenausbau und Haustechnik sind so konzipiert, dass sie unabhängig voneinander verändert oder erneuert werden können. · Langlebigkeit durch hohen Sicherheitsstandard: Aufgrund des brennbaren Konstruktionsmaterials Holz sind Kompensationsmaßnahmen erforderlich, um denselben Sicherheitsstandard zu erreichen wie bei herkömmlichen Hochhäusern. Da solche zusätzlichen Maßnahmen eher eine Überkompensation bedeuten, kann davon ausgegangen werden, dass ein Holzhochhaus einen erhöhten Sicherheitsstandard aufweist. · Langlebigkeit durch hohen Komfort und Energieeffizienz: Energieeffizienz hat oberste Priorität bei zukunftssicheren Konzepten wie dem LifeCycle Tower. Die dadurch notwendige optimierte Gebäudehülle bietet auch erhöhten thermischen Komfort. · Langlebigkeit durch Verwendung gesunder Baustoffe: Die Verwendung toxikologisch unbedenklicher Baustoffe ist ein wesentlicher Faktor für die Langlebigkeit von Gebäuden. Holz, auch wenn es verleimt ist, entspricht dieser Anforderung optimal. Ein weiteres wesentliches Kriterium ist die gute Rückbaubarkeit des Bausystems. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass sich ein Montagebau aus Elementen

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wieder demontieren lässt. Dies wurde im Frühjahr 2012 bereits an einem Testaufbau (zwei Stockwerke mit je 8,10 ≈ 8,10 m) nachgewiesen, dessen Einzelteile erneut als Tragkonstruktion verbaut werden können. Auch durch die Trennung der Systeme (Tragkonstruktion, Gebäudehülle, Innenausbau, Haustechnik) ist eine Zerlegung des Bauwerks möglich. Das Pilotprojekt LCT ONE in Dornbirn Das achtgeschossige Demonstrationsgebäude besteht aus einem aussteifenden Erschließungskern, an den einhüftig die Büroflächen angehängt wurden (Abb. 1, 4). Ein Geschoss wurde für die Cree GmbH zur eigenen Nutzung ausgebaut. Hier erhielt die installierte Steuer- und Messtechnik einen erweiterten Funktionsumfang, um unterschiedliche Testbetriebe der Gebäudetechnik sowie ein erweitertes Monitoring der Energiekennzahlen durchführen zu können. Die restlichen Ebenen sind an Fremdnutzer vermietet (Abb. 5, 7). Konstruktion und Details Das System gliedert sich in drei Hauptkomponenten, die durch ihre Konstruktion eine weitestgehend hohlraumfreie Bauweise garantieren: den Gebäudekern, die Geschossdecken sowie die Fassadenstützen. Der Kern stabilisiert das Gebäude gegen alle horizontalen Einwirkungen wie Wind,

Erdbeben oder ungewollte Schiefstellungen. Er sollte ursprünglich aus Massivholz in vertikalen Abschnitten von je maximal 32 m Höhe, errichtet werden. In statischer Hinsicht wäre dies für bis zu 20-geschossige Gebäude ohne Weiteres möglich gewesen Beim Pilotprojekt LCT ONE besteht der Kern jedoch aus Ortbeton (Abb. 1). Dies resultiert vor allem aus den österreichischen Brandschutzvorschriften, die eine Realisierung des Gebäudekerns aus brennbaren Baustoffen derzeit nicht zulassen. Die Decken müssen unter anderem die vertikalen Kräfte aus den Fassadenstützen durchleiten, ohne den Holzquerschnitt quer zur Faser zu belasten, und ferner eine geschossweise, brandschutztechnische Trennung der Konstruktion sicherstellen. Diese Anforderungen erfüllt beim LifeCycle Tower eine Verbundrippendecke aus Holz und Beton. Die Deckenfelder zwischen den Balken erschweren zum einen die Brandweiterleitung an der Unterseite der Decke. Zum anderen werden sie für die deckenbündige Installation der technischen Gebäudeausstattung genutzt (Abb. 8). Holz soll sicht- und erlebbar bleiben, daher sind abgehängte Decken – mit Ausnahme der Flurzonen – nicht vorgesehen (Abb. 11). Die Geschossdecken sind aus einzelnen vorgefertigten Plattenbalken zusammengesetzt (Abb. 14). Jedes dieser 2,70 ≈ 8,10 m großen Elemente besteht aus einer 8 cm

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dicken Betonplatte sowie vier Längsbalken aus Brettschichtholz (Querschnitt je 24 ≈ 28 cm), die als Unterzüge wirken. An den Schmalseiten des Gebäudes schließen die Längsbalken an höhengleiche Querträger aus Stahlbeton an (Abb. 13). Jedes Deckenelement muss an den vier Eckpunkten gestützt werden. Am Kern sind die Deckenplatten auf geschweißte Stahlkonsolen aufgelegt. Entlang der Fassaden bilden die Fassadenstützen aus Brettschichtholz das Auflager. Nach der Montage werden die Deckenelemente mittels Fugenverguss kraftschlüssig zu einer aussteifenden Deckenscheibe verbunden. Die Decken sind für eine Nutzlast von 4 kN/m2 ausgelegt. Die Fassadenstützen bestehen aus zwei je 24 ≈ 24 cm starken BrettschichtholzRechteckprofilen (Abb. 9, 10). Jedes der beiden Stützenteile trägt ein angrenzendes Deckenelement. Die Stützen sind reine Pendelstützen und werden nur durch Normalkraft beansprucht. Sie stehen stumpf gestoßen auf den darunterliegenden Deckenelementen, und diese wiederum liegen über einen stumpfen Stoß auf den Stützen des folgenden Geschosses auf. Über Rahmenhölzer können mehrere Stützenpaare zu einem Element vereint und gemeinsam mit der Fassade montiert werden. Diese Verbindung von Primär- und Sekundärkonstruktion erlaubt einen schnelleren Bau-

fortschritt als bei herkömmlichen Systemen. Zudem sind bei dieser komplett trockenen Bauweise keine Aushärtungszeiten zu berücksichtigen. Der Bauprozess Um die Einwirkung von Feuchtigkeit und Feuer aus der unmittelbaren Gebäudeumgebung auf das Holztragwerk auszuschließen, wird das Erdgeschoss (und eine eventuelle Unterkellerung) eines LifeCycle Tower stets in konventioneller Massivbauweise errichtet. Die Fassaden- und Hybriddeckenelemente der Obergeschosse werden geschossweise in direkter Folge versetzt. Grundsätzlich sind bei den Fassadenelementen Vorfertigungsgrade bis zu 100 % möglich. Um Beschädigungen bei Transport und Montage zu vermeiden, wurde die äußerste Fassadenoberfläche beim LCT ONE jedoch erst an der Baustelle aufgebracht (Abb. 2). Am Ende jeder Arbeitsetappe ist das gerade fertiggestellte Stockwerk – und damit die feuchtigkeitssensiblen Holzoberflächen im Inneren – durch die oben aufgelegten Hybriddecken vor Witterung geschützt. Aufgrund der trockenen Bauweise kann in den bereits montierten Gebäudebereichen sofort mit dem Innenausbau begonnen werden. Die elementierte Bauweise der Tragkonstruktion und Fassade setzt sich in der

Gebäudetechnik fort: Deckensegel werden an der Unterseite der Hybriddecke passgenau zwischen die Holzbalken eingebaut. Diese Segel dienen zur Heizung, Kühlung, Lüftung und Verbesserung der Raumakustik. Optional können darin auch Brandmelder, Präsenzmelder, Tageslichtsensoren, Stromversorgung für die Fassade sowie Feuerlöschanlagen und Beleuchtung ergänzt werden. Somit lässt sich fast die gesamte Gebäudetechnik in die Decke integrieren (Abb. 6). Ökobilanzierung Um die ökologischen Vorteile der Verbundkonstruktion auch zahlenmäßig zu ermitteln, erstellte der Bauherr nach der Baufertigstellung des Pilotprojekts eine Ökobilanz nach den Kriterien der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB). Sie erfasst die Umweltwirkungen aus der Errichtung, dem Betrieb, der Instandsetzung und dem Rückbau des LCT ONE während einer angenommenen Lebensdauer von 50 Jahren. Bezogen auf den Quadratmeter Nettogeschossfläche emittiert das Gebäude 27 kg CO2-Äquivalente pro Jahr, wovon rund zwei Drittel auf den Gebäudebetrieb entfallen und ein Drittel auf die Konstruktion (Abb. 15). Das sind rund 32 % weniger CO2-Emissionen als bei einem gleich großen, konventionell errichteten Gebäude in

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Innenansicht einer Büroebene im Rohbau Blick in den Installationshohlraum einer Decke Schnittperspektive einer Büroebene Querschnitt Systemdecke mit Trennwandanschluss, Maßstab 1:20 a Betonfertigteil, 80 mm b Installationshohlraum c Heiz-/Kühldecke (revisionierbar) d Unterzug Brettschichtholz, 24 ≈ 28 mm 9 Montage der Fassadenelemente mit Stützen 10 Horizontalschnitt Gebäudeecke, Maßstab 1:50 11 Vertikalschnitt Geschossdecke / Fassaden 1.–7. Obergeschoss, Maßstab 1:50 a Systemfassade im Bürobereich (Holzrahmenkonstruktion) b Flurzone (abgehängte Decke mit unterseitiger Gipskartonverkleidung) c Außenwand Erschließungskern (Stahlbetonwand mit Wärmedämmverbundsystem)

Interior view of an office floor during construction Glimpse into a floor installation cavity Section perspective of an office floor Cross-section of floor and partition wall, Scale 1:20 a Precast concrete element, 80 mm b Technical installations in floor cavity c Heating and cooling ceiling (accessible) d Glulam beam, 24 ≈ 28 mm 9 Assembly of a facade element with columns 10 Plan of corner junction, Scale 1:50 11 Vertical section of floor/facade, levels 1–7, Scale 1:50 a Office facade (timber frame construction) b Corridor (suspended plasterboard ceiling) c Exterior wall stair shaft (reinforced concrete with external wall insulation )

denen sich ein Brand ausbreiten könnte. Die Fassadenstützen sind durch rechnerische Nachweisverfahren für einen Brandwiderstand R 90 bemessen. Obwohl sie nur dreiseitig sichtbar und auf der vierten Seite durch die Fassade abgedeckt sind, musste hierbei ein allseitiger Abbrand berücksichtigt werden. Die rund 10 mm breite Fuge zwischen den beiden Einzelelementen der Doppelstützen ist mit nicht brennbarem Material verschlossen. Zur Gebäudeausstattung gehört eine automatische Brandmeldeanlage, die auf die Feuerwehrleitstelle aufgeschaltet ist.

Foyer im Erdgeschoss ist zusätzlich eine Fußbodenheizung installiert. Kälte für das Gebäude erzeugt eine zweistufige, wassergekühlte Kompressionskältemaschine mit integrierter freier Kühlung (Nennleistung 85 kW). Analog zur Wärme verteilt sich auch ihre Leistung auf die Kühldecken der Büroräume und die Nachkühlung der Lüftungsanlage (Abb. 20). Ferner verfügt jede Büroetage über ein separates Kaltwassernetz zur Kühlung von möglichen Serverräumen. Zur Kältespeicherung ist ein Pufferspeicher an die Kältemaschine angeschlossen.

Heizung, Lüftung und Kühlung Zur mechanischen Be- und Entlüftung der Räume dient eine zentrale Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (inklusive Bypass für Zeiten mit moderaten Außentemperaturen). Die Anlage verfügt über ein Nachheizregister und eine Nachkühlung, um auch bei sehr hohen oder tiefen Außentemperaturen komfortable Zulufttemperaturen zu gewährleisten. Das Gebäude ist an das örtliche Nahwärmenetz angeschlossen, das seine Wärme aus regenerativen Quellen (Biomasse mit Kraft-Wärme-Kopplung) bezieht (Abb. 19). Die Übergabestation (Leistung 80 kW) versorgt sowohl die Deckenstrahlungsheizung in den Büroräumen als auch das Nachheizregister der Lüftungsanlage mit Wärme. Im

Heizungs- und Lüftungssteuerung Heizung und Kühlung werden über die Gebäudeleittechnik abschnittsweise gesteuert, d. h. in der Regel raumweise im Raster von 2,70 m. Hierzu wird die Raumtemperatur in der Abluft gemessen und die Heiz- bzw. Kühlleistung entsprechend angepasst. Dabei sind zwei unterschiedliche Solltemperaturen für belegte und nicht belegte Räume vorprogrammiert. Die Raumregelung erkennt automatisch – z. B. anhand von Präsenzmeldern, Bedienung der Lichtschalter und sogar Mausbewegungen am Computer –, ob sich Personen im jeweiligen Büro aufhalten. Der Nutzer wird jedoch auch aktiv einbezogen, um unnötige Energieverluste zu vermeiden: Wenn z. B. ein Fenster bei hohen

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Stahlbetonbauweise mit entsprechender Nutzung. Über seine gesamte Lebensdauer setzt das Gebäude somit 340 t CO2 weniger frei. Dies ist in etwa so viel, wie ein VW Golf im Laufe von 60 Erdumrundungen ausstößt. Allein 200 t CO2-Einsparung entfallen auf die Holz-Hybridkonstruktion (Abb. 16). Doch auch die Ausbauleistungen wurden mithilfe von Ökobilanzvergleichen optimiert. So ersetzte etwa ein ökologisch weniger bedenklicher, oberflächenveredelter Estrich die ursprünglich geplanten Natursteinbeläge im Foyer und im Treppenhaus. In der Systemfassade kam eine Mineralwoll-Dämmung mit hohem Recyclinggehalt und umweltfreundlichem Bindemittel zum Einsatz, und in den Büroräumen liegen nun Bodenbeläge mit »Cradleto-Cradle«-Zertifikat. Brandschutz Alle tragenden Elemente im Gebäude sind auf einen mindestens 90-minütigen Feuerwiderstand bemessen. Für die Verbunddecken wurde dieser Nachweis (REI 90 gemäß EN 13 501-2) mittels eines Brandversuchs nach DIN EN 1365-2 erbracht (Abb. 12). Die Geschossdecken sind auch insofern brandschutztechnisch günstig zu bewerten, als sie eine unterbrechungsfreie Brandabschnittstrennung zwischen den Geschossen gewährleisten. Ferner besitzen die Decken keine Hohlräume, in

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oder niedrigen Außentemperaturen länger als eine vorprogrammierte Zeit geöffnet bleibt, sendet das System, ausgelöst über Fensterkontakte, ein Alarmsignal aus. Eine ähnliche Aufforderung zum Schließen der Fenster erhält der Nutzer, falls die Raumfeuchte unter einen definierbaren Schwellenwert fallen sollte. Ebenso erhält der Nutzer einen Hinweis, das Fenster zu öffnen, wenn beispielsweise bei geringen Außentemperaturen die Kühlung eingeschaltet wurde. Beleuchtung und Sonnenschutz Der LifeCycle Tower ist auf maximale Flexibilität ausgelegt. Diese Anforderung gilt auch für die Beleuchtung. Jeder Mieter kann für sein Büro zwischen verschiedenen Lichtlösungen mit Standard-Pendelleuchten wählen. Die Abhängungen der Leuchten wurden an die Abstände der vorinstallierten Einspeisepunkte in der Decke adaptiert. Damit hat der Mieter die Möglichkeit, die Leuchten in beliebiger Konfiguration zu montieren. In den Fluren ist eine energieeffiziente LED-Beleuchtung vorinstalliert. Zur Verschattung sind die Büroebenen mit zweiteiligen, außen liegenden Jalousien ausgestattet. Ihr oberer Teil dient dabei stets der Lichtlenkung. Aufgrund des eher geringen Reflexionsgrads der Decken re-

14

flektiert er das von außen einfallende Licht nicht an die Raumdecke, sondern blendfrei möglichst tief in den genutzten Raum. Während der Nacht werden die Jalousien in Position gebracht, um bei geringen Außentemperaturen die Wärme im Gebäude zu halten (Verschattung unten, Lamellen geschlossen) oder bei hohen Temperaturen die Abkühlung zu erhöhen (Verschattung oben). Die Beleuchtung muss beim Betreten eines Bereichs (ausgenommen Flure und andere Verkehrswege) vom Nutzer manuell über konventionelle Lichtschalter eingeschaltet werden. Dadurch sind aktuellen Untersuchungen zufolge erhebliche Energieeinsparungen gegenüber automatischem Einschalten erreichbar. Anschließend wird das elektrische Licht abhängig von der Außenhelligkeit, der Anwesenheit von Personen und der Lamellenposition der Jalousien auf die eingestellte Arbeitsplatzhelligkeit (in der Regel 500 Lux) geregelt. Ein Tageslichtsensor auf dem Dach des Gebäudes misst kontinuierlich das einfallende Tageslicht, sodass pro Raum nur so viel Kunstlicht aktiviert wird, wie für eine optimale Beleuchtung erforderlich ist. Trotz der zumeist automatisch gesteuerten Licht- und Jalousieabläufe haben die Benutzer jederzeit die Möglichkeit, über dezentrale Taster in die

automatische Steuerung einzugreifen und Leuchten und Jalousien nach ihren Bedürfnissen zu regulieren. Photovoltaik Auf dem Dach des Life Cycle Tower lässt sich eine Photovoltaikanlage mit 10 kWp Spitzenleistung und einem erwarteten Jahresertrag von ca. 10 000 kWh errichten. Ferner ist eine nachrüstbare fassadenintegrierte Photovoltaik-Lösung möglich, die ähnliche Leistungsdaten aufweist. Gebäudeautomation, Monitoring Um eine energieeffiziente Nutzung und hohen Nutzerkomfort sicherzustellen, ist das Gebäude mit einer gewerkübergreifenden Gebäudeautomation ausgestattet. Diese erlaubt auch ein vollständiges Monitoring der gesamten Gebäudetechnik und eine Auswertung der wichtigsten Energieflüsse im Gebäude. Auf diese Weise können die Nutzer noch nach dem Einzug langfristig die Betriebskosten optimieren und den Energieverbrauch minimieren. Im Eingangsbereich ist außerdem ein Monitor angebracht, der die Besucher ständig über den Primärenergieverbrauch und den CO2-Ausstoß des Gebäudes informiert. DETAILgreen 02/2012

2

Treibhauspotenzial je m NGF/Global warming potential per sqm. NFA LCT ONE Referenzgebäude Reference building 0 15

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20

30

Konstruktion/Construction

40

50

60

Betrieb/Operation

70

80 90 2 kg CO 2 -Äq./m a

2

Treibhauspotenzial je m Deckenfläche/Global warming potential per sqm. ceiling area 14,3

LCT ONE

-4,1

Stahlbetongebäude Reinforced concrete construction

132,8 5,8 -20

16

66

0 20 Decken/Floor slabs

40

60 80 Stützen/Supports

100

120 140 2 kg CO 2 -Äq./m a

Projektbeteiligte: Projektentwicklung und Bauausführung/ Project development and construction management: Cree GmbH, Bregenz Architekten/Architects: Hermann Kaufmann ZT GmbH, Schwarzach Tragwerksplaner/Structural Engineers: merz kley partner GmbH, Dornbirn HKLS-Planung/HVAC, Plumbing: EGS-plan GmbH, Stuttgart Elektroplaner/Electrical Engineers: Ingenieurbüro Brugger, Thüringen Brandschutz /Fire Protection: IBS – Institut für Brandschutztechnik und Sicherheitsforschung, Linz Bauphysik und Akustik/ Building Physics and Acoustics: Bernhard Weithas GmbH, Hard

Energiebilanz nach OIB-Energieausweis Energy balance acc. to OIB energy certificate Flächen und Volumina / Areas and volumes • BGF/ Gross floor area • beheiztes Bruttovolumen / Gross volume, heated • A/V-Verhältnis / A/V ratio • mittlerer U-Wert /average U-value

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2355 m2 7996 m3 0,32 1/m 0,34 W/m2K

Nutzenergiebedarf/ Useful energy demand • Heizwärme / Heating • Warmwasser / Hot water • Kühlung / Cooling

[kWh/m2a]

Endenergiebedarf/Final energy demand • Heizung / Heating • Kühlung / Cooling • Beleuchtung / Lighting • Gesamt / Total

[kWh/m2a] 24,3 0,0 18,9 43,2

10,7 4,7 46,7

Multi-storey buildings are still rarely built from timber. Usually building codes and fire protection regulations prohibit greater heights than four to six floors, depending on the country. Nevertheless, the heated debate concerning CO2 emissions as well as the rising prices of steel and concrete predestine timber for use as a building material in large-scale buildings. These advantages provided the incentive for the development of a new timber-based building system for high-rises, named ‘LifeCycle Tower’. The first prototype of this system, the eight-storey office building, LCT ONE (LifeCycle Tower ONE), was completed in the summer of 2012 in Dornbirn, Austria. While most other timber construction projects attempt to maximise the use of timber, the LCT concept focused instead on the most efficient use of resources. LCT ONE is Austria’s first timber building of this height, in which the load-bearing timber elements did not need to be enclosed but remained visible and untreated. The eight-storey prototype consists of a circulation core, which stabilises the entire structure, with office spaces attached on one side. Its load-bearing system comprises three main elements, which by nature of their construction are cavity-free: the building core, the floors and the facade supports. The core was originally planned to be constructed from solid

12 Deckenelement nach dem 90-minütigen Brandschutztest 13 Stahlbetonquerträger mit Stahlwinkeln zur Befestigung der Deckenelemente 14 Montage der Deckenelemente 15 Ökobilanzergebnisse nach ÖGNI/DGNB: Vergleich der Treibhauspotenziale von LCT ONE und DGNB-Referenzgebäude 16 Vergleich der Treibhauspotenziale in der Rohbaukonstruktion (Stützen und Deckenelemente) von LCT ONE und einem Stahlbetonbau 17 Energiebilanz nach OIB-Energieausweis 18 Energiebilanz nach PHPP 19 Klimakonzept (Winter) a Photovoltaik b Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung c Fernwärme-Übergabestation d Stromnetz e Fernwärmenetz 20 Klimakonzept (Sommer) f Kompressionskältemaschine

12 Floor element after a 90 minute fire protection test 13 Reinforced-concrete crossbeam with steel angles to connect to floor element 14 Assembly of a floor element 15 Life cycle analysis according to ÖGNI/DGNB: Comparison between global warming potential of LCT ONE and DGNB reference building 16 Comparison of embodied CO2 emissions in the structural system (columns and flooring systems) of LCT ONE and reinforced-concrete construction 17 Energy performance according to the Austrian Energy Certificate 18 Energy balance according to PHPP 19 Climate control (winter) a Photovoltaic module b Ventilation system with heat recovery c District heating transfer station d Electric grid e District heating grid 20 Climate control (summer) f Compression refrigeration

timber. Nevertheless, in the case of the LCT ONE pilot project, in-situ concrete had to be used instead. This was primarily due to the Austrian fire protection regulations which do not yet allow for the construction of a structural core made from flammable materials. The floor slabs are prefabricated units. Each of these 2.7 m ≈ 8.1 m units consists of an 8-cm-thick concrete slab supported by four parallel beams made of glue-laminated timber (cross section 24 ≈ 28 cm). Each floor element has to be supported on its four corners. At the core, the floor slabs rest on welded steel consoles. Along the facade, supports are formed by the laminated timber columns. The facade columns consist of two gluelaminated timber rectangular sections each 24 ≈ 24 cm. Each of the two column halves supports an adjacent floor element. The columns are all hinged columns and are only subject to perpendicular forces. The facade and floor elements of the upper levels are erected one storey at a time.The end of each construction phase results in one

completed storey – with the moisture sensitive wood finishes inside the building protected from inclement weather by the floors and facade elements. Work on the interior finishes can thus begin immediately. In order to assess the benefits of the composite construction, the client performed a environmental impact assessment according to the criteria defined by the German Sustainable Building Council (DGNB) shortly after the completion of the pilot project. During an assumed life time of 50 years, the LCT ONE emits 27 kg of CO2 per square metre of net floor area per year, of which approximately two thirds result from the building operation and one third from the construction. That is approximately 32 % less CO2 emissions than a conventionally built reinforced-concrete building of the same size and with the same use. Over the course of its life cycle, the building thus saves 340 tonnes of CO2 emissions. This is comparable to the amount that a Volkswagen Golf would emit during 60 circumnavigations around the globe.

a

b

a

b

Energiebilanz nach PHPP Energy balance according to PHPP Flächen und Volumina/ Areas and volumes 1716 m2 • Energiebezugsfläche/ Energy reference area • umbautes Volumen/Enclosed volume 7996 m3

18

Energiekennwerte/Energy benchmarks 13 kWh/m2a • Heizwärmebedarf/Heating demand • Primärenergiekennwert gesamt/ 116 kWh/m2a Total primary energy demand – davon für Heizung, Warmwasser 47 kWh/m2a und Hilfsstrom/of which for heating, hot water and auxiliary electricity • Heizlast/Heating load 10 W/m2 • Kühllast/Cooling load 8 W/m2 • Übertemperaturhäufigkeit (> 25 °C)/ 7% Frequency of indoor temperature > 25 °C

d c 19

d

e

f 20

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projektbeispiele case studies 70 74 78 82 86 90 94 98 104 108 114 120 125 129 134 138 142 146 150 152 155 160 164 168 172 176 180 186 188 192

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Gewerbezentrum im Bergell • Trade Centre in Bergell Verwaltungsgebäude in Dornbirn • Administration Building in Dornbirn Betriebsrestaurant in Ditzingen • Company Cafeteria in Ditzingen Schulmensa in München • School Refectory in Munich Erweiterung Fachhochschule in Kuchl • Extension to the University of Applied Sciences in Kuchl Labor für Wasserwesen in Neubiberg • Laboratory for Water Management in Neubiberg Bibliothek in Vennesla • Library in Vennesla Museum in Sabres • Museum in Sabres Konzertsaal in L’Aquila • Concert Hall in L’ Aquila Theater- und Konzerthaus in Kristiansand • Theatre and Concert Hall in Kristiansand Bambuspavillon Expo Schanghai • Bamboo Pavilion for the Expo Shanghai Besucherzentrum Kosterhavet • Visitor Centre Kosterhavet Besucherzentrum in Preston • Visitor Centre in Preston Gemeindezentrum in St. Gerold • Community Centre in St Gerold Kindergarten in Bizau • Kindergarten in Bizau Sportzentrum in Sargans • Sports Centre in Sargans Badehaus in Lochau • Bathhouse in Lochau Ferienhaus Hunsett Mill in Norfolk • Holiday Home Hunsett Mill in Norfolk Ferienhaus in Kumamura • Cabin in Kumamura Hotel in Valldal • Hotel in Valldal Einfamilienhaus in Krumbach • House in Krumbach Wohnhaus auf der IBA in Hamburg • IBA Apartment Building in Hamburg Mima Haus – Modulares Fertighaus aus Portugal • Mima House – a Modular Structure made in Portugal Wohnhaus in London • Residence in London Doppelhaus in Sistrans • Semi-detached Houses in Sistrans Energieeffizienter geförderter Wohnungsbau in Ansbach • Energy-efficient Subsidised Housing in Ansbach Wohnsiedlung in Kvistgård • Housing Development in Kvistgård Notunterkünfte in Iwaki • Emergency Housing in Iwaki Schutzdächer in Winnipeg • Shelters in Winnipeg Olpererhütte in den Zillertaler Alpen • Olperer Hut in the Zillertal Alps

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Gewerbezentrum im Bergell Trade Centre in Bergell Architekten • Architects: Studio Maurizio, Maloja Renato Maurizio, Reto Maurizio Tragwerksplaner • Structural engineers: Ivo Diethelm, Gommiswald

Der Quader mit seiner auffälligen Hülle aus Holzkreuzen stellt nicht nur einen markanten Blickfang am Rand der Ortschaft Vicosoprano dar, er soll zudem Impulse setzen für die wirtschaftliche Entwicklung der Region. Das Gewerbe- und Dienstleistungszentrum Punto Bregaglia ist Teil der Initiative »Moving Alps«, die 2001 ins Leben gerufen wurde, um der zunehmenden Abwanderung und dem damit verbundenen Identitätsverlust des Bergell, einem Südtal des Kantons Graubünden, entgegenzuwirken. Neben Räumlichkeiten für kleine Unternehmen mit Präsentations- und Verkaufsmöglichkeiten bietet das Projekt auch Ausbildungskurse für Lehrlinge.

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Das Gebäude besteht fast ausschließlich aus Holz. Die aneinandergereihten Andreaskreuze, die den kompletten zweigeschossigen Baukörper wie ein überdimensionales Geflecht umhüllen, tragen das hölzerne Dach aus Kastenelementen, übernehmen gleichzeitig die Aussteifung und fungieren nicht zuletzt als einprägsames Erkennungsmerkmal. Die dahinterliegende Außenwand in Holzrahmenbauweise ist stirnseitig mit einer horizontal verlaufenden Holzschalung verkleidet, längsseitig öffnet sie sich dagegen als großflächige Glasfassade. Ein leicht zurückgesetzter Betonsockel lässt den Baukörper scheinbar schweben und deutet das massive Untergeschoss an, in dem Werk-

stätten, Lagerräume und eine Tiefgarage untergebracht sind. Nur ein quadratischer Windfang durchbricht die homogene Fassade an der Gebäuderückseite und führt in das zweigeschossige Foyer. Die in Längsrichtung verlaufende Trennwand teilt den Grundriss in zwei Zonen: den nördlichen langgestreckten Erschließungsbereich, der auch als Ausstellungsfläche dient, und die Verkaufs- und Büroräume, die sich zur Hauptstraße nach Süden orientieren. Da die Aussteifung komplett in der Fassadenebene erfolgt, können die Grundrisse innerhalb des Verkaufs- und Bürotrakts, frei von tragenden Wänden, flexibel gestaltet werden. DETAIL 01– 02/2012

Situated on the edge of Vicosoprana, this trade centre is part of a concept to reinvigorate the Bergell Valley region. It provides space for small businesses to pitch their products, but also offers vocational courses. Inspired by local tradition, the building is almost completely of wood. The concrete base – containing the workshops, storerooms and car park – is set back slightly, making the wood structure appear to hover above ground. The longitudinal interior wall divides the floor plan in two zones: to the north, the circulation space, and to the south, the shop and offices. Because the cross-bracing provides sufficient stiffening for the entire building, the partition walls defining the spaces can be changed at will.

Lageplan Maßstab 1:2000 Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:400

Site plan scale 1:2000 Section • Layout plans scale 1:400

1 2 3 4 5 6 7

1 2 3 4 5 6 7

Foyer Verkaufsraum Cafeteria Abstellraum Büro Konferenzraum Informatikzentrum

Foyer Retail space Cafeteria Storage Office Conference room Computer centre

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Obergeschoss /First floor a

1 A

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Erdgeschoss /Ground floor a

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Vertikalschnitt • Horizontalschnitt Maßstab 1:20 1 Kies 50 mm Dachdichtung Bitumenbahn zweilagig, Dämmung Steinwolle zweilagig 50 –120 mm + 100 mm, Dampfsperre Dreischichtplatte 27 mm 2 Kupferblech 0,5 mm Dampfsperre, Dreischichtplatte 27 mm 3 Sperrholzplatte Lärche furniert 30 mm Dämmung 50 mm, Dampfsperre Träger Brettschichtholz 140/400 mm Kastenelement aus Dreischichtplatten 27 mm 4 Aussteifung Andreaskreuz: Brettschichtholz Lärche 160/160 mm Befestigung Stahlrohr ¡ 120/60/5 mm 5 Deckleiste Lärche 2≈ 70/30 mm Furnierschichtholzrahmen140/180 mm Dreifachverglasung 40 mm 6 Bodenbelag Linoleum 10 mm 7 Träger Brettschichtholz 140/520 mm Kastenelement aus Dreischichtplatten 27 mm 8 Steinzeugplatten 17 mm Anhydritmörtel 40 mm, PE-Folie 9 Außenwand: Schalung Lärche 45/90 mm Lattung 30/60 mm Holzfaserplatte diffusionsoffen 18 mm Brettschichtholz 120/160 mm/ Wärmedämmung Steinwolle 160 mm Dreischichtplatte 27 mm 10 Trennwand: Gipskartonplatte 15 mm, Lattung 20 mm Brettschichtholz 200/200 mm / Wärmedämmung Steinwolle 200 mm Dreischichtplatte 27 mm 11 Brandschutzverglasung Vitrine 12 Brandschutztür Lärche furniert 13 Dreischichtplatte 27 mm, beidseitig Brettschichtholz 100/100 mm Wärmedämmung Steinwolle 100 mm

a

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c Vertical section • Horizontal section scale 1:20

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Isometrie

Isometric

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a roof of box elements b crux decussata as bracing c load-bearing exterior and interior walls d ceiling deck of box elemenets e base of in-situ concrete

Dach aus Kastenelementen b Andreaskreuze als Aussteifung c Außenwände und Innenwand tragend d Zwischendecke aus Kastenelementen e Sockel aus Ortbeton

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1 50 mm gravel; two-layer bituminous seal rockwool thermal insulation, two layers, 50 –120 mm + 100 mm; vapour barrier 27 mm lumber-core plywood (3-ply) 2 0.5 mm copper sheet; vapour barrier 27 mm lumber-core plywood (3-ply) 3 30 mm plywood, larch veneer 50 mm insulation; vapour barrier 140/400 mm glue-laminated timber beam 27 mm box element of lumber-core plwy. 4 crux decussata bracing: 160/160 mm glue-laminated timber, larch 120/60/5 mm steel RHS connection 5 2≈ 70/30 mm larch cover strip 140/180 mm veneer plywood frame 40 mm triple glazing 6 10 mm linoleum flooring 7 140/520 mm glue-laminated timber beam 27 mm box element of lumber-core ply. 8 17 mm stoneware tile 40 mm anhydrite mortar polythene sheeting 9 exterior wall: 45/90 mm larch boarding 30/60 mm battens 18 mm wood-fibre board, moisture-diffusing 120/160 mm glue-laminated timber/ 160 mm rockwool thermal insulation 27 mm lumber-core plywood (3-ply) 10 partition wall: 15 mm plasterboard; 20 mm battens 200/200 mm glue-laminated timber 200 mm rockwool thermal insulation 27 mm lumber-core plywood (3-ply) 11 display case: fire-resistant glazing 12 fire-resistant door: larch veneer 13 27 mm lumber-core plywood (3-ply) 100/100 mm glue-laminated timber 100 mm rockwool thermal insulation/ 27 mm lumber-core plywood (3-ply)

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A

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Verwaltungsgebäude in Dornbirn Administration Building in Dornbirn Architekten • Architects: Architekten Hermann Kaufmann, Schwarzach Tragwerksplaner • Structural engineers: Merz Kley Partner, Dornbirn

Mit 26 m Höhe und schimmernder Aluminiumfassade ist der »LifeCycle Tower One« in Dornbirn schon auf den ersten Blick kein typischer Holzbau. Der achtgeschossige Holz-Hybridbau ist der Prototyp einer in interdisziplinärer Forschungsarbeit entwickelten Systembauweise, die bis zu 20 Etagen ermöglicht. Vorgefertigte Fassadenelemente und Verbundgeschossdecken bilden das modulare System, ergänzt um den aussteifenden Treppenhauskern aus Ortbeton. Als hybride Konstruktion optimiert die neuartige Verbundrippendecke aus Holz und Beton den Materialeinsatz. Die 2,70 ≈ 8,10 m großen Elemente bestehen aus einer 8 cm dicken Stahlbetonauflage als Druckplatte, die

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zugleich dem Schall- und Brandschutz dient, und Brettschichtholzbalken (24 ≈ 28 cm) als Unterzüge. Synergien nutzen auch die Fassadenelemente, die – ausgenommen der Aluverkleidung – komplett mit Verglasung und Stützen vorgefertigt wurden und die Montagezeit wesentlich verkürzten. Alle Stützen haben einheitliche Querschnitte (24 ≈ 24 cm). Als Doppelstützen nehmen sie in Fassadenebene an den Modulstößen jeweils ein Deckenelement auf. Stahldorne am Stützenkopf verbinden die Module. Das Gebäude wird »zusammengesteckt« und die Fugen mit Beton verfüllt. Die Deckenelemente werden so zur aussteifenden Scheibe, die als nicht brennbare Schicht die Geschosse trennt. Der

»LCT One« ist das erste achtstöckige Gebäude, bei dem Holz in tragenden Bauteilen ungekapselt, d. h. nicht brandschutzverkleidet ist. So strukturieren die Stützen und Träger die lichtdurchfluteten Räume, die unbehandelten Holzoberflächen kontrastieren mit den Deckenpaneelen aus Stahlblech. Passgenau zwischen den Holzbalken eingesetzt, verbergen sie die Installationen und dienen als Heiz- bzw. Kühldecken. Nicht zuletzt ist auch die Nutzung des Gebäudes hybrid: Dank des Fassadenrasters von 2,70 m und großen Spannweiten sind die Etagen frei unterteilbar und eignen sich für Großraum- oder Zellenbüros ebenso wie für Wohnungen und Hotelzimmer. DETAIL 12/2012

Lageplan Maßstab 1:3000 Grundrisse • Schnitte Maßstab 1:400 Site plan scale 1:3000 Floor plans • Sections scale 1:400

With a height of 26 metres and a shimmering aluminium facade, the LifeCycle Tower in Dornbirn does not have the typical appearance of a wooden structure. This eight-storey timber hybrid building is the prototype of a form of construction created in interdisciplinary research work. The modular system can be employed for developments up to 20 storeys in height and consists of prefabricated facade elements and composite intermediate floors, complemented by an in-situ concrete staircase core with a bracing function. The use of materials is optimised by the hybrid form of construction of the new composite ribbed floors in timber and concrete. The 2.70 ≈ 8.10 m elements consist of an 8 cm

compression topping layer in reinforced concrete (which also serves the needs of sound insulation and fire protection) and 24 ≈ 28 cm laminated timber downstand beams. Synergetic concepts are also exploited in the facade elements, which (apart from the aluminium cladding) were prefabricated complete with glazing and columns, thereby considerably reducing the assembly time. All columns have a uniform 24 ≈ 24 cm crosssection and occur in pairs at the junctions between modules in the facade plane, each one bearing a floor element. The modules are connected by steel pins at the heads of the columns, and the joints were ultimately filled with concrete. The floor elements function as brac-

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5 6

Eingang Foyer Technik Versorgungsschacht Ausstellung Bürofläche

ing slabs that form non-combustible layers separating the individual storeys. The LifeCycle Tower is at present the tallest building in which exposed timber is used as a load-bearing part of the construction; i.e. not clad to provide fire protection. The columns and beams articulate the light-filled rooms, their untreated wooden surfaces forming an attractive contrast to the sheet-steel ceiling panels, which conceal the service installations and act as heating/cooling soffits. The building also has a potentially hybrid use: thanks to the 2.70-metre facade grid and the large spans, the storeys are freely divisible and can be used for open-plan and cellular office layouts, as well as for dwellings and hotel rooms.

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Entrance Foyer Mechanical services Services shaft Exhibition Office area

Regelgeschoss /Standard floor

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1 Kies 50 mm, Vlies, Abdichtung Kunststoffbahn, Gefälledämmung 500 – 580 mm, Bitumenbahn 2 Holz-Beton-Hybriddecke Fertigteil 2,70/8,10 m: Druckgurt Stahlbetonplatte 80 mm, Unterzug Brettschichtholz 240/280 mm Hohlraum für Installation, Deckenpaneel Stahlblech perforiert 2 mm mit Heiz-/Kühlrohren 3 Wärmeschutzverglasung: ESG 4 + SZR 18 + ESG 4 + SZR 18 + ESG 4 mm in Holz-Aluminium-Rahmen 4 Sonnenschutz Raffstore Aluminium 5 Teppichboden 10 mm, Doppelboden 36 mm Aufständerung 64 mm, Trittschalldämmung 30 mm 6 Befestigung Deckenelement auf Stütze: Bolzen Stahl Ø 40 mm, Fuge mit Beton vergossen 7 Fassadenelement vorgefertigt 10,80/3,30 m: Aluminiumblech gebürstet 3 mm Unterkonstruktion/Hinterlüftung 86 mm Spanplatte zementgebunden 18 mm Wärmedämmung Mineralwolle 320 mm OSB-Platte 18 mm, Dampfsperre Vorsatzschale 33 mm, Gipskartonplatte 15 mm bzw. Stütze Brettschichtholz Fichte 2≈ 240/240 mm 8 Brandschutzverkleidung Gipskarton 2≈ 12,5 mm 9 Brandschutzverkleidung 10 Auflager Stahlprofil ∑ 40 mm mit Flansch und Stahldorn 11 Hüllrohr um Stahlbolzen, nach Montage mit Beton vergossen 12 Silikonharzputz 2 mm, Armiermörtel WDVS 5 mm Mineralwolle 300 mm, Stahlbeton 300 mm 1 50 mm gravel; fibre mat; plastic sealing layer 500 – 580 mm insulation to falls bituminous sealing layer 2 2.70/8.10 m timber-concrete hybrid floor unit: 80 mm reinf. concrete compression chord 240/280 mm lam. timber downstand beam space for services; 2 mm perforated sheetsteel soffit panel with heating/cooling pipes 3 low-E triple glazing in oiled softwood frame: 3≈ 4 mm toughened glass + 2≈ 18 mm cavity 4 aluminium Venetian blind 5 10 mm carpet flooring; 36 mm double floor 64 mm raising structure 30 mm impact-sound insulation 6 fixing of floor element to column: Ø 40 mm steel bolt, joint filled with concrete 7 10.80/3.30 m prefabricated facade element: 3 mm brushed sheet aluminium 86 mm supporting structure/rear ventilation 18 mm cement-bonded chipboard 320 mm mineral-wool thermal insulation 18 mm oriented-strand board; vapour barrier 33 mm dry lining; 15 mm gypsum plasterboard 2≈ 240/240 mm lam. softwood columns 8 2≈ 12.5 mm gypsum plasterboard 9 fire-resistant cladding 10 40 mm steel angle bearer with flange and steel pin 11 sheathing tube around steel pin, filled with concrete after assembly 12 2 mm silicone resin; 5 mm composite mortar thermal insulation system; 300 mm mineral wool 300 mm reinforced concrete

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Schema Montage Fassadentafeln auf Deckenelementen ohne Maßstab Schnitte Maßstab 1:20 Diagram: assembly of facade panels on floor elements (not to scale) Sections scale 1:20

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Betriebsrestaurant in Ditzingen Company Cafeteria in Ditzingen Architekten • Architects: Barkow Leibinger Architekten, Berlin Tragwerksplaner • Structural engineers: Werner Sobek Ingenieure, Stuttgart

Lageplan Maßstab 1:6000 Site plan scale 1:6000

Das Betriebsgelände der Firma Trumpf wurde seit Ende der 1990er-Jahre stetig erweitert und umgebaut. Nach mehreren Produktions- und Verwaltungsgebäuden entstand ein Betriebsrestaurant für die 2500 Mitarbeiter im Zentrum der Anlage. Als flacher Pavillon mit fünfeckiger Grundform hebt es sich deutlich von den umliegenden Firmengebäuden ab und verweist so auf seine besondere Funktion als Gemeinschaftsraum und Treffpunkt. 700 Personen können hier gleichzeitig essen; darüber hinaus kann der Raum für Veranstaltungen genutzt werden. Das dafür notwendige große Volumen ist unauffällig in das Gelände integriert: Die Nebenräume verbergen sich im Erdreich, und die Haupt-

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ebene des Restaurants ist gegenüber der Geländeoberkante um 4 m abgesenkt. Dadurch ist ein direkter Zugang vom unterirdischen Fußgängertunnel möglich, der die einzelnen Firmengebäude miteinander verbindet. Den Übergang zum Straßenniveau bilden angrenzende Terrassen und Senkgärten sowie die Galerieebene, die sich über den Nebenräumen befindet und über großzügige Freitreppen erreichbar ist. Markantestes architektonisches Element ist zweifellos das Dach, das den hohen, durchweg verglasten Raum mit Leichtigkeit überspannt. Die prägnante wabenartige Holzstruktur verleiht dem Innenraum eine angenehme räumliche Tiefe und Maßstäblichkeit.

Zudem entsteht durch das integrierte Belichtungskonzept ein akzentuiertes Wechselspiel aus hellen und dunklen Flächen: Teils durchstoßen die Holzwaben die Dachfläche als Oberlichter, teils nehmen sie die künstliche Beleuchtung auf. Die übrigen Waben sind mit gelochten Holzelementen ausgesteift, die zugleich für eine angenehme Akustik sorgen. Getragen wird die Holzstruktur von Stahlhohlprofilen, die auf insgesamt nur neun Stützengruppen ruhen. Durch die Auflösung in jeweils drei schlanke, teils schräg stehende Stützen erscheint die Konstruktion leicht und spielerisch – der Raum wirkt nahezu stützenfrei. DETAIL 01– 02/2009

Schnitt Maßstab 1:20

Section

scale 1:20

1 Isolierverglasung: ESG 10 + SZR 16 + VSG 16 mm, Ug = 1,1 W/m2K, Neigung 8,3 % 2 Stahlprofil umlaufend | 60/60 mm 3 Abdeckung Aluminiumblech 3 mm 4 2≈ Träger BSH Fichte lasiert 100 mm, durch Knotenbleche und Bolzen miteinander verbunden, Fuge 30 mm 5 Dachaufbau siehe S. 80 6 Bolzen auf Stahlträger geschweißt 7 Träger BSH Fichte geschlitzt 100 mm 8 Knotenblech biegesteif an Stahlträger geschweißt 9 Stahlträger Hohlkastenprofil weiß lackiert 300/800 –1500 mm 10 Leiste Fichte 30 mm, mittels Winkel an Träger BSH befestigt

1 double glazing: 10 mm toughened glass + 16 mm cavity + lam. safety gl., Ug = 1.1 W/m2K, inclined 8.3 % 2 60/60 mm steel SHS, perimetric 3 3 mm aluminium sheet coping 4 2≈ 100mm glue-laminated softwood beam, scumbled finish, joined with junction plates and bolts 30 mm gap 5 roof construction: see p. 80 6 bolts welded to steel beam 7 100 mm glue-laminated softwood beam, slotted 8 junction plates welded to steel beam 9 300/800–1500 mm steel box girder, painted white 10 30 mm softwood moulding, attached with angle to glue-laminated timber beam

Over the last ten years, the German hightech firm Trumpf has expanded and renovated its campus. After constructing a number of buildings accommodating production and administration, its most recent addition is a company cafeteria, located at the centre of the campus for its 2000 employees. The low-slung pavilion with hexagonal footprint stands out from the surrounding company buildings and makes reference to its special function as commons and meeting place. The space can hold up to seven hundred guests; in addition, it is used for special events. The volume required was substantial, yet it is integrated inconspicuously in the terrain: the auxiliary spaces are concealed below

ground, and the restaurant’s main level is situated four metres below grade. As a result, there is direct access from the subterranean pedestrian tunnel, the campus’s most important circulation system connecting the separate buildings. The transition to street level is made by employing adjacent terraces and sunken gardens as well as via the gallery level, which is above the auxiliary spaces and accessible from a generously scaled outdoor stairway. The most striking architectural element is without a doubt the roof – which, despite its heft, appears to be lightweight – spanning the lofty, continuously glazed space. The striking honeycomb-like timber structure imbues

the interiors with a pleasant spatial depth and scale. In addition, the integrated lighting concept provides an accentuated interplay of dark and light surfaces: some of the timber honeycombs penetrate the roof surface as skylights, others contain the artificial lighting. The remaining honeycombs are stiffened with perforated timber elements which also play a role in the acoustics concept. The timber structure is supported by hollow steel sections which rest on a total of only nine column groups. Because each of these groups is broken down into three slender, partially inclined columns, the structure makes a light-hearted and playful impression – and the space seems to be almost free of columns.

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Schnitt Maßstab 1:20 Section scale 1:20 1

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1 Basaltschotter, Basaltsplitt Dränmatte 10 mm Dachdichtung Polyolefin Wärmedämmung Mineralwolle 160 mm Bitumenschweißbahn zweilagig OSB-Platte 25 mm Hohlraum für Installationen 80 mm OSB-Platte 15 mm Konstruktionsvollholz 80/93 mm Dreischichtplatte 27 mm 2 Stahlträger Hohlkastenprofil 300/800 –1500 mm 3 Reflektor Aluminium hochglänzend 4 Gehäuse für Leuchte abnehmbar 5 Wabenblech Aluminium 50 mm 6 Aluminiumprofil ∑ 80/30/3 mm 7 Träger BSH Fichte lasiert 100 mm 8 Dreischichtplatte gelocht 27 mm Akustikvlies Mineralwolle 50 mm 9 Faltenbalg zur Aufnahme von Dachverformungen 10 Isolierverglasung ESG 12 mm + SZR 20 mm + ESG 12 mm 11 Fassadenpfosten Stahlprofil } 80/250 –350 mm 12 Beschichtung Polyurethan 3 mm Kalziumsulfatestrich 110 mm PE-Folie zweilagig Dämmung Polystyrol-Hartschaum 40 mm Bodenplatte Stahlbeton WU 260 mm

1 basalt gravel, basalt grit 10 mm drainage mat; polyolefin roof sealant 160 mm mineral wool thermal insulation welded bitumen sheeting, 2 layers 25 mm oriented-strand board 80 mm cavity for installations 15 mm oriented-strand board 80/93 mm massive timber (structural) 27 mm lumber-core plywood (3-ply) 2 300/800 –1500 mm steel box girder 3 high-gloss aluminium reflector 4 housing for luminaire, removable 5 50 mm aluminium honeycomb panel 6 80/30/3 mm aluminium angle 7 100 mm glue-laminated softwood beam, scumbled finish 8 27 mm lumber-core plywood (3-ply), perforated acoustic mat 50 mm mineral wool 9 gaiter to take up roof deformation 10 double glazing: 12 mm toughened glass + 20 mm cavity + 12 mm toughened glass 11 80/250 – 350 steel T-section facade post 12 3 mm polyurethane coating 110 mm calcium sulfate screed polythene sheeting, 2 layers 40 mm polystyrene rigid foam ins.; 260 mm waterproof reinforced-concrete slab on grade

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Schulmensa in München School Refectory in Munich Architekten • Architects: Schankula Architekten/Diplomingenieure, München Tragwerksplaner • Structural engineers: Grad Ingenieurplanungen, Ingolstadt

Die deutschlandweite Einführung des auf acht Jahre verkürzten Gymnasiums bedeutet für Schüler und Lehrer erhöhte Wochenstundenzahlen und damit verbundenen Nachmittagsunterricht. Da die Schüler nun über Mittag in der Schule bleiben, wurde in vielen Gymnasien der Neubau einer Mensa nötig. Eine schwierige Aufgabe, denn einerseits muss auf dem Schulgelände der Platz geschaffen werden, was oft zu Lasten des Pausenhofs oder Sportplatzes geschieht, andererseits führt eine Baustelle zu Beeinträchtigungen des Schulbetriebs. Ein Holzbausystem mit vorgefertigten Elementen wirkt diesen Schwierigkeiten entgegen. Neben den positiven Eigenschaften

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von Holz im Hinblick auf Raumklima und Feuchteregulierung spart die präzise Vorfertigung in der Werkstatt Zeit bei der Montage. So wurde der Rohbau in nur fünf Tagen aufgestellt. Dies gelang dank der relativ einfachen Montage der elementierten Dach- und Deckenelemente mit Sichtoberflächen und integrierter Wärmedämmung sowie der Fassadenbauteile, an die vor Ort nur noch die Schichtstoffplatten eingehängt werden mussten. Selbst die Dachbahn wurde vorkonfektioniert und in einem Stück lose aufgelegt. Bei den Längsfassaden aus strapazierfähigen Buchenholzrahmen wechseln sich großzügige Festverglasungen mit opaken Lüf-

tungsflügeln ab. Ihnen vorgesetzt sind Wetterschutzgitter aus Edelstahl, die einbruchund regensicher sind und die Nachtabkühlung in den Sommermonaten ermöglichen. Die Decken sind mit Akustikpaneelen versehen, hinter denen sich auch die Elektroverteilung verbirgt. Die statische Höhe der Kastendecken von 400 mm lässt Spannweiten von bis zu 11 m zu. Im Speisesaal führt dies zu einem großzügigen stützenfreien Raum. Außerdem ermöglichen die weit spannenden Decken die Aufständerung des gesamten Gebäudes, und anstatt Pausenhoffläche zu verlieren, bekommen die Schüler einen überdachten Freibereich vor der Cafeteria hinzu. DETAIL 10/2010

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The reduction of grammar school attendance to eight years throughout Germany meant a greater number of working hours each week for teachers and pupils alike and lessons in the afternoon – something that was hitherto uncommon. Afternoon school necessitated the construction of a refectory in many cases – often at the expense of the playground or sports field. Furthermore, building operations impinge on teaching activities. Here, the latter problem was solved in part by the use of a prefabricated timber construction system. In addition to the positive properties of wood in terms of indoor-climate control, the precision of the workshop manufacturing process saved time at the assembly stage.

The carcass structure was erected in only five days, which was made possible by the simple form of construction of the floor, roof and facade elements. The long facades consist of robust beech framing with large areas of fixed glazing and ventilation elements with stainless-steel rainproof gratings externally. With a structural depth of 400 mm, the hollowweb floors can span distances of up to 11 metres. In the refectory, this facilitated the creation of a generous, column-free space. The floor elements also allowed the building to be raised on stilts, so that, instead of losing valuable playground area, the pupils now enjoy a covered outdoor space with an adjoining cafeteria.

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Site plan scale 1:4000 Sections Floor plans scale 1:400

Lageplan Maßstab 1:4000 Schnitte Grundrisse Maßstab 1:400

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Wind lobby Services Vestibule Lift machine room Cafeteria Playground Store Refrigeration room Freezer room Kitchen Refectory Staff changing rooms 13 Group room 14 Homework room

Windfang Technik Vorraum Aufzugmaschinenraum Cafeteria Pausenhof Lager Kühlung Tiefkühlung Küche Speisesaal Umkleide Personal Gruppenraum Hausaufgabenraum

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2. Obergeschoss / Second floor

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Erdgeschoss / Ground floor

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Vertical and horizontal sections scale 1:20 A Section through playground area B Standard section

Vertikalschnitte • Horizontalschnitte Maßstab 1:20 A Schnitt Bereich Pausenhof B Regelschnitt

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1 Substrat 80 mm, Vlies 10 mm Gefälledämmung XPS min. 20 mm Dichtungsbahn EPDM 1,5 mm 2 Furnierschichtholzplatte 27 mm, BSH 240 mm, dazwischen Mineralwolle 240 mm, Dampfsperre, Furnierschichtholz 21 mm 3 Edelstahlblech gekantet zur Blitzableitung auf Alurohr | 20/20 mm 4 Festverglasung: ESG 8 + SZR 16 + VSG 2≈ 5 mm 5 Akustikelement: MDF-Platte geschlitzt 17 mm, Akustikvlies, Polyesterabsorber 2≈ 20 mm 6 Kabelrinne Stahlblech gestrichen 7 Furnierschichtholz Buche 25 mm 8 Schichtstoffplatte 8 mm auf Aluminiumrohr ¡ 20/40 mm geklebt Mineralwolle 80 mm 9 Stahlprofil U 240 in F90-Decke 10 Furnierschichtholz 51 mm, BSH

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200/246 mm, dazw. Mineralwolle 240 mm, Furnierschichtholz 63 mm OSB-Platte 20 mm Installationszone 60 mm gedämmt Heizkörperkonsole Stahlprofil T40 Abdeckung Furnierschichtholz 10 mm Handlauf Edelstahlrohr Ø 38 mm Stahlträger HEM 240, Kammerbeton Edelstahlblechkassette mit Kiemenstanzung Lüftungsflügel: Rahmen Fichte, Furnierschichtholz 17 mm, Mineralwolle 80 mm, Dampfsperre, Furnierschichtholz 15 mm Stahlprofil U 110/120/4 mm Stahlprofil ∑ 220/220/20 mm zur Einspannung der Stütze Stütze Stahlprofil 70/70 mm, Bekleidung Feuerschutzplatte 20 mm, Abdeckung Stahlblech gestrichen

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80 mm substrate layer; 10 mm felt min. 20 mm exp. polystyrene insulation to falls; 1.5 mm neoprene seal roof element: 27 mm lam. timber sheeting; 240 mm lam. timber beams; 240 mm mineral wool; vapour barrier 21 mm lam. timber sheeting stainless-steel eaves trim as lightning conductor on 20/20 mm alum. SHS 8 mm toughened glass + 16 mm cavity + 2≈ 5 mm lam. safety glass acoustic element: 17 mm mediumdensity fibreboard; acoustic mat 2≈ 20 mm polyester absorbers sheet-steel cable duct, painted 25 mm lam. beech lining 8 mm lam. sheeting adhesive fixed to 20/40 mm alum. RHSs 80 mm mineral wool 240 mm steel channel section in 1 1/2-hour fire-resisting floor

10 51 mm lam. timber sheeting 200/246 mm lam. timber beams 240 mm mineral wool 63 mm lam. timber sheeting 11 facade element: 20 mm orientedstrand board; 60 mm insulated services layer; steel radiator brackets 12 10 mm lam. timber lining 13 Ø 38 mm tubular handrail 14 240 mm steel Å-beam; conc. filling 15 perforated stainless-steel casing 16 ventilation opening: softwood frame 17 mm lam. timber sheeting 80 mm mineral wool; vapour barrier 15 mm lam. timber sheeting 17 110/120/4 mm steel channel 18 220/220/20 mm steel angle for fixing column 19 70/70 mm steel column with 20 mm fire-resisting cladding and sheet-steel casing, painted

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Erweiterung Fachhochschule in Kuchl Extension to the University of Applied Sciences in Kuchl Architekten • Architects: Dietrich Untertrifaller Architekten, Bregenz Helmut Dietrich, Much Untertrifaller Tragwerksplaner • Structural engineers: Kurt Pock, Lienz (Holzbau • Timber construction) Lageplan Maßstab 1:5000 Site plan scale 1:5000

Als architektonisches und technologisches Leitbild für die Studenten präsentiert sich der Erweiterungsbau für das Holztechnikum der Fachhochschule Salzburg auf dem Campus Kuchl in moderner Holzbauweise. Der kubische Baukörper wird über einen verglasten Verbindungsgang zum angrenzenden Bestandsbau erschlossen und bildet mit diesem eine L-Form. Da die Trennwände der Räume nicht übereinander positioniert werden konnten und eine Schottenbauweise damit ausschied, wurde die Schule als Skelettkonstruktion realisiert. Sie wird über zwei Wände des Stahlbetontreppenhauses und die geschlossene Stirnwand im Südwesten ausgesteift. Diese Brettsperr-

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holzwand besteht aus vier in ganzer Höhe vorgefertigten Streifen, die vor Ort zu einer 16 cm dicken Scheibe verbunden wurden. Circa 11 m lange Hohlkasten-Deckenelemente überspannen die volle Raumtiefe und kragen über den Gang aus. Aufgrund der erheblichen Vertikallasten sind die Stützen in der Fassade auf Tischhöhe durch Riegel verbunden, um die Knicklänge zu reduzieren. Bei der inneren Stützenreihe geschieht dies in Höhe des Türsturzes. Der Einsatz eines Stahlträgers mit Installationsdurchbrüchen gewährleistet in dieser Achse eine akzeptable Deckenstärke. Im Erdgeschoss wurden sechs schlanke Stützen aus massivem Stahl verwendet, um den offenen

Raumeindruck nicht zu beeinträchtigen. Vor die geschlossenen Fassadenflächen ist eine Bekleidung aus horizontalen, unbehandelten Weißtanneleisten gehängt. An den verglasten Längsfassaden entschied man sich wegen der starken Windbelastung für einen feststehenden außen liegenden Sonnenschutz, der durch Sonnenschutzrollos auf der Innenseite ergänzt wird. Eine hochgedämmte Gebäudehülle mit Dreischeibenverglasung, die Nutzung solarer und interner Gewinne und eine Lüftung mit Wärmerückgewinnung machen das Gebäude zum ersten Hochschulbau Österreichs in Passivhausbauweise. DETAIL 01– 02/2012

Schnitt • Grundriss Maßstab 1:400 1 2 3 4 5

Eingang (Bestand) Verbindungsgang Foyer Seminarraum Zeichensaal

Section • Layout plan scale 1:400 1 2 3 4 5

Entrance (existing) Connecting corridor Lobby Seminar room Drawing studio

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The extension at the Kuchl Campus of the Salzburg University of Applied Sciences gives students state-of-the art examples – both in architectural and technological terms – of timber applications. The circulation within the rectangular building massing takes the form of a glazed skywalk facing the adjacent existing building, creating an L-shaped figure. The foyer and art room on the ground floor take up the entire depth of the building. In the upper storeys one reaches the seminar rooms and a library via a single-loaded corridor. Because it was not possible to position the partition walls directly above one another and, cross-wall construction had to be ruled out. Instead a frame system was employed.

The two walls of the reinforced-concrete stairway and the windowless end wall facing southwest provide bracing. This cross-laminated timber facade is made up of four layers of prefabricated strips extending the height of the building; they were connected on site to form a panel (16 cm thick). Timber-box elements (11 m long) span the width of the room and cantilever above the hallway. To reduce their effective length, the columns in the facade were connected by rails situated at table height. At the inner row of columns, this occurs at the height of the door lintel. The ceiling thickness was optimised by threading building services through cut outs in steel beams. The six slender, solid-steel columns employed on

the ground floor play an important role its lofty impression. Strips of untreated silver fir clad the windowless facades. Because the longitudinal glazed facades must withstand strong winds, the exterior solar protection was mounted in a fixed position. Its composition in the facade is not solely a function of solar orientation: the louvres are a design element, and the solar-protection concept also includes interior solar blinds. The combination of a highly insulated building envelope – including triple glazing – with the exploitation of solar and internal heat gains, and a heatrecovery system make this building Austria’s first institution of higher education to implement passive building technology.

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1 Kies 50 mm, Schutzvlies Abdichtung Bitumenbahn zweilagig Brettsperrholz dreischichtig 72 mm Unterkonstruktion Holz 60 – 50 mm Schalung 60/24 mm Weißtanne unbehandelt 2 Kies 50 mm, Schutzvlies Abdichtung Bitumenbahn zweilagig Wärmedämmung Mineralwolle 1° im Gefälle 330 –200 mm, Dampfsperre bituminös Deckenplatte Brettstapelholz 240 mm Unterkonstruktion 250 mm Mineralwolle 50 mm, Akustikvlies Furniersperrholz Deckschicht Birke geölt 15 mm 3 Träger Brettschichtholz 12 /275 –280 mm 4 Träger Brettschichtholz 300/260 mm 5 Stahlprofil HEB 240 6 Dreifachverglasung: ESG 6 + SZR 18 + ESG 6 + SZR 18 + ESG 6 mm in Pfosten-Riegel-Fassade Aluminium/Weißtanne unbehandelt 100/100 mm 7 Stütze Brettschichtholz 200/300 mm 8 Riegel als Knickaussteifung Brettschichtholz 300/100 mm mit Stahlprofil } 70/70/3 mm eingefräst und verschraubt 9 Glaselement ESG 8 mm rückseitig emailliert Hinterlüftung 14 mm, Windpapier Wärmedämmung Mineralwolle 350 mm Dampfsperre Gipsfaserplatte 2 ≈ 12,5 mm Federbügelhalter Furniersperrholz Deckschicht Birke geölt 24 mm 10 Hochkantlamellenparkett Esche geölt 24 mm Zementestrich 60 mm, Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung Mineralwolle 30 mm Sandschüttung ungebunden 24 mm Trennlage 10 mm Furnierschichtholzplatte 40 mm Träger Brettschichtholz 100/400 mm, dazwischen Mineralwolle 100 mm Furnierschichtholzplatte 40 mm, Unterkonstruktion 280 mm, Akustikvlies Mineralwolle 30 mm Furniersperrholz Deckschicht Birke geölt und in Teilbereichen gelocht 15 mm 11 Sonnenschutzlamelle Weißtanne 170/60/3130 mm mit Tropfnase und eingeleimter Gewindestange M15 im Abstand 1575 mm 12 Edelstahlrohr ¡ 80/40/4 mm eisenglimmerbeschichtet 13 Flachstahl Edelstahl ¡ 80/12 mm 14 Brandüberschlagsblech Stahl eisenglimmerbeschichtet 4 mm 15 Stahlprofil ∑150/70 mm, punktuell 16 Schalung Weißtanne 25/60 mm Hinterlüftung / Lattung 50/40 mm Holzfaserplatte diffusionsoffen hydrophobiert schwarz beschichtet 16 mm Kantholz horizontal 100/100 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle Kantholz vertikal 100/180 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle Dampfbremse Brettsperrholzplatte vorgefertigt in vier vertikalen Streifen 11 400/2800/162 mm Federbügelhalter, dawischen Mineralwolle 40 mm Gipsfaserplatte zweilagig 25 mm Installationszone Lattung 50/120 mm Furniersperrholz Deckschicht Birke geölt 16 mm

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1 50 mm gravel; protective layer two-layer bituminous seal 72 mm cross-laminated timber, 3-ply 60 – 50 mm timber supporting structure 60/24 white fir boarding, untreated 2 50 mm gravel; protective layer two-layer bituminous seal 330 –200 mm mineral-wool thermal insulation, 1° inclination bituminous vapour barrier ceiling deck: 240 mm board pile elements 250 mm supporting structure 50 mm mineral wool; acoustic mat 15 mm birch veneer plywood, oiled 3 12/275 – 280 mm glue-laminated timber beam 4 300/260 mm glue-laminated timber beam 5 240 HEB steel section 6 triple glazing: 6 mm toughened glass + 18 mm cavity + 6 mm toughened gl. + 18 mm cavity + 6 mm toughened gl. in 100/100 mm post-and-rail facade, aluminium/untreated silver fir 7 200/300 mm glue-laminated timber column 8 300/100 mm glue-laminated timber rail as bracing against buckling, milled, with 70/70/3 mm steel T-section inside, bolted to rail 9 glazing element: 8 mm toughened glass, enamel glazed finish on rear; 14 mm vent. cavity house wrap; 350 mm mineral-wool therm. insulation vapour barrier; 2≈ 12.5 plasterboard; connecting clips 24 mm veneer plywood, birch surface, oiled 10 24 mm industrial parquet, ash, oiled 60 mm cement screed; polythene separating layer 30 mm mineral-wool impact-sound insulation

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24 mm sand fill, loose; 10 mm separating layer 40 mm laminated veneer lumber 100 mm mineral wool between 100/400 mm glue-laminated timber beam 40 mm laminated veneer lumber 280 mm supporting structure 30 mm mineral-wool acoustic mat 15 mm birch veneer plywood, oiled and some segments perforated 170/60/3130 mm silver fir solar Venetian blinds with weather drip and M15 threaded rod (glued in) at 1575 mm intervals 80/40/4 mm stainless-steel RHS, micaceous iron oxide powder-coating 80/12 mm steel flat 4 mm steel sheet to prevent vertical spread of fire, micaceous iron-oxide powder-coating 150/70 mm steel angle at intervals 25/60 mm silver fir boarding 50/40 mm ventilated cavity/battens 16 mm wood-fibre board, moisture-diffusing, water-repellent, coated black mineral-wool thermal insulation between 100/100 squared timber, running horizontally mineral-wool thermal insulation between 100/180 squared timber, running vertically vapour retarder 11 400/2800/162 mm cross-laminated timber board, prefabricated in four vertical strips 40 mm mineral wool between; connecting clips 25 mm gypsum fibreboard, 2 layers 50/120 mm building services zone/battens 16 mm veneer plywood, birch surface, oiled

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Labor für Wasserwesen in Neubiberg Laboratory for Water Management in Neubiberg Architekten • Architects: Brune Architekten, München Wolfgang Brune Tragwerksplaner • Structural engineers: Behringer Ingenieure, München Bernhard Behringer, Stefan Gerich

Auf dem Gelände der Bundeswehruniversität in Neubiberg bei München begegnet man inmitten einer heterogenen Struktur unvermittelt einem Gebäude, das sich durch Klarheit in Form und Material wohltuend abhebt: Der langgestreckte, rechtwinklige Baukörper des Labors für Wasserwesen besticht durch seine horizontal gegliederte, sorgfältig proportionierte Fassade. Im unteren Drittel besteht diese aus einem Holzrahmenbau mit hell lasierter Lärchenschalung, die – weitergeführt – den Werkhof umfasst. Im oberen Bereich lässt ein zweischaliger, transluzenter Schirm aus Polycarbonatplatten gefiltertes Tageslicht ins Halleninnere fallen. Für eine gleichmäßige Lichtstreuung – Voraussetzung für Versuche, die angehende Bauingenieure hier durchführen – sorgen die reflektierenden weißen Flächen von Wand, Boden und Tragwerk. Einzig die eingestellte Holzbox, die auf zwei Ebenen Nebenräume beherbergt, unterstreicht ihre Eigenständigkeit durch ein kontrastierendes Schwarz. Den räumlichen Charakter der Versuchshalle prägt vor allem das Tragwerk aus weiß lasierten, konisch zulaufenden Brettschichtholzprofilen. Die Konstruktion aus räumlich verdrehten, gekippten Dreigelenkrahmen entstand in enger Zusammenarbeit mit den Tragwerksingenieuren. Sie kann mühelos eine Weite von 18 m überbrücken und erfüllt die Forderung nach einer für Sonderlabore erweiterbaren Struktur. DETAIL 01– 02/2014 b

Amid a mixture of buildings that have accrued over the decades, on the site of a military university in Neubiberg, one unexpectedly encounters a building that – owing to the clarity of its form and the proportion of its facades – stands out. The lower third of the laboratory has a timber frame structure clad in larch boarding with a light-toned scumble finish. The boarding extends past the building, providing definition to the yard. In the upper reaches, a double-skin, translucent screen of polycarbonate sheet filters the light that enters the building. The tapered glue-laminated structural members in the hall easily span 18 metres; they were developed in close cooperation with the structural engineers.

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Lageplan Maßstab 1:3000

Site plan scale 1:3000

Schnitte Grundrisse Maßstab 1:400

Sections Layout plans scale 1:400

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Werkhof Halle Messgeräte-Raum Werkstatt Labor Haustechnik Abstellraum Serverraum

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Abdichtung Bitumenbahn zweilagig Wärmedämmung 40 mm Abdichtung Bitumenbahn zweilagig Wärmedämmung Mineralfaser 160 mm Notdichtung Bitumen Dachelement aus OSB-Platte 22 mm Wärmedämmung Mineralfaser 160 mm Dampfsperre, OSB-Platte 22 mm zehnfach-Stegplatte Polycarbonat 50 mm in Aluminiumprofil fi thermisch getrennt, eloxiert Stahlprofil ¡ 60/100 mm / Hinterlüftung 110 mm Horizontalschalung Lärche 25 mm Lattung / Hinterlüftung 45 mm Unterspannbahn, OSB-Platte 15 mm Holzständer 80/160 mm, dazwischen Wärmedämmung Hartschaum 160 mm OSB-Platte 15 mm, Dampfsperre Installationsebene / Wärmedämmung 77,5 mm OSB-Platte 15 mm, Gipskartonplatte gespachtelt, gestrichen 12,5 mm Rahmenträger BSH weiß lasiert 180/430 –750 mm Epoxidharzbeschichtung 5 mm, Heizestrich bewehrt 95 mm, Trennlage PE-Folie Stahlbetondecke 250 mm, Trennlage PE-Folie Perimeterdämmung 120 mm Sauberkeitsschicht Ortbeton 50 mm Spanplatte PUR-beschichtet 15 mm, Spanplatte 2≈ 15 mm, dazwischen Trittschalldämmung 15 mm, Holzbalken 140/200 mm, Wärmedämmung Mineralfaser 200 mm, Spanplatte 15 mm Gipskartonplatte gespachtelt, gestrichen 12,5 mm two-layer bituminous seal; 40 mm thermal insulation two-layer bituminous seal 160 mm mineral-fibre thermal insulation back-up bituminous seal roof element: 22 mm oriented-strand board 160 mm mineral-fibre thermal insulation vapour barrier; 22 mm oriented-strand board 50 mm 10-ply polycarbonate sheet in aluminium channel, thermally zoned, anodised 60/100 mm steel RHS/110 mm ventilated cavity 25 mm horizontal larch boarding battens /45 mm ventilated cavity sarking membrane; 15 mm oriented-strand board 160 mm rigid-foam thermal insulation between 80/160 mm timber studs 15 mm oriented-strand board; vapour barrier building services layer /77.5 mm thermal insulation 15 mm oriented-strand board 12.5 mm plasterboard, spackled, painted 180/430 –750 mm frame girder of glue laminated timber, scumbled finish, white 5 mm epoxy-resin coating; 95 mm heating screed, reinf.; polythene separating layer; 250 mm reinf. concr. slab; polythene sep. layer; 120 mm perimeter insulation; 50 mm in situ concrete subbase 15 mm chipboard, polyurethane-coated 15 mm chipboard; 15 mm impact-sound insulation 15 mm chipboard 140/200 mm wooden beam /200 mm mineral-fibre thermal insulation 15 mm chipboard 12.5 mm plasterboard, spackled, painted

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Bibliothek in Vennesla Library in Vennesla Architekten • Architects: Helen & Hard, Stavanger Tragwerksplaner • Structural engineers: Rambøll, Kristiansand Moelven, Moelv

Zeitgenössische Stadtbibliotheken verstehen sich längst nicht mehr nur als Ort des stillen Lesens und Studierens. Sie sind vielmehr öffentlicher Treffpunkt, so auch die neue Bibliothek mit Café in Vennesla im Süden Norwegens, die an einem Platz im Stadtzentrum liegt. Der Neubau schließt die Baulücke zwischen einem Kino und einem Bildungszentrum, verbindet die Gebäude miteinander und verdichtet zugleich die städtebauliche Struktur. Die große Glasfassade, die sich zur nordöstlich gelegenen Fußgängerzone hin orientiert, wirkt auf den Besucher einladend und bietet in Form einer städtischen Loggia geschützte Sitzmöglichkeiten im Freien. Auf der Rückseite lassen

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die lamellenartigen vertikalen Sonnenschutzelemente der Südwestfassade das Gebäude zu einem einheitlichen Volumen verschmelzen, das deutlich zwischen den Nachbargebäuden hervortritt. Alle wichtigen Funktionen der Bibliothek sind in einem großzügigen offenen Raum vereint, der seine starke räumliche Identität über die sichtbare Tragstruktur aus Brettschichtholzträgern bezieht. Als eine Symbiose aus Tragwerk, technischer Ausstattung und Möbel zieht sich dieses prägnante architektonische Element durch das gesamte Gebäude und passt sich in seiner Form der Geometrie des Raums und den funktionellen Anforderungen der Bibliothek an. DETAIL 10/2012

Modern municipal libraries are not just places for peaceful study. They are more likely to be public meeting places, as this one in southern Norway shows with its in-house cafe. The large glazed facade that opens on to the pedestrian zone at the north-eastern end offers a sheltered outdoor sitting area in the form of an urban loggia, while the strip-like sunshading elements to the south-western face lend the building a uniform appearance. The ample internal space draws its identity from the loadbearing structure, which consists of laminated timber members. These striking architectural elements wind their way through the entire building, their form matched to the spatial geometry and the functional needs of the library.

Lageplan Maßstab 1:2000

Site plan scale 1:2000

Isometrie

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BSH-Träger Luftansaugung Lichtdiffusor Polycarbonatplatte Verkleidung Sperrholzplatte Bücherregal Luftauslass

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laminated timber beam air intake polycarbonate light diffuser plywood cladding bookshelves air outlet

Insgesamt 27 Rippenträger bilden das Traggerüst, dessen schrittweise Verschiebung durch die Anpassung an die angrenzenden Gebäude entsteht. Aus der unterschiedlichen Ausformung der Träger resultiert sowohl die Dachform als auch die wellenartige Ausrichtung der Halle. Jede Rippe fungiert als Dachträger und Stütze, in deren Innerem Lüftungsrohre verlaufen. Je nach Anforderung und Lage ist ein Bücherregal oder eine Lesenische integriert. Alle Träger bestehen aus vorgefertigtem Brettschichtholz und sind mit CNC-gefrästen Sperrholzplatten und stellenweise mit gebogenen Polycarbonatplatten verkleidet, die als Abdeckungen für LED-Leuchten dienen. The load-bearing structure comprises a total of 27 rib girders with shifting alignments to accommodate them to the adjoining buildings. The different shapes of the beams lend the roof its individual form as well as creating the wave-like layout of the hall. Each girder acts as a roof beam and columns in one, within which ventilation pipes are run. Incorporated in the construction are bookshelves and alcoves for reading, depending on the needs of users and the specific location. All girders consist of prefabricated laminated wood members and are clad with plywood sheeting shaped by CNC technology as well as with curved polycarbonate in part, which serves as a covering for the LED fittings.

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Dachverkleidung Kernholz Pinie: Deckbrett 23/98 mm, Unterbrett 23/69 mm Lattung 36/48 mm (Hinterlüftung) Trapezblech 25 mm Lattung 48 mm (Hinterlüftung) Konterlattung 25 mm, Abdichtung Lattung 50 mm /Dämmung 50 mm Dachsparren 300 mm, dazwischen Dämmung Dampfsperre Lattung 50 mm /Dämmung 50 mm Akustikvlies Akustikdecke aus variierenden Holzlatten ca. 36/36 mm BSH-Träger 220/1200 mm bis 260/1400 mm Akustikpaneel Birkenfurnier 12 mm integrierter Ventilationskanal mit Brandschutzanstrich LED-Leuchten

6 Polycarbonatplatten satiniert 6 mm, feuerfest 7 Sonnenschutzlamellen Kiefer vertikal 50/250 mm Holzverkleidung Pinie 23/148 mm Lattung horizontal 48/48 mm Konterlattung vertikal 36/98 mm Dämmung Steinwolle 200 mm Innenwand Kreuzlagenholz 95 mm 8 Deckschicht Sperrholz 9 mm lackiert, verdeckt befestigt 9 Verkleidung Linoleum 4 mm Sperrholz 9 mm 10 Sitzkissen, in Möbel eingelassen 11 Holzleiste Eiche 12/58 mm 12 Industrieparkett rote Eiche 28 mm Unterboden MDF-Platte 22 mm Lagerholz 73/48 mm auf Neoprenlager, dazwischen Dämmung Decke Kreuzlagenholz 95 mm BSH-Träger 200/400 mm

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pine heartwood roof cladding: 23/98 mm cover boarding 23/69 mm underboarding 36/48 mm battens (rear ventilation) 25 mm trapezoidal-section metal sheeting 48 mm battens (rear ventilation) 25 mm counterbattens sealing layer 50 mm battens/50 mm insulation 300 mm rafters, insulation between vapour barrier 50 mm battens; 50 mm insulation acoustic mat acoustic soffit: various wood battens, ca. 36/36 mm 220/1200 to 260/1400 mm lam. timber beam 12 mm birch-veneer acoustic panel integral ventilation duct with fire-resisting paint LED fitting

6 6 mm satin-finish fire-resisting polycarbonate sheet 7 50/250 mm vertical pine sunscreen louvres 23/148 mm pine cladding 48/48 mm horizontal battens 36/98 mm vertical counterbattens 200 mm rock-wool insulation 95 mm cross-laminated timber 8 9 mm plywood lining with concealed fixings, painted 9 4 mm linoleum lining 9 mm plywood 10 cushion let into furniture fitting 11 12/58 mm oak strip 12 28 mm red oak industrial parquet 22 mm MDF subfloor layer 48/73 mm wood bearers on neoprene strips with insulation between 95 mm cross-laminated timber 200/400 mm lam. timber beams

Schnitt Dach Schnitt Sitznische Maßstab 1:20 Section through roof Section through alcove scale 1:20

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Museum in Sabres Museum in Sabres Architekt • Architect: Bruno Mader, Paris Tragwerksplaner • Structural engineers: 3B Bet Bois Batut, Montauban

Das im waldreichen Hinterland der französischen Atlantikküste gelegene Freilichtmuseum »Ecomusée de la Grande Lande« präsentiert seit 1970 das einfache Landleben des 19. Jahrhunderts. Besucher können in einem historischen Zug die Zeitreise in das Museumsdorf Marquèze antreten. Direkt neben dem Bahnhof liegt dort der neue »Pavillon des Landes de Gascogne«. Von Weitem ähnelt das langgestreckte Ausstellungsgebäude einem überdimensionalen Schuppen. Rundum mit Kiefernholz aus der Region verkleidet, fügt sich das große Volumen in die dörfliche Umgebung ein. Von Näherem betrachtet zeichnen sich einzelne Bauteile für verschiedene Funktionen ab. Hinter dem Eingang öffnet sich links der großzügige, in Weiß gehaltene Raum für Wechselausstellungen, dessen verglaste Rückwand Ausblicke in die Natur bietet. Die Holzbalken der Tragkonstruktion filtern das von oben über Sheds einfallende Licht. Bei Bedarf kann dieser Bereich mit dem Auditorium zusammengeschaltet werden. Ein Oberlicht sowie überdimensionale, außen mit Lamellen verkleidete Kastenfenster in der sogenannten Galerie belichten die Dauerausstellung. Rechts des Eingangs gewährt eine langgezogene Vitrine Einblicke in den Bestand der dahinterliegenden Depots. Die unregelmäßige Gebäudeform setzt sich aus einfach auszuführenden, geraden Bauteilen zusammen, die überwiegend im Werk vorgefertigt wurden. Sollten sich die Anforderungen der Nutzer im Lauf der Jahre ändern, ermöglicht die Tragstruktur aus Holz im Ausstellungstrakt einen flexiblen Umgang sowohl mit den in Holzständerbauweise ausgeführten Zwischenwänden als auch mit den Fensteröffnungen in den Außenwänden. Um der Witterung standzuhalten, wurden die Holzlamellen thermisch vorbehandelt. Vor Arbeits- und Unterrichtsräumen sind sie zu schwenkbaren Elementen zusammengefasst, um für ausreichend Licht im Winter sowie einen entsprechenden Sonnenschutz im Hochsommer zu sorgen. Die Lamellen verschatten auch die Dachfläche und schützen so vor sommerlicher Überhitzung. DETAIL 11/2008

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Axonometrie Massivbau (Depot, Labor) Axonometrie Holzbau (Ausstellung, Pädagogik) Schnitte Grundriss Erdgeschoss Maßstab 1:500

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Eingang Wechselausstellung Dauerausstellung Vitrine Museumspädagogik Konferenz-/ Vortragsbereich Depot Labor Lichthof Haustechnik / Lüftung

Axonometric of heavyweight structure (Depot, Laboratory) and of timber structure (Exhibition space, Instruction) Sections • Ground floor plan scale 1:500

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Entrance Temporary exhibition Permanent exhibition Display case Museum sciences Conference / lecture area Depot Laboratory Interior courtyard Services / ventilation

Since 1970, the outdoor museum “Ecomusée de la Grande Lande”, located in the wooded stretch of back country near France’s Atlantic coast, has depicted life in the countryside in the nineteenth century. Visitors travel back in time in a vintage train to the museum village Marquèze. Adjacent to the train station is the new Pavillon des Landes de Gascogne. From a distance the elongated exhibition building is reminiscent of an over-sized shed. The sizable building massing – clad entirely in locally sourced pine – has been sensitively inserted in the rural setting. As one approaches the pavilion, the different parts of the building – corresponding to its different functions – can be discerned.

With its blend of a modern vocabulary and one inspired by local traditions, the new building points the way to the future without destroying the idyllic setting or contradicting the message on sustainable development. The capacious space for temporary exhibitions is situated behind the entrance. Exposed beams filter the light entering from the sheds above. When required, this area can be linked up with the auditorium. From here the visitors proceed to the gallery. Unusually large windows – an updated version of traditional casement windows – and a skylight illuminate the permanent exhibition found here. The building’s irregular shape does not necessitate complex construction techniques: the surfac-

es are sheathed in rectilinear materials. Most of the building components were prefabricated off site. By selecting glue-laminated timbers as structural members for the exhibition wing, the architects have made the structure adaptable: partition walls – in wood-stud construction – and the windows can be altered to meet changing needs. In order to withstand weathering, the entire volume is cloaked in heat-treated wooden louvres. In front of the work spaces and instruction rooms, they are consolidated as pivoting elements which admit sufficient light in winter and block the sun’s rays on hot summer days. The louvres also provide the roof with shade, helping to keep the museum cool in summer.

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Horizontalschnitt Vertikalschnitt Maßstab 1:20 1

Kantholz Kiefer wärmebehandelt 40/60 mm (Achsabstand 100 mm) Stahlprofil gekantet verzinkt, schwarz beschichtet Lattung 60/22 mm Winddichtung, OSB-Platte 20 mm Stütze Brettschichtholz Kiefer 90/220 mm (Achsabstand 1200 mm), dazwischen Wärmedämmung Glaswolle 120 mm Gipskartonplatte 2≈ 12,5 mm

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Notausgang Holzplatte lasiert Isolierverglasung feststehend Kantholz Kiefer wärmebehandelt, 40/ 60 mm (Achsabstand 100 mm) Stahlrohr verzinkt, schwarz beschichtet | 35/ 70 mm Kantholz Kiefer wärmebehandelt 40/ 60 mm (Achsabstand 100 mm) Stahlprofil gekantet verzinkt, schwarz beschichtet Lattung 60/40 mm Winddichtung Wärmedämmung Glaswolle 120 mm Ziegelmauerwerk 200 mm

7 Kantholz Kiefer thermobehandelt, 40/60 mm (Achsabstand 100 mm) Dichtungsbahn Hartschaumdämmung 100 mm Dampfbremse OSB-Platte 20 mm 8 Dachanker Stahlrohr Ø 60 mm 9 Auflager Kunststoff verstellbar 10 Randprofil Blech kaschiert 11 Brettschichtholzträger Kiefer 90/450 mm (Achsabstand 1200 mm) 12 Lüftungskanal 13 Bodenplatte Stahlbeton, Oberfläche mit Quarzzuschlag

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Sectional details Horizontal • Vertical scale 1:20 1

40/60 mm squared pine, heat-treated (100 mm centre to centre) steel section, folded, galvanised, coated black 60/22 mm battens, weather-proofing membrane, 20 mm oriented-strand board 120 mm glass-wool thermal insulation between 90/220 mm glue-laminated pine, columns (1200 mm centre to centre) 2≈ 12.5 mm plasterboard

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emergency exit timber board, glazed double glazing, fix 40/60 mm squared pine, heat-treated (100 mm centre to centre) 35 /70 mm steel CHS, galvanised, coated black 40/60 mm squared pine, heat-treated (100 mm centre to centre) steel section, folded, galvanized, coated black 60/40 mm battens weather-proofing membrane 120 mm glass-wool thermal insulation 200 mm brick masonry

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7 40/60 mm sq. pine, heat-treated (100 mm centre to centre) sealing 100 mm rigid foam board insulation vapour retarder 20 mm oriented-strand board 8 Ø 60 mm steel CHS roof anchor 9 plastic bearing, adjustable 10 edge profile clad in metal sheet 11 90/450 mm glue-laminated pine beams (1200 mm centre to centre) 12 ventilation shaft 13 reinforced-concrete slab, quartz-aggregate surface

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Detailschnitt Maßstab 1:20 Sectional detail scale 1:20

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1 Kantholz Kiefer wärmebehandelt 40/ 60 mm (Achsabstand 100 mm) 2 Dachanker Stahlrohr Ø 60 mm 3 Auflager Kunststoff verstellbar 4 Randprofil Blech kaschiert 5 Isolierverglasung (Stahlprofilsystem) 6 Tragwerk Brettschichtholz Kiefer 7 Lüftungskanal 8 Dichtungsbahn, Hartschaumdämmung 100 mm OSB-Platte 20 mm, Mineralwolle 180 mm Gipskarton zweilagig perforiert 9 Rollo zur Verdunkelung 10 Leuchtstoffröhre zur indirekten Beleuchtung 11 Sperrholzplatte, Wärmedämmung Mineralwolle 220 mm zwischen Stützen Brettschichtholz Kiefer 90/220 mm, Sperrholzplatte 12 Dichtungsbahn, Hartschaumdämmung 100 mm OSB-Platte 20 mm, Glaswolle 30 mm Gipskarton zweilagig, Mineralwolle 30 mm Vlieskaschierung schwarz 13 abgehängte Decke: Streckmetallpaneel 14 Kantholz Kiefer wärmebehandelt 40/ 60 mm (Achsabstand 100 mm) Stahlprofil gekantet verzinkt, schwarz beschichtet Lattung 60/22 mm, Winddichtung OSB-Platte 20 mm Stütze Brettschichtholz Kiefer 90/220 mm (Achsabstand 1200 mm), dazwischen Wärmedämmung Glaswolle 120 mm Gipskarton zweilagig 15 Bodenplatte Stahlbeton, Oberfläche mit Quarzzuschlag

1 40/60 mm squared pine, heat treated (100 mm centre to centre) 2 Ø 60 mm steel CHS roof anchor 3 plastic bearing, adjustable 4 edge profile clad in metal sheet 5 double glazing (steel profile system) 6 structural glue-laminated pine 7 ventilation shaft 8 sealing; 100 mm rigid-foam insulation 20 mm oriented strand board; 180 mm mineral wool; plasterboard, two layers, perforated 9 shade for dimming 10 fluorescent tubes for indirect lighting: 11 plywood board; 220 mm mineral-wool thermal insulation between 90/220 mm glue-laminated pine columns; plywood board 12 sealing; 100 mm rigid-foam insulation 20 mm oriented strand board 30 mm glass wool; plasterboard, two layers 30 mm mineral wool; black fleece 13 suspended ceiling: expanded metal panel 14 40/60 mm squared pine, heat treated (100 mm centre to centre); steel section, folded, galvanized, coated black 60/22 mm battens; weather-proofing membrane 20 mm oriented strand board 120 mm glass-wool thermal insulation between 90/220 mm glue-laminated pine column (1200 mm centre to centre) plasterboard, two layers 15 reinforced-concrete slab, quartz-aggregate surface

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Konzertsaal in L’ Aquila Concert Hall in L’ Aquila Architekten • Architects: Renzo Piano Building Workshop, Paris Atelier Traldi, Mailand Tragwerksplaner • Structural engineers: Favero e Milan Ingegneria, Mirano

Im April 2009 wurde L’ Aquila, die Hauptstadt der Abruzzen, von einem Erdbeben schwer getroffen. Seither ist das erheblich beschädigte Stadtzentrum nur mit Genehmigung zugänglich, die Bewohner wurden umgesiedelt. Ein Zeichen des Aufbruchs setzt seit Herbst 2012 ein temporäres Konzerthaus, gestiftet von der Provinz Trento. Am Rand der Altstadt, im Park der historischen Festung, ziehen drei farbig gestreifte Holzkuben die Blicke auf sich. Dynamisch ragt der auf die Kante gestellte Konzertsaal hervor, flankiert von zwei kleineren Bauten. Der nördliche ist den Musikern vorbehalten, der westliche nimmt das Foyer, das öffentliche Café und

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Technikräume auf. Verglaste Verbindungsgänge führen in den Saal, der die Zuhörer mit warmen Rottönen empfängt. Der vollständig aus Holz gefertigte Kubus wirkt selbst wie ein Musikinstrument. Da die geneigten Wände jedoch den Schall direkt zur Quelle zurückwerfen, mussten für ein ausgewogenes Klangbild die Raumoberflächen entsprechend optimiert werden: Fräsungen in unterschiedlicher Breite und Tiefe an Wand- und Deckenelementen streuen den Schall, in die Decke sind Absorptionsflächen integriert. Zudem dienen abgehängte Akustiksegel aus gebogenen Holzplatten der Schalllenkung. Innerhalb von acht Monaten wurden die drei

Kuben aus vorgefertigten Tannenholzbauteilen montiert. Das Tragwerk für Dach und Wände besteht aus einem Gitterrost aus Brettschichtholzträgern, der beidseitig mit Brettsperrholzplatten beplankt ist. 40 mm starke Lärchenholzbretter in 21 Farben bilden die Fassadenbekleidung. Als Interimsbau für die Dauer der Sanierung des bestehenden Konzertsaals in der nahen Festung bietet das »Auditorium del Parco« mit 240 Plätzen nicht nur ein außergewöhnliches Raum- und Klangerlebnis. Es hat sich darüber hinaus mit dem Café und Open-AirVeranstaltungen zum beliebten Treffpunkt und zu einem öffentlichen Platz entwickelt. DETAIL 10/2013

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Montage Konzertsaal: Die vorgefertigten Trägerroste wurden horizontal umlaufend aufeinandergesetzt und mit Stahlwinkeln und Schrauben schubfest miteinander verbunden.

Assembly of concert hall: the prefabricated loadbearing lattice grids were set on top of each other horizontally and fixed together in shear-resistant form with steel angles and bolts.

Explosionsaxonometrie: 1 Lärchenschalung auf Unterkonstruktion 2 Trägerrost BSH, beidseitig beplankt mit Brettsperrholzplatten 3 Akustiksegel 4 Bühne und Sitzreihen, Unterkonstruktion Holz 5 Elastomerlager als Dämpfer bei Erdstößen

Exploded axonometric: 1 larch boarding on supporting structure 2 grid of lam. beams with cross-boarding 3 acoustic sails 4 platform and rows of seating on timber supporting structure 5 Elastomer bearers as damper against earth tremors

In April 2009, L’Aquila, the capital of the Abruzzi region in central Italy, was seriously hit by an earthquake. Residents were moved elsewhere, and since then, permission has been required to enter the heavily damaged city centre. Urban life and cultural activities came to a standstill. The erection of a temporary concert hall in autumn 2012, donated by the Province of Trento, was, therefore, a token of a new beginning. Three colourfully striped wooden cubes stand out in the park surrounding the historic Spanish fort on the edge of the old city, with the volume containing the concert hall jutting out at an angle. Tilted and seemingly set on edge, it is flanked by two smaller structures. The northern one is reserved for the musicians, while the western structure houses the foyer, a public cafe and spaces for mechanical services. Glazed corridors lead from these two ancillary volumes into the auditorium, where concert-goers are welcomed by the warm reddish tones of the interior. Built entirely of wood, this concert hall is not unlike a musical instrument in itself. Since the sloping walls reflect sound directly back to its source, however, the internal surfaces had to be treated in order to ensure balanced acoustics. The appropriate sound diffusion was achieved by milling the wall and soffit elements to different widths and depths, and absorbent surfaces were also integrated in the ceiling. In addition, suspended acoustic sails, consisting of curved timber sheeting, serve the needs of sound diffusion. The three cubes were assembled from prefabricated softwood elements within a period of eight months. The structure for the roof and walls consists of a grid of laminated-timber beams lined on both faces with laminated cross-boarded sheeting. For the facade cladding, 40 mm larch boarding in 21 different colours was used. Conceived as an interim solution to last for the duration of the renovation of the existing concert hall in the nearby fortress, the Auditorium del Parco contains 240 seats and affords not just an exceptional spatial and auditory experience. With its café and open-air events, it has also become a popular meeting place with the qualities of a public square.

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Schalung Lärche, thermisch modifiziert, lasiert, ölimprägniert 40 mm, Lattung Tanne 40/60 mm, Abdichtung Bitumenbahn, OSB-Platte 20 mm Hinterlüftung 20 mm Kantholz Tanne 80/100 mm, dazwischen Wärmedämmung 80 mm, Brettsperrholzplatte Tanne dreilagig 96 mm Träger BSH Tanne 200/720 mm Brettsperrholzplatte siebenlagig, raumseitig mit Akustikfräsung, rot lasiert 202 mm Akustikpaneel Sperrholzplatte 30 mm mit Deckfurnier Fichte Bodenaufbau Tribüne: Dielen Lärche 17 mm Furnierschichtholzplatte 39 mm Stahlplatte L 700/510/10 mm Abluft Zuluft

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40 mm oil impregnated larch boarding, thermally treated 40/60 mm s.w. battens bituminous sealing layer 20 mm oriented-strand board 20 mm rear ventilated cavity 80/100 mm s.w. bearers with 80 mm thermal insulation 96 mm three-layer lam. s.w. 200/720 mm lam. s.w. beams 202 mm red-glazed seven-layer lam. cross-boarded timber with acoustic milling 30 mm plywood acoustic panel floor construction to tier of seating: 17 mm larch boarding 39 mm lam. timber sheeting 700/510/10 mm sheet-steel angle air extract air intake

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Schnitt Konzertsaal Maßstab 1:50 Section through concert hall scale 1:50

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Theater- und Konzerthaus in Kristiansand Theatre and Concert Hall in Kristiansand Architekten • Architects: ALA Architects, Helsinki SMS Arkitekter, Kristiansand Tragwerksplaner • Structural engineers: WSP Multiconsult, Kristiansand

Lageplan Maßstab 1:4000 Site plan scale 1:4000

Mit einem Konzertsaal für 1200 Besucher sowie vier weiteren Sälen vereint der frei stehende Neubau im südnorwegischen Kristiansand seit 2012 alle Einrichtungen der darstellenden Künste unter einem Dach. Den nebeneinander angeordneten großen Sälen vorgelagert ist ein langgestrecktes, zum Meer orientiertes und von einer wellenförmigen Fläche aus Eichenbrettern überdecktes Foyer. Die 3500 qm große, nach vorn geneigte Fassade aus vorgefertigten Holzelementen öffnet sich mit großer Geste zum Hafenbecken. Dabei dient sie nicht nur als weithin sichtbares neues Wahrzeichen der Stadt, sondern zugleich als schützendes Vordach für den Pausenbereich am Pier.

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Die Unterkonstruktion dieser »Wellenwand« aus Holz besteht aus einer an den Ortbetonkuben der rechtwinkligen Konzertsäle befestigten, weit auskragenden Stahlkonstruktion. Die Planung und Realisierung der davon abgehängten Holzfassade oblag einem norwegischen Holzbauunternehmen, das gemeinsam mit drei Schweizer Spezialisten für dreidimensionales Bauen mit Holz ein modulares System aus 126 unterschiedlichen Fertigteilelementen entwickelte. Zunächst überführten die Planer den Architektenentwurf der Holzfassade in eine mathematisch exakt festgelegte Regelfläche zwischen gerader Oberkante und wellenförmiger Unterkante, um den geraden

Verlauf aller Schalbretter und Fugen zu gewährleisten. Mithilfe eines eigens erstellten parametrischen CAD-Modells definierten sie anschließend die rund 14 000 Einzelteile sowie sämtliche Verbindungen. Jedes Element besteht aus zwei geraden und zahlreichen geschwungenen Holzträgern aus Brettschichtholz, an denen bis zu 180 nicht gekrümmte, aber konisch zulaufende Holzbretter befestigt sind. Die Bauteile wurden an verschiedenen Standorten in Norwegen und der Schweiz gefertigt, mithilfe selbstausrichtender Verbindungsdetails zu großen Elementen gefügt und schließlich per Schiff nach Kristiansand geliefert und montiert. DETAIL 06/2012

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Ebene 3 Level 3 Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:1250

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Haupteingang Foyer Garderobe Bühneneingang Bühne Konzertsaal

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Mehrzwecksaal Theatersaal Pausenfoyer Regieraum Künstlergarderobe Bar Probenraum Studiotheater Tanzsaal

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Multi-purpose hall Theatre auditorium Foyer/ lounge Control room Artists’ dressing room Bar Rehearsal space Studio theatre Dance hall

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Containing a concert hall for an audience of 1,200 as well as four further auditoriums, this new, free-standing structure in the municipality of Kristiansand, southern Norway, unites all aspects of the performing arts beneath a single roof. Access to the large halls, which are lined up next to each other, is from an elongated foyer that is oriented to the sea and covered by a wave-like roof clad with oak boarding. The 3,500 m2 sloping, overhanging facade consists of prefabricated timber elements and opens in a grand gesture on to the harbour. The structure is not just the new landmark and symbol of Kristiansand: It forms a protective canopy for the intervals in performances, when the audience goes outside.

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This wave-like timber wall is borne by a steel structure that cantilevers far out and is fixed, in turn, to the in-situ concrete cubes of the rectilinear concert halls. The design and implementation of this structure had its origins in the concept of a Norwegian timber construction concern. In conjunction with three Swiss specialists for three-dimensional building in wood, this concern developed a modular facade system, consisting of 126 different timber elements. Initially, the engineers translated the architects’ design into a mathematically precise ruled surface between a straight top edge and a wave-like bottom edge. The purpose of this was to ensure the straight-line layout of all

boards and joints. With the aid of a specially created parametric CAD model, they finally defined the approximately 14,000 individual parts as well as all connections. Each of the elements suspended from the steel structure consists of two straight and numerous curved beams in laminated timber. Fixed to these members are as many as 180 wooden boards that are not curved, but that are laid out in a conical arrangement. The building components were manufactured at various sites in Norway and Switzerland. With the aid of self-aligning connection details, they were joined to form large-scale elements and finally transported by ship to Kristiansand, where they were assembled.

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>1 Eigenverbrauch) 12 Hohlkammerrahmen Fichte farblos lasiert, Lüftungsöffnung oben selbstregelnd schalldämmend Dreifachverglasung argongefüllt Uf = 0,91 W/m2K /Ug = 0,50 W/m2K Schwelle barrierefrei 13 Laibung Dreischichtplatte Fichte farblos lasiert 30 mm 14 Sockel STB-Fertigteil sandgestrahlt 15 Perimeterdämmung PolystyrolHartschaum 100 mm 16 Hofbelag Asphalt sandfarben

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sealing layer, underside with fleece 50 –130 mm expanded polystyrene thermal insulation; 160 mm expanded polystyrene thermal insulation; back-up sealing/vapour barrier 160 mm softwood glue laminated timber metallic weather drip, painted grey-black 20 mm silver fir boarding, pre-greyed 40/50 mm battens breather membrane prefabricated timber frame element: 2≈ 18 mm fire-resistant plasterboard sheathing (K260); 2≈ 140 mm mineral wool thermal insulation between 60/280 mm KVH posts; 15 mm oriented-strand board; 2≈ 18 mm fire-resistant plasterboard sheathing (K260), inner board mounted on site mineral-wool fireproofing strip, non-combustible, airtight connection, grooved (underside of fire-resistant ceiling), insulated 75/10 mm steel flat handrail 30 mm silver fir, pre-greyed 40/40 mm steel SHS, grey-black balcony flooring: 30 mm larch, untreated 60/100 –120 mm conically shaped KVH protective mat; sealing layer 20 – 50 mm EPS impact-sound insulation back-up sealant: elastomeric bitum. membr.

180 mm softwood cross laminated timber 8 10 mm mosaic parquet, solid oak, oiled with beech baseboard, white 65 mm heating screed; polythene sheeting 40 mm mineral-wool impact-sound insulation 80 mm grit fill; back-up sealant: elastomeric bituminous membrane 180 mm softwood glue laminated timber 9 18 mm fire-resistant plasterboard sheathing (R30); 90 mm softwood glue laminated timber; 60 mm mineral-wool insulation; 90 mm softwood glue laminated timber 18 mm fire-resistant plasterboard sheathing (R30) 10 sheathing: 12.5 mm plasterboard 11 photovoltaic system (60 000 kWh/year greater than energy consumption) 12 cavity frame, softwood, transparent coating, vent, self-regulating, acoustically insulated triple glazing, argon-filled Uf = 0.91 W/m2K / Ug = 0.50 W/m2K wheelchair-accessible threshold 13 reveal: 30 mm softwood lumber-core plywood, 3-ply, transparent coating 14 base: precast concrete unit, sand-blasted 15 100 mm polystyrene rigid-foam perimeter ins. 16 courtyard paving: asphalt, sand-toned

14

16

15 Schnitt Viergeschosser Maßstab 1:20 Section 4-storey wing scale 1:20

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Wohnsiedlung in Kvistgård Housing Development in Kvistgård Architekten • Architects: Tegnestuen Vandkunsten, Kopenhagen Tragwerksplaner • Structural engineers: Aicon A/S, Frederiksberg

Erdgeschoss /Ground floor

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Obergeschoss /First floor

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Mit äußerst geringem Budget entstand die Siedlung in Kvistgård als komplexe städtebauliche Struktur, die alle Voraussetzung für gemeinschaftliches Wohnen in sich vereint. Zur Qualität des Projekts trugen auch die strengen Vorgaben des Bauherrn bei, der das Bauvorhaben von Anfang bis Ende kontrollierte und diskutierte. Die Basis bildeten zunächst die absoluten Minimalkosten, ohne Innenausbauten und mit den billigsten Materialien. Dann einigten sich Bauherr und Architekten Schritt für Schritt darauf, welche Maßnahmen höhere Kosten rechtfertigen. Die ungewöhnlich enge Zusammenarbeit führte zu einer sowohl in ihrem modularen Aufbau als auch in der Detaillierung minutiös geplanten Siedlung. Dem hohen Planungsaufwand steht eine sehr kurze und daher kostengünstige Montagezeit der vorgefertigten Holzrahmenbauten gegenüber. Und »billig« sehen die Kuben in edlem Schwarz bei aller Kostenersparnis gewiss nicht aus, womit sich das Motto von einst umgekehrt hat. Die Module von 5 ≈ 5 m konnten zu Einheiten zwischen 75 und 150 m2 zusammengesetzt werden. Das Erdgeschoss besteht aus zwei Modulen und einem Schuppen, verbunden mit einem Dach über dem Eingangsbereich. Der Grundriss ist bei allen Einheiten identisch (zum Teil gespiegelt). Für das Obergeschoss standen fünf Varianten zur Verfügung: Einheiten aus einem Mo-

dul, aus zwei Modulen in unterschiedlicher Ausrichtung, aus drei Modulen in L- oder vier Modulen in T-Form. Innenwände, Bäder und Dachterrassen sind im Obergeschoss optional, im Erdgeschoss ist der Grundriss vorgegeben. Die Häuser sind in Gruppen von neun Einheiten um einen gemeinsamen Hof angeordnet. DETAIL 03/2010

Built to an extremely tight budget, a complex urban structure has been created in Kvistgård that fulfils all conditions of concerted living. An important contribution to the quality of the project was made by the strict conditions imposed by the client, who kept tight control of the scheme from beginning to end. The development was based initially on minimum costs, without internal finishings, and using the cheapest of materials. Step by step, client and architect agreed upon measures that would justify a greater outlay. This unusually close collaboration led to an estate that was meticulously planned both in its modular make-up and detailing. The elaborate planning is contrasted with an extremely short and low-cost assembly period for the prefabricated timber-frame structures. What’s more, despite all savings, the cubic houses, with their noble black colouration, look anything but cheap, despite the tongue-in-cheek office motto all those years ago.

The 5 ≈ 5 m modules can be assembled to form units between 75 m2 and 150 m2 in size. The ground floor consists of two modules and a shed, which are linked by a roof over the entrance area. All units are identical in layout (sometimes in mirror-image form). Five variants are available for use on the upper floor: units consisting of a single module, of two modules with different orientation, of three modules with an L-shaped layout or of four modules in a T-shaped form. The inclusion of internal partitions, bathrooms and roof terraces on this floor is optional, whereas the layout of the ground floor is fixed. The houses are arranged in groups of nine around a common courtyard space.

Lageplan Maßstab 1:5000 Häusergruppen Maßstab 1:750 Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:250

Site plan scale 1:5000 Housing groups scale 1:750 Sections • Floor plans scale 1:250

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Eingang Wohnraum Küche Schuppen Schlafzimmer Dachterrasse Kinderzimmer Arbeitszimmer

Entrance Living room Kitchen Shed Bedroom Roof terrace Child’s room Study / workroom

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a Erdgeschoss /Ground floor

Obergeschoss Typ A /First floor: type A

Obergeschoss Typ B /First floor: type B

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A Axonometrie Fertigteile Typ B B Transport Fertigteile C, D Montage Fertigteile A Axonometric of prefabricated elements, type B B Transport of elements C, D Assembly of elements

B Die Konstruktion

A

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Vorfertigung ist in Dänemark weit verbreitet und war bindende Vorgabe des Bauherrn. Drei Möglichkeiten standen zur Auswahl: Betonfertigteile, Raumzellen und Holzfertigteile. Die Betonelemente bieten vor allem Vorteile bei mehrgeschossigen Bauten, da Brandund Schallschutz mit wenigen Maßnahmen zu erreichen sind und die Fertigteile bei der Montage nass werden dürfen. Zudem kann auf ein Gerüst verzichtet werden, ein Kran reicht zur Montage aus, was die Kosten erheblich senkt. Raumzellen sind ebenfalls schnell und ohne Gerüst montierbar und bieten sich besonders bei beengten Bauplätzen, z. B. in innerstädtischer Lage, an. In Kvistgård haben wir jedoch Holzelemente vorgezogen, da Holz ein natürlicher heimischer Baustoff ist, wohnbehaglich und gut zu bearbeiten. Um aber die vom Bauherrn bevorzugten Raumzellen nicht von vornherein auszuschließen, schlugen wir ein Raster von 5 ≈ 5 m vor, so konnten beide Bauweisen ausgeführt werden: Holzelemente in dieser Größe sind problemlos zu transportieren, bei Raumzellen ist ab 3,00 ≈ 3,80 Meter eine Polizeieskorte nötig, größere Einheiten passen nicht mehr auf ein Fahrzeug. Das Maß ist außerdem optimal, um Wohneinheiten mit angenehmen Raumproportionen und Größen zwischen 75 und 150 m2 umzusetzen. Da die Vorfertigung in Holz die billigste Variante darstellte, konnten wir den Bauherrn schließlich vom Holzrahmenbau überzeugen. Eine Einschränkung war eine maximal zweigeschossige Bauweise, da es in Dänemark aus feuerschutztechnischen Gründen nicht erlaubt ist, höhere Wohnhäuser in Holz zu bauen. Wir mussten deshalb darauf verzichten, einige städtebauliche Akzente mit höheren Häusern zu setzen, wie ursprünglich geplant. Die Holzelemente dürfen nicht nass werden, daher wurde jedes Haus an nur einem Tag aufgestellt. Ansonsten hätte man die offene Konstruktion über Nacht mit einem kostspieligen provisorischen Dach vor Regen schützen müssen. An Regentagen mussten die Handwerker mit dem Innenausbau fortfahren. Die Glasfaserfertigteile der komplett mit Fliesen und Ausbauten ausge-

statteten Bäder kommen in Ermangelung eines dänischen Anbieters aus Italien. Für eine möglichst schnelle Montage wurden die Anschlussdetails der Fassaden und Decken entsprechend einfach gehalten; die kurze Bauzeit sparte wiederum Kosten. Diese einfachen Verbindungen haben wir zusammen mit dem Bauherrn entwickelt, der auf schnelle Abläufe spezialisiert ist und seine Erfahrung einbringen konnte: Die 2,60 m hohen Elemente in Holzrahmenbau schließen oben und unten mit einem standardisierten Anschluss ab, der ein Auflager für Decken und Dach ausbildet. Diese sind in zwei Teilen vorgefertigt und verfügen über die gleichen Anschlüsse. Die dampfdruckimprägnierte

Fertigstellung 1. Bauabschnitt: 2008 Anzahl Wohneinheiten: 1. Bauabschnitt: 54 WE /2. Bauabschnitt: 72 WE Größe Wohneinheiten: 75 –150 m2 Achsmaß: 4,79 m Raumhöhe: 2,62 m Miete / Eigentum: 25 % /75 % Kosten: k. A. Fernwärme, Radiatoren, Fußbodenheizung Bad Gemeinschaftseinrichtungen: keine

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Completion date stage 1: 2008 No. of houses stage 1: 54; stage 2: 72 Living area of houses: 75 –150 m2 Axial dimension: 4.79 m Room height: 2.62 m Rented units: 25 %; privately owned units: 75 % Construction costs: no details District heating, radiators, underfloor heating in bathrooms

D

Holzschalung der hinterlüfteten Konstruktion ist außen mit einem dicken schwarzen Anstrich versehen, der fast vollständig absorbiert wird. Wegen der Finanzkrise wurde der Weiterbau der fehlenden 72 Häuser gestoppt. Wir hoffen, dass diese Einheiten als sozialer Wohnungsbau ausgeführt werden, da so eine soziale Durchmischung erreicht werden könnte und das von den Bewohnern gewünschte Gemeinschaftshaus rechtlich notwendig würde. Der Bauherr möchte den zweiten Bauabschnitt als Raumzellen ausführen, da diese im feuchten Klima einfacher und schneller montierbar sind als die Holzrahmenelemente. Jens Kristian Seier, Tegnestuen Vandkunsten

The Structure Prefabrication is very common in Denmark, and in this scheme it was a firm requirement of the clients. In Kvistgård, timber elements were chosen since wood is a natural and native material that provides domestic comfort and is easy to work. In order not to exclude the spatial-module solution that the clients themselves favoured, a 5 ≈ 5 m grid was used which would have allowed both forms of construction. The transport of timber elements for these dimensions is unproblematic, whereas in the case of complete spatial cells, anything larger than 3 ≈ 3.80 m requires a police escort. Since prefabrication in timber was the cheapest alternative, the clients were ultimately convinced to

adopt this solution. Timber elements must not get wet, which meant that every house had to be erected within a single day, otherwise an expensive provisional roof would have been necessary. To ensure a fast assembly pro-cess, the junctions between floors and facades were kept as simple as possible. The timber-frame elements are connected at top and bottom with standard L-shaped brackets. Because of the economic crisis, construction of the remaining 72 dwellings has been stopped. The hope was for these units to be executed as publicly supported housing to ensure a homogeneous social mix of residents and so that the community building they desire will become a legal obligation.

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Vertikalschnitt • Horizontalschnitt Maßstab 1:20

Vertical and horizontal sections scale 1:20

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Bitumenbahn zweilagig Sperrholz 15 mm Hinterlüftung 45 mm Balken im Gefälle 45/290 – 410 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 245 – 365 mm Dampfsperre PE-Folie 0,15 mm Sperrholz 12 mm Gipskarton 12,5 mm Holzrahmen 60/103 mm mit Aufsatzprofil Aluminium Isolierverglasung: ESG 4 mm + SZR 16 mm + ESG 4 mm Schalung Tanne dampfdruckimprägniert, schwarz gestrichen 21 mm Lattung 19 mm Holzfaserstreifen geölt 6 mm Gipskartonplatte 9 mm Pfosten Nh 45/195 mm, dazwischen Wärmdämmung Mineralwolle 195 mm Dampfsperre PE-Folie 0,15 mm Lattung Nh 45/45 mm dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 45 mm Sperrholzplatte 12 mm Gipskartonplatte gestrichen 12,5 mm Diele Bambus lackiert 150/19 mm Sperrholz 19 mm, Balken 45/361 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 100 mm, Sperrholz 12 mm Gipskarton gestrichen 12,5 mm Diele Bambus wärmebehandelt lackiert 150/19 mm Lattung Furnierschichtholz 45/45 mm Aufständerung 66/100 mm Dampfsperre Ortbetonplatte 120 mm EPS-Dämmung 2≈ 150 mm Dränagelage Kies 100 mm Leichtbeton 100/190 mm Dämmung Mineralwolle 75 mm Aluminiumblech geriffelt 2 mm Lattung 95/19 mm

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two-layer bituminous seal 15 mm plywood 45 mm ventilated cavity 245 –365 mm mineral-wool thermal insulation between 45/290 – 410 mm wood beams to falls 0.15 mm sheet-polythene vapour barrier 12 mm plywood 12.5 mm plasterboard 60/103 mm timber frame with aluminium sections double glazing: 2≈ 4 mm toughened glass + 16 mm cavity 21 mm fir boarding, pressure impregnated, painted black 19 mm battens 6 mm wood-fibre sheeting, oiled 9 mm plasterboard 195 mm mineral-wool thermal insulation between 45/195 mm softwood posts 0.15 mm sheet-polythene vapour barrier 45/45 mm softwood battens 45 mm mineral-wool thermal insulation 12 mm plywood 12.5 mm plasterboard, painted 150/19 mm bamboo boarding, painted 19 mm plywood 100 mm mineral-wool thermal insulation between 45/361 mm wood beams 12 mm plywood 12.5 mm plasterboard, painted 150/19 mm bamboo boarding, thermally treated and painted 45/45 mm laminated-timber battens 66/100 mm battens; vapour barrier 120 mm in-situ concrete slab 2≈ 150 mm exp. polystyrene insulation 100 mm gravel drainage layer 100/190 mm lightweight concrete strip 75 mm mineral-wool insulation 2 mm corrugated sheet aluminium 95/19 mm battens

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Notunterkünfte in Iwaki Emergency Housing in Iwaki

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Architekten • Architects: Kunihiro Ando + Satoyama Architecture Laboratory, Tsukuba

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Die modularen Notunterkünfte in der vom Erdbeben im März 2011 stark zerstörten japanischen Stadt Iwaki basieren auf der traditionellen Itakura-Holzbauweise. Das System besteht aus eingenuteten Stützen, zwischen die vorgefertigte Elementtafeln aus horizontalen, 30 mm starken Nut-und-Feder-Brettern eingesetzt sind. Diese einschalige Wand ist raumseitig sichtbar, außen wird sie mit Brettern verkleidet. Boden und Dach sind mit Chinaschilf und Reisspreu gedämmt und schaffen ein ausgeglichenes, angenehmes Raumklima. Trotz ihrer geringen Grundfläche bieten die drei unterschiedlich großen Haustypen mit dem bis unters Dach offenen Wohnraum, der Galerie und den mit Schiebetüren abteilbaren Bereichen eine hohe räumliche Qualität. Eine Veranda, ähnlich der traditionellen »engawa«, erweitert den Raum, hier trifft man sich auch mit den Nachbarn. Für eine befristete Standzeit konzipiert, können die Häuser auch dauerhaft genutzt werden. Dank leicht demontierbarer Trennwände sind sie anpassbar, zudem lassen sich zwei Hauseinheiten kombinieren. In nur zwei Monaten wurden in Iwaki 198 Häuser errichet. So kann diese Bauweise nicht nur hinsichtlich Kosten und Bauzeit mit standardisierten Notunterkünften aus Stahl konkurrieren, sondern überzeugt auch durch die Verwendung einheimischen Zedernholzes, die Einbeziehung der Handwerker vor Ort und den größeren Wohnkomfort. DETAIL 10/2013 These modular shelter homes in Iwaki, a town that was heavily damaged by an earthquake in 2011, are based on a traditional form of timber construction, with prefabricated wall elements let into grooved columns. The floor and roof are insulated with miscanthus and rice husks, thus ensuring a balanced indoor climate. Despite their small floor area, the three house types of different sizes offer great spatial quality and living comfort. Thanks to their easily dismantled partitions, the dwellings are readily adaptable and can be erected elsewhere. Built in just two months, the 198 houses are also convincing for their exclusive use of native cedar wood and the involvement of local craftsmen in their construction.

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Grundriss • Schnitt Maßstab 1:200

Floor plan • Section scale 1:200

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Windfang Küche Wohnen / Schlafen Stauraum Galerie Luftraum

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Vestibule Kitchen Living / Sleeping area Storage space Gallery Void

a Erdgeschoss Typ A Ground floor Type A

Galerie Gallery

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10 Schiebefenster in Aluminiumrahmen 11 Bretter 30 mm, Anstrich Öl, Träger 120/120 mm, dazwischen Dämmung Reisspreu, Bretter 12 mm, Latte 45/39 mm, Holzpfahl Ø 90 mm 12 Träger Vollholz 120/300 mm

Stahlblech aluminium-zink-beschichtet 0,35 mm, Abdichtung Bitumenbahn, Schalung japanische Zeder 30 mm, Sparren 120/120 mm, dazwischen Wärmedämmung Chinaschilf 60 mm Nut und Feder-Schalung 30 mm Fußpfette 120/180 mm Schalung sägerau 2≈ 12 mm, Lattung 21/45 mm, Winddichtung Baupappe, Konterlattung 21/45 mm, Schalung 24 mm, Blockwand Nut und Feder 30 mm, Elementgröße 2800/810 mm, in Stütze bzw. Träger genutet 120/120 mm

7 0.35 mm sheet steel coated with aluminium-zinc bituminous layer; 30 mm Japanese cedar boarding; 120/120 mm rafters with 60 mm miscanthus thermal insulation between; 30 mm t. + g. boarding 8 120/180 mm eaves purlin

9 3≈ 12 mm sawn boarded cladding 21/45 mm battens; windproof building paper 21/45 mm counterbattens; 24 mm boarding; 30 mm t. + g. wall element 810/2,800 mm in 120/120 mm grooved columns/beams 10 sliding window in aluminium frame 11 30 mm boarding; 120/120 mm beams with rice-husk insulation between; 12 mm boarding; 39/45 mm wood bearers; Ø 90 mm wood stilt foundations 12 120/300 mm solid timber beam

Schnitte Maßstab 1:20 Sections scale 1:20 7

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Schutzdächer in Winnipeg Shelters in Winnipeg Architekten • Architects: Patkau Architects, Vancouver Tragwerksplaner • Structural engineers: AnnaLisa Meyboom, Vancouver

Wie ein filigranes Origami-Faltwerk stehen die sechs geheimnisvollen hölzernen Kokons vor den Toren der kanadischen Stadt im Schnee. Im Zentrum Winnipegs, einer der kältesten Metropolen der Welt, wo die Temperaturen im Winter monatelang auf durchschnittlich -20 °C sinken, fließen der Red River und der Assiniboine River zusammen. Sobald deren Oberfläche gefriert, entstehen kilometerlange Eisflächen, die die Einwohner zum Eislaufen, Eishockeyspielen und Spazierengehen nutzen. Unter den temporären Dächern können sie sich, geschützt vor Wind und Wetter, ausruhen. Jedes Schutzdach besteht aus 5 mm dicken, gebogenen Sperrholzplatten, die die formgebende und tragende Hülle zugleich darstellen. Keilförmige Kanthölzer an Basis, First und Rückgrat stabilisieren die nach einem Schnittmuster erstellten Platten. Schrauben verbinden die Elemente an den überlappenden Kanten zu einer kontinuierlichen Fläche. Der Schnee gleitet von den geölten, steilen Oberflächen ab. In zahlreichen Experimenten an Prototypen erarbeiteten die Architekten die optimale Biegung der Platten. Einschnitte, Lochungen und Öffnungen mindern zu hohe Spannungen im hauchdünnen Material. Die sechs Kokons wenden sich einander paarweise mit ihren Öffnungen im 60°-Winkel zu, ganz wie die lockeren Gruppen ihrer plaudernden Besucher. DETAIL 10/2011 Six mysterious wooden cocoons stand in the snow like fine origami folded structures outside the Canadian city of Winnipeg, near the confluence of the Red and Assiniboine Rivers. As soon as the rivers freeze, kilometre long tracks and other areas are formed, which residents use for ice skating, ice hockey and walking. In recent times, the public has also been able to rest beneath temporary roofs that provide protection against the wind and weather. Wedge-shaped edge strips at the “base”, “ridge” and “spine” help to stabilise the sheets, for which the architects developed an optimum bending curvature. Cut-outs, holes and openings help to reduce excessive tensions in the wafer-thin material.

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Grundrisse Schnittmuster Maßstab 1:50

Plans Cutting pattern scale 1:50

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Eingang Sitzhocker

Entrance Seat

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11 Horizontalschnitt Vertikalschnitt Maßstab 1:20

Horizontal section Vertical section scale 1:20

Abwicklungen Maßstab 1:50

Geometric developement scale 1:50

Detailschnitte Maßstab 1:5

Sectional details scale 1:5

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1 Biegesperrholz Mahagoni geölt, dreilagig 5 mm aus Platte 1219/2438 mm 2 Überlappung Sperrholz verschraubt, genietet 3 Holzkeil Fichte zur Kantenaussteifung 38 mm 4 Holzrahmen 38/200 mm 5 Bohle 38/174 mm 6 Kantholz 38/38 mm 7 Anker Sperrholz Ø 200 mm 8 Gewindestange Edelstahl Ø 10 mm 9 Bohrung im Eis, nach Einsatz des des Ankers geflutet 10 Eisfläche 11 Lasche Stahlblech verzinkt 1 mm 12 Sperrholz perforiert, geölt 5 mm Lochung Ø 5 mm, Abstand 25 mm 13 Plattenstoß 14 Faserverlauf Sperrholzplatte 15 Schlitzung zur Spannungsminderung

1 5 mm three-layer mahogany bent plywood cut from 1,219/2,438 mm sheeting, oiled 2 lapped plywood bolted and riveted 3 38 mm softwood wedge as bracing 4 38/200 mm wood frame 5 38/174 mm floor planks 6 38/38 mm edge strip 7 Ø 200 mm plywood anchor 8 Ø 10 mm stainless-steel anchor bolt 9 boring in ice; flooded after insertion of anchor 10 surface of ice 11 1 mm galvanised sheet-steel bracket 12 5 mm perforated plywood, oiled Ø 5 mm borings at 25 mm centres 13 junction between plywood sheets 14 direction of grain of plywood sheeting 15 slit to reduce tension

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Olpererhütte in den Zillertaler Alpen Olperer Hut in the Zillertal Alps Architekt • Architect: Hermann Kaufmann, Schwarzach Tragwerksplaner • Structural engineers: Merz, Kaufmann Partner, Dornbirn

Als angemessene Antwort auf die einzigartige, exponierte Lage der neuen Schutzhütte in den Zillertaler Alpen wählten die Architekten ein bewusst spartanisches Konzept, das auch den besonderen Anforderungen des Bauablaufs auf 2400 m Höhe entgegenkam. Das aufs Wesentliche reduzierte, zweigeschossige Holzhaus ist ein ausgesprochenes Lowtech-Gebäude. Es soll Wanderern und Bergsteigern als einfache Unterkunft dienen. Menge und Anzahl der Baumaterialien sind äußerst gering gehalten; die Haustechnik ist, der reinen Sommernutzung entsprechend, auf ein Minimum reduziert. Ein Holzofen wird in den ersten Jahren mit Abbruchholz des Vorgängerbaus betrieben. Daneben wird die Abwärme der zur Abwasserreinigung notwendigen, rapsölbetriebenen KraftWärme-Kopplung genutzt. Talseitig kragt der einfache, klare Baukörper 2,50 m weit über eine Natursteinstützmauer aus, die als großer Sockel auch die seitliche Terrasse unterfängt und mit umliegenden Bruchsteinen errichtet wurde. Der Gastraum im Erdgeschoss öffnet sich über ein breites Panoramafenster zur Talseite mit Blick auf den Gletscher. Im Obergeschoss liegen einfach ausgestattete Zimmer für die Übernachtungsgäste. Das schlichte Gebäude ist weitgehend aus 125 –176 mm dicken Fichten-Brettsperrholzelementen errichtet, die auch die Satteldachflächen bilden. Die bis zu 11 m langen Wand- und Deckenscheiben wurden per Helikopter zum Bauplatz gebracht und dort mit einfachen Verbindungen montiert. Die lediglich mit Holzschindeln ummantelte Konstruktion kommt in den Sommermonaten ohne zusätzliche Wärmedämmung aus. Als Schutzunterkunft im Winter dient ein kleinerer, wärmegedämmter Rahmenbau, der als eigenständiger Solitär mit Abstand zum Haupthaus steht. Das Panoramafenster des Haupthauses ist im Winter mit Einhängeläden geschützt, alle übrigen Fenster besitzen Klappläden. Im Laufe der Zeit wird die Holzschindelung abwittern und das Haus in der grandiosen Landschaft noch mehr zurücktreten. DETAIL 06/2008

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Querschnitt • Längsschnitt Maßstab 1:500 Vertikalschnitt • Horizontalschnitt Maßstab 1:20

Cross section • Longitudinal section scale 1:500 Vertical section • Horizontal section scale 1:20

1 Holzschindeln Lärche Streuschalung 24 mm Hinterlüftungslattung 100 mm Unterdachbahn Brettsperrholzelement Fichte, unten Sichtqualität 176 mm 2 Brettsperrholzelement Fichte 78 mm 3 Holzfenster mit Isolierverglasung 4 Klappladen Fichte massiv, glatt 25 mm 5 Holzschindeln Fichte Brettsperrholzelement, innen Sichtqualität 126 mm 6 Stoßausbildung Dreischichtplattenstreifen in Nut verschraubt 110/27 mm 7 Decke Brettsperrholzelement Fichte beidseitig Sichtqualität 148 mm 8 Winterschutz: Massivholzladenelement mit Einschubleisten in Laufschiene eingehängt Fichte massiv glatt 25 mm 9 Blechabdeckung 10 Holzschindeln Fichte Brettschichtholz Fichte, innen Sichtqualität, ohne Stöße, 2≈ 98 mm verschraubt 11 Decke Brettsperrholzelement, Fichte oben Sichtqualität 166 mm Wärmedämmung 60 mm Vollholzschalung Fichte, glatt 20 mm 12 Verschraubung 13 Schwelle Lärche 200/50 mm bei Lastspitzen Hirnholz Bitumenlage 5 mm Mörtelbett 15 mm 14 Bruchsteinmauerwerk 400 mm i. M. Wärmedämmung 60 mm Stahlbeton 200 mm 15 Führung ∑-Profil auf Fensterbank 16 Fuge dicht verklebt 17 Holzschindeln Fichte Brettsperrholzelement, innen Sichtqualität 148 mm

1 larch shingles 24 mm open boarding 100 mm battens and ventilated cavity roof sealing layer 176 mm laminated fir crossboarded element fair faced on underside 2 78 mm laminated fir crossboarded element 3 wood casement: with double glazing 4 25 mm fir folding shutter with smooth finish 5 fir shingles 126 mm laminated crossboarded element fair faced internally 6 junction: 110/27 mm three-ply strip screw fixed in groove 7 148 mm laminated fir crossboarded floor element fair faced on both sides 8 winter protection: 25 mm fir sliding shutter element with insert strips, hung in channel, smooth faced 9 sheet-metal covering 10 fir shingles 2≈ 98 mm laminated fir crossboarded element, fair faced internally, without abutments 11 166 mm laminated fir crossboarded element fair faced on top 60 mm thermal insulation 20 mm wrot larch boarding 12 bolt fixing 13 200/50 mm larch threshold; end grain for heavy loads 5 mm bitumen dpc 15 mm bed of mortar 14 400 mm (av.) rubble stone wall 60 mm thermal insulation 200 mm reinforced concrete wall 15 ∑-section track on window sill 16 adhesive-sealed joint 17 fir shingles 148 mm laminated fir crossboarded element, fair faced internally

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The architects deliberately opted for a Spartan concept for this new hut, regarding it as an appropriate response to the unique, exposed location in the Zillertal Alps. It was also of advantage in view of having to execute the work at a height of 2,400 m above sea level. The two-storey timber building, designed to provide simple accommodation for hikers and mountaineers, is a low-tech structure that has been reduced to essentials. Only a few materials were used, and the quantities were kept extremely small. In view of the fact that the house is occupied only during the summer months, it was also possible to reduce the mechanical services to a minimum. Timber from the previous building on this site will be used in the coming years to fuel a wood-fired stove, and the waste heat from a rape-oilpowered cogeneration plant (installed to treat soil water), will be exploited as well. At the end facing the valley, the building, with its clear, simple lines, projects out 2.5 m beyond the retaining wall, which was built with stone from the immediate surroundings and which also encloses the terrace in the form of a massive plinth. Through a broad panoramic window, the ground floor area for guests commands a view of the glacier at the other end of the valley. On the upper floor are modestly furnished rooms for overnight stays. This simple structure was erected to a large extent with laminated plywood elements between 125 and 176 mm thick. These were also used for the pitched roofs. The wall and floor slabs, up to 11 m in length, were brought to site by helicopter and assembled with simple connections. Clad on the outside solely with wood shingles, the building nevertheless provides adequate thermal protection in summer without additional insulation. Some distance from the main house, a smaller framed structure with thermal insulation was erected to provide accommodation in winter. At that time of year, the panoramic window in the larger house is protected by shutters that are hung in place. All other windows are fitted with hinged shutters. Over the years, the wood shingles will weather, and the house will recede even further into the magnificent surrounding landscape.

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Section

scale 1:20

1 Dreischichtplatte Fichte 42 mm 2 Holzschindelung Lärche Streuschalung 24 mm Hinterlüftungslattung 100 mm Unterdachbahn Brettsperrholzelement Fichte, unten Sichtqualität 176 mm 3 Kupferblech unter Photovoltaikanlage 4 Raumentlüftung über Dach /Lüftungskamin 5 Binder Brettsperrholzträger 166 mm 6 Klappladen Lärche massiv, glatt 25 mm 7 Holzfenster mit Isolierverglasung 8 Decke Brettsperrholzelement Fichte beidseitig Sichtqualität 148 mm 9 Rähm Brettschichtholz 160/94 mm 10 Dreischichtplatte Fichte mit Rähm und Brettsperrholzelement verleimt 27 mm 11 Holzrost Lärche 50 mm 12 Schwelle Brettschichtholz 160/94 mm 13 Decke Brettsperrholzelement, Fichte oben Sichtqualität 166 mm 14 Stoßausbildung F 90 Dreischichtplattenstreifen in Nut verschraubt 2≈ 200/27 + 110/27 mm 15 Schwelle Lärche 200/50 mm, bei Lastspitzen Hirnholz Bitumenlage 5 mm Mörtelbett 15 mm 16 Stahlbeton 200 mm, Bitumenabdichtung Perimeterdämmung 60 mm 1 42 mm three-ply fir laminated sheeting 2 larch shingles 24 mm open boarding 100 mm battens and ventilated cavity roof sealing layer 176 mm laminated fir cross-boarded element fair faced on underside 3 copper sheeting beneath photovoltaic panels 4 roof ventilation opening 5 166 mm laminated cross-boarded truss 6 25 mm larch folding shutter with smooth surface 7 wood casement with double glazing 8 148 mm laminated fir cross-boarded floor element fair faced on both sides 9 94/160 mm laminated timber top rail 10 27 mm fir three-ply laminated board adhesive fixed to top rail and lam. boarded element 11 50 mm larch grating 12 94/160 mm laminated timber bottom rail 13 166 mm laminated fir cross-boarded floor element, fair faced on top 14 junction (1 ½-hr. fire resistance): 2≈ 200/27 + 110/27 mm three-ply strips screw fixed in groove 15 200/50 mm larch threshold; end grain for heavy loads 5 mm bitumen damp-proof course 15 mm bed of mortar 16 200 mm reinforced-concrete wall bituminous layer 60 mm insulation to outer wall

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Projektbeteiligte und Hersteller • Design and Construction Teams

Seite 70 / page 70 Gewerbezentrum im Bergell Trade Centre in Bergell

Seite 78 / page 78 Betriebsrestaurant in Ditzingen Company Cafeteria in Ditzingen

Val Torta 250A CH – 7603 Vicosoprano

Johann-Maus-Str. 2 D –71254 Ditzingen

• Bauherr / Client: Punto Bregaglia AG, CH – Vicosoprano • Architekten, Bauleitung / Architects, Construction management: Studio Maurizio, CH – Maloja www.studiomaurizio.ch • Tragwerksplaner / Structural engineers: Ivo Diethelm Ingenieurbüro für Holzbauten, CH – Gommiswald • Haustechnik / Mechanical services: Luca Giovanoli, CH – St. Moritz [email protected]

• Bauherr / Client: Trumpf Immobilien GmbH + Co. KG, D – Ditzingen • Architekten / Architects: Barkow Leibinger Architekten, D – Berlin • Projektleiter / Project architect: Lukas Weder • Mitarbeiter / Team: Jason Sandy, Johanna Doherty, Klaus Reintjes (Entwurf) Philipp Heidemann, Caspar Hoesch, Mathias Oliva y Hausmann, Christina Möller, Dagmar Pelger, Jason Sandy • Tragwerksplaner / Structural engineers: Werner Sobek Ingenieure, D – Stuttgart • Bauleitung / Construction management: Gassmann + Grossmann, D – Stuttgart • Haustechnik / Mechanical services: Krebs Ingenieure, Ditzingen • Elektroplaner / Electrical planning: IBB Ingenieure, D – Ditzingen • Klimakonzept, Energiekonzept / Climatology concept, Energy concept: Transsolar Energietechnik GmbH, D – Stuttgart • Landschaftsplaner / Landscape planning: Büro Kiefer, D – Berlin • Lichtplanung / Lighting design: Bartenbach LichtLabor GmbH, A – Innsbruck

Seite 74 / page 74 Verwaltungsgebäude in Dornbirn Administration Building in Dornbirn

Seite 86 / page 86 Erweiterung Fachhochschule in Kuchl Extension to the University of Applied Sciences in Kuchl Markt 136 A – 5431 Kuchl • Bauherr / Client: Weco FH Holztechnikum GmbH, A – Kuchl • Architekten / Architects: Dietrich Untertrifaller Architekten ZT GmbH, A – Bregenz www.dietrich.untertrifaller.com • Projektleiter / Project architects: Bernhard Breuer, Peter Nußbaumer • Mitarbeiter / Team: Björn Diehl, Svenja Hohenreuther, Felix Kruck, Sven Meller • Tragwerksplaner (Holz) / Structural engineers (Timber): Kurt Pock, A– Lienz; www.holz-tragwerk.at • Tragwerksplaner (Beton) / Structural engineers (Concrete): Beto Gaderer Tiefbau GmbH, A – Mondsee; www.beto-gaderer.at • Bauleitung / Construction management: SABAG Salzburger Bauträger GmbH, A – Salzburg, www.sabag.at

Seite 94 / page 94 Bibliothek in Vennesla Library in Vennesla Venneslamoen, Bruvegen 1 4700 Vennesla, N – 4701 Vennesla • Bauherr / Client: Kommune Vennesla, N • Architekten / Architects: Helen & Hard, N – Stavanger www.hha.no • Mitarbeiter / Team: Reinhard Kropf, Siv Helene Stangeland, Håkon Minnesjord Solheim, Randi Augenstein, Njål Undheim, Caleeb Reed • Tragwerksplaner, Haustechnik, Elektroplaner / Structural engineers, Mechanical services, Electrical planning: Rambøll, N – Kristiansand www.ramboll.no Moelven, N – Moelv www.moelven.no • Bauleitung / Construction management: Aslak Wegge, N – Vennesla [email protected] • Landschaftsplaner / Landscape planning: Helen & Hard, N – Stavanger www.hha.no

Färbergasse 17 B A – 6850 Dornbirn • Bauherr / Client: Cree GmbH, A – Bregenz www.creebyrhomberg.com • Architekten / Architects: Architekten Hermann Kaufmann ZT GmbH, A – Schwarzach www.hermann-kaufmann.at • Projektleiter / Project architect: Christoph Dünser • Mitarbeiter / Team: Benjamin Baumgartl, Guillaume E. Weiss, Stefan Hiebeler, Michael Laubender • Tragwerksplaner / Structural engineers: merz kley partner, A – Dornbirn www.mkp-ing.com • Interdisziplinäres Forschungsteam / Interdisciplinary research team: Cree GmbH, A – Bregenz Wiehag GmbH, A – Altheim TU Graz, A Arup GmbH, D – Berlin • Bauleitung, Kostenplanung / Construction management, quantity surveyors: Cree GmbH, A – Bregenz www.creebyrhomberg.com • HLS / Building services: EGS-Plan Ingenieurgesellschaft für Energie-, Gebäude- und Solartechnik mbH, D – Stuttgart, www.egs-plan.de • Elektroplaner / Electrical planning: Ingenieurbüro Brugger, A –Thüringen www.ib-brugger.com

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Seite 90 / page 90 Labor für Wasserwesen in Neubiberg Laboratory for Water Management in Neubiberg Werner-Heisenberg-Weg 39 D – 85579 Neubiberg Seite 82 / page 82 Schulmensa in München School Refectory in Munich Fürstenriederstr. 159 /159a D – 81337 München • Bauherr / Client: Landeshauptstadt München, D • Architekten / Architects: Schankula Architekten / Diplomingenieure, D – München Vorplanung mit Kontor2, D – München • Mitarbeiter / Team: Sebastian Pint • Tragwerksplaner / Structural engineers: Grad Ingenieurplanungen, D – Ingolstadt • Haustechnik / Mechanical services: TGA Consulting Kulle & Hofstetter, D – München • Elektroplaner / Electrical planning: Baureferat LH München H6, D • Landschaftsplaner / Landscape planning: Waltraud Götzfried Garten- und Landschaftsarchitektin, D – München

• Bauherr / Client: Staatliches Bauamt München I, D www.stbam1.bayern.de • Architekten / Architects: Brune Architekten, D – München www.brune-architekten.de • Projektleiter / Project architect: Carolin Wittenbeck • Mitarbeiter / Team: Carolin Wittenbeck, Sören Damm, Eva Pigulla • Tragwerksplaner / Structural Engineers: Behringer Ingenieure, D – München www.behringer-ingenieure.de • Bauleitung / Construction management: Heinz Hugler • HLS / Building services: IB Ottitsch, D– München; www.ottitsch.de • Elektroplaner / Electrical planning: IG Kammermeier, D – München www.ig-kammermeier.de • Bauphysik / Building physics: IB Baumgartner, D – München www.ing-baumgartner.de

Seite 98 / page 98 Museum in Sabres Museum in Sabres Marquèze F – 40630 Sabres • Bauherr / Client: Parc Naturel Régional des Landes de Gascogne, F – Belin-Beliet • Architekt / Architect: Bruno Mader, F – Paris • Mitarbeiter / Assistant: Michael Guzy • Bauleitung / Construction management: Guy Escoubet, Rémy Tarricq, F – Mont de Marsan • Tragwerksplaner / Structural engineers: 3B Bet Batut, F – Montauban (Holz / Timber); OTCE Aquitaine, F – Saint Pierre du Mont (Beton /Concrete) • Haustechnik, Elektroplaner / Mechanical services, Electrical planning: Louis Choulet, F – Clermont Ferrand • Umweltberatung / Environmental consultant: Architecture & Développement, F – Paris • Ökonomie / Economy: MDETC, F – Paris • Landschaftsplaner / Landscape planning: Acanthe-Mutabilis, F – Paris

Seite 104 / page 104 Konzertsaal in L’Aquila Concert Hall in L’Aquila Im Park des Kastells I – 67100 L‘Aquila • Bauherr / Client: Provincia Autonoma di Trento, I • Architekten / Architects: Renzo Piano Building Workshop, F– Paris www.rpbw.com Atelier Traldi, I – Mailand www.alessandrotraldi.com • Projektleiter / Project architect: Paolo Colonna • Mitarbeiter / Team: Christophe Colson, Yiorgos Kyrkos • Tragwerksplaner / Structural engineers: Favero e Milan Ingegneria S.p.a., I – Mirano; www.favero-milan.com • Akustikplanung / Acoustic planning: Müller-BBM GmbH, D – München www.muellerbbm.de • Landschaftsplaner / Landscape planning: Franco Giorgetta, I – Mailand • Grafik / Graphic: Studio Origoni & Steiner Architetti, I – Mailand • Holzzertifizierung / Wood certification: Ivalsa cnr, I – San Michele all’Adige www.ivalsa.cnr.it • Brandschutz / Fire protection: GAE Engineering S.r.l., I – Turin www.gaeengineering.com • Sicherheitstechnik / Security: New Engineering S.r.l.; I – Trient www.new-engineering.it

Seite 108 / page 108 Theater- und Konzerthaus in Kristiansand Theatre and Concert Hall in Kristiansand Sjølystveien 2 N – 4610 Kristiansand • Bauherr / Client: Kilden Teater- og Konserthus IKS, N – Kristiansand • Architekten / Architects: ALA Architects Ltd., FIN – Helsinki www.ala.fi SMS Arkitekter AS, N – Kristiansand www.sms-as.no

• Projektleiter / Project architects: Juho Grönholm, Antti Nousjoki, Janne Teräsvirta, Samuli Woolston (ALA Architects) Erik Sandsmark (SMS Arkitekter) • Mitarbeiter / Team: Pekka Sivula, Niklas Mahlberg, Sami Mikonheimo, Auvo Lindroos, Aleksi Niemeläinen, Pauliina Rossi, Pauliina Skyttä, Jani Koivula, Erling Sommerfeldt, Tomi Henttinen, Harri Ahokas, Anniina Koskela (ALA Architects) Wenche Waage, Eirin Zachariassen, Thor Helle, Jan T. B. Grønningsæter, Hanne Alnæs (SMS Arkitekter), Annette Upsahl (Spiss arkitektur og plan AS), Johan Koren Hauge (Basis arkitekter AS) • Tragwerksplaner / Structural engineers: WSP Multiconsult AS, N – Kristiansand www.multiconsult.no • Bauleitung / Construction management: Kilden Teater- og Konserthus IKS, N – Kristiansand; www.kilden.com • Projektsteuerung / Project management: Faveo Management AS, N – Oslo www.faveoprosjektledelse.no • Holzbauentwicklung / Timber construction Development: Trebyggeriet AS, N – Kristiansand Sigbjørn Daasvatn www.trebyggeriet.no • CAD-Modellierung Holzwand / CAD-modelling wooden wall: designtoproduction Gmbh, CH – Zürich Fabian Scheurer www.designtoproduction.ch • Tragwerksplaner Holzwand / Structural engineers wooden wall: SJB Kempter Fitze AG, CH – St. Gallen Franz Tschümperlin; www.sjb.ch • Holzbau, Beratung / Timber construction, Consultant: Blumer-Lehmann AG, CH – St. Gallen www.lehmann-Itc.com • Haustechnik / Mechanical services: Sweco Grøner, N – Kristiansand www.sweco.no • Elektroplaner / Electrical planning: Cowi AS, N – Kristiansand www.cowi.no • Akustikplanung Konzerthalle Acoustic planning concert hall: Arup Group Limited, GB – London www.arup.com • Akustikplanung (alle restlichen Räume) Acoustic planning (all other spaces): Brekke & Strand Akustikk AS, N – Oslo www.bs-akustikk.no • Technischer Ausbau Theater / Technical design theatre: Theatre Projects Consultants, GB – London; www.tpcwordl.com • Lichtplanung / Lighting design: Punavuoridesign Oy, FIN – Helsinki www.punavuoridesign.com • Landschaftsplaner / Landscape planning: Grønn Strek AS, N – Kristiansand www.gronnstrek.no

Seite 114 / page 114 Bambuspavillon Expo Schanghai Bamboo Pavilion for the Expo Shanghai

Seite 125 / page 125 Besucherzentrum in Preston Visitor Centre in Preston GB – PR5 0UE Preston

• Idee, Konzept, Entwicklung / Idea, concept, design: Markus Heinsdorff, D – München • Organisation, Realisierung / Organisation, implementation: MUDI Architekten RC – Schanghai Tongji Universität Schanghai, RC • Tragwerksplaner / Structural engineers: Mike Sieder VariCon, TU München, D schlaich bergermann und partner, beratende Ingenieure im Bauwesen, D – Stuttgart, Knut Göppert

• Bauherr / Client: Lancashire Wildlife Trust • Architekten / Architects: Adam Khan Architects, GB – London www.kahnarchitecture.com • Mitarbeiter / Team: David Charlton, Tomohiro Fujisawa, Manuel Julià, Timo Keller, Ben Kuenzel, Peter Lee, Leila Reese, Juliette Scalbert • Tragwerksplaner / Structural engineers: Price & Myers, GB – London www.pricemyers.com • Bauunternehmer/ Contractor: Mansell Construction Services Ltd, GB – Croydon www.constructingcommunities.com • Haustechnik, Elektroplaner Mechanical services, Electrical planning: Max Fordham LLP, GB – London www.maxfordham.com • Kostenplanung / Quantity surveyor: Jackson Coles LLP, GB – London www.jacksoncoles.co.uk

Seite 120 / page 120 Besucherzentrum Kosterhavet Visitor Centre Kosterhavet Ekenäs, Sydkoster, Strömstad kommun S – Ekenäs • Bauherr / Client: Naturvårdsverket, Anders Bergquist Länsstyrelsen i Västra Götalands Län, Anders Tysklind • Architekten / Architects: White arkitekter, S – Göteborg www.white.se • Mitarbeiter / Team: Ulla Antonsson, Mattias Lind, Agne Revellé, Magnus Bunner, Magnus Gustavsson, Anders keflo, Mathias Nilsson, Pär Andreasson, Anna Graaf, Karin Sjödin, Andreas Laessker • Tragwerksplaner / Structural engineers: ELU, S – Göteborg; www.elu.se • Bauleitung / Construction management: Ramböll Sverige • Landschaftsplaner / Landscape planning: White arkitekter, S – Göteborg www.white.se • Elektroplaner / Electrical planning: Oveko Elkonsult, S – Göteborg www.oveko.se • Akustikplanung / Acoustic planning: WSP Sverige, S – Göteborg www.wspgroup.se • HLS-Planung / Building services: DELTAte, S – Göteborg; www.deltate.se • Brandschutz / Fire protection: Bengt Dahlgren, S – Göteborg www.bengtdahlgren.se

Seite 129 / page 129 Gemeindezentrum in St. Gerold Community Centre in St Gerold Faschinastraße 100 A – 6722 St. Gerold • Bauherr / Client: Gemeinde St. Gerold, A • Architekten / Architects: Cukrowicz Nachbaur Architekten, A – Bregenz • Projektleiter / Project architect: Stefan Abbrederis • Mitarbeiter / Team: Michael Abt, Christian Schmölz • Tragwerksplaner / Structural engineers: M+G Ingenieure, A – Feldkirch • Bauleitung / Construction management: Albrecht Bau- und Projektmanagement GmbH, A – Dornbirn • Haustechnik / Mechanical services: TB Werner Cukrowicz, A – Lauterach • Elektroplaner / Electrical engineers: Elmar Lingg, A – Schoppernau • Bauphysik / Building physics: Bernhard Weithas, A – Hard • Landschaftsplanung /Landscape planning: Cukrowicz Nachbaur Architekten, A – Bregenz

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Seite 134 / page 134 Kindergarten in Bizau Kindergarten in Bizau Kirchdorf 340 A – 6874 Bizau • Bauherr / Client: Gemeinde Bizau, A www.bizau.at • Architekt / Architect: Bernardo Bader, A – Dornbirn www.bernardobader.com • Projektleiter / Project architect: Sven Matt • Tragwerksplaner / Structural engineers: merz kley partner, A – Dornbirn [email protected] • Bauleitung / Construction management: Jürgen Haller, A – Mellau www.juergenhaller.at • Ausschreibung / Tendering: Thomas Marte, A – Dornbirn [email protected] • Haustechnik / Mechanical Services: E-Plus, A – Egg; www.e-plus.at • Elektroplaner / Electrical planning: Meusburger Willi Ingenieurbüro für Elektrotechnik, A – Bezau www.elektrowilli.at

Pirmin Jung Ingenieure für Holzbau AG, D – Rain www.pirminjung.ch • Bauphysik / Building physics: Stadlin Bautechnologie, CH – Buchs • HLKS Konzeptplanung / HVAC conceptualisation: Waldhauser Haustechnik AG, CH-Münchenstein www.waldhauser-hermann.ch • Elektroplaner / Electrical planning: Inelplan AG, CH – Walenstadt www.inelplan.ch • Sanitärplaner / Sanitary engineering: Technoplan Sargans AG, CH – Sargan www.tps-sargans.ch • Heizungs- und Lüftungsplaner / Heating and ventilation concept: Kalberer + Partner AG, CH – Bad Ragaz www.kapa.ch • Brandschutzkonzept / Fire protection concept: Braun Brandsicherheit AG, CH – Winterthur; www.braun-bs.ch • Landschaftsarchitektur / Landscape planning: Engeler Freiraumplanung AG, CH – Wil www.engeler-planung.ch

A – 6942 Krumbach

Seite 150 / page 150 Ferienhaus in Kumamura Cabin in Kumamura

Am Kaiserstrand 15 A – 6911 Lochau

Pizolstraße CH – 7320 Sargans • Bauherr / Client: Hochbauamt Kanton St. Gallen, CH www.hochbau.sg.ch • Architekten / Architects: Blue Architects, CH – Zürich www.bluearchitects.com Ruprecht Architekten, CH – Zürich www.rupprecht-architekten.de • Projektleitung / Project architect: Eva Herren • Mitarbeiter / Team: Thomas Hildebrand, Rafael Ruprecht, Reto Giovanoli, Marcel Baumann, Massimo Della Corte, Katrin Pfäffli, Diana Zenklusen • Tragwerksplaner / Structural engineers: Walt+Galmarini, CH – Zürich www.waltgalmarini.com • Baumanagement / Building management: Ghisleni Planen Bauen GmbH, CH – St Gallen; www.ghisleni.ch • Holzbau Fassade und Ausbauplanung / Timber facades and fitout:

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• Architekten / Architects: Jensen & Skodvin, N – Oslo • Projektleiter / Project architect: Jan Olav Jensen • Mitarbeiter / Team: Børre Skodvin, Torstein Koch, Thomas Knigge, Torunn Golberg, Sigrid Moldestad, Helge Lunder • Tragwerksplaner / Structural engineer: Finn Erik Nilsen, N – Oslo • Bauleitung / Construction management: Christie & Opsahl A/S, N – Molde • Haustechnik, Elektroplaner, Landschaftsplaner / Mechanical services, Electrical planning, Landscape planning: Jensen & Skodvin, N – Oslo

Seite 155 / page 155 Einfamilienhaus in Krumbach House in Krumbach

Seite 142 / page 142 Badehaus in Lochau Bathhouse in Lochau

Seite 138 / page 138 Sportzentrum in Sargans Sports Centre in Sargans

• Bauherr / Client: Catriona and John Dodsworth, Joanna and Jon Emery • Architekten / Architects: ACME, GB – London www.acme.ac • Mitarbeiter / Team: Karoline Markus, Nerea Calvillo, Chris Yoo • Tragwerksplaner / Structural engineers: Adams Kara Taylor (AKT), GB – London www.akt-uk.com • Haustechnik, Nachhaltigkeit / Mechanical services, sustainability: Hoare Lea Consulting Engineers, GB – London; www.hoarelea.com • Kostenplanung / Quantity surveyor: Philip Panks & Partners, GB – Norwich www.philippank.co.uk • Landschaftsplaner / Landscape planning: ACME, GB – London

• Bauherr / Client: Roland Pircher • Architekten / Architects: Lang+Schwärzler, A – Bregenz • Mitarbeiter / Team: Carmen Hernandez-Arcas • Tragwerksplaner / Structural engineers: Hagen-Huster ZT GmbH, A – Bregenz www.hagen-huster.at • Bauleitung / Construction management: Gernot Thurnher, A – Feldkirch [email protected] • Haustechnik / Mechanical services: Fa. Stolz, A – Feldkirch • Elektroplaner / Electrical planning: Hecht Licht- und Elektroplanung, A – Rankweil; [email protected]

Kumamoto Prefecture J – Kumamura • Bauherr / Client: Kumamura Forestry Association, J • Architekten, Projektleiter / Architects, Project architects: Sou Fujimoto Architects, J – Tokio • Mitarbeiter / Team: Hiroshi Kato • Tragwerksplaner / Structural engineers: Jun Sato Structural Engineering, J – Tokio • Lichtplanung / Lighting design: Sirius Lighting Office, USA – Northbrook • Generalunternehmer / Main coordinating contractor: Tanakagumi Construction Co., Ltd., J – Odawara www.odawara-tanakagumi.co.jp Civil Engineering Division, Toshihiko Shiraki

• Bauherr / Client: Familie Bader, A – Krumbach • Architekten / Architects: Bernardo Bader Architekten, A – Dornbirn www.bernardobader.com • Projektleiter / Project architects: Bernardo Bader, Sven Matt • Mitarbeiter / Team: Joachim Ambrosig, Philipp Bechter • Tragwerksplaner / Structural engineers: PlanDREI Statikbüro ZT GmbH, A – Andelsbuch www.plandrei.at • Bauleitung / Construction management: Bernardo Bader Architekten, A – Dornbirn www.bernardobader.com

Seite 160 / page 160 Wohnhaus auf der IBA in Hamburg IBA Apartment Building in Hamburg Am Inselpark 13, D – 21109 Hamburg Wilhelmsburg

Seite 146 / page 146 Ferienhaus Hunsett Mill in Norfolk Holiday Home Hunsett Mill in Norfolk Hunsett Mill, Chapel Field Road GB – NR12 9EL Stalham, Norfolk

Seite 152 / page 152 Hotel in Valldal Hotel in Valldal Brutigard N – Valldal • Bauherr / Client: Knut Slinning, N – Valldal

• Bauherr / Client: Engel & Völkers Development D – Hamburg • Architekten (Wettbewerbsentwurf) / Architects (Design competition): Adjaye Associates, GB – London www.adjaye.com • Projektleiter / Project architect: Mansour El-Khawad • Mitarbeiter / Team: Katherine Gowman, Roman Piontkowski, Mark van der Net • Architekten (Entwurfsplanung) / Architects (Detailed design): Planpark Architekten, D – Hamburg www.planpark-architekten.de

Seite 164 / page 164 Mima Haus – Modulares Fertighaus aus Portugal A Modular Structure made in Portugal

Seite 172 / page 172 Doppelhaus in Sistrans Semi-detached Houses in Sistrans Puitnegg 533 a, b A – 6073 Sistrans

P – Portugal • Bauherr / Client: verschiedene Privatpersonen / several private clients • Architekten / Architects: Mário Sousa & Marta Brandão P – Viana do Castelo www.mimahousing.com • Bauleitung / Construction manager: LusoConcept, P – Paredes www.lusoconcept.pt • Mitarbeiter / Team: Pedro Matos • Tragwerksplaner / Structural Engineers: Cividaco – Engenharia e Serviços, P – Viana do Castelo www.cividaco.pt • Softwaretechnik / Software Engineering: Miguel Matos, P – Viana do Castelo www.mimahousing.com • Elektroplanung, Haustechnik / Electrical Planning / Mechanical Services: Cividaco – Engenharia e Serviços, P – Viana do Castelo www.cividaco.pt

• Bauherr, Projektleiter Client, Project Architect: Reinhold Hammerer • Architekten / architects: Hammerer ztgmbh architekten, A – Innsbruck • Mitarbeiter / Team: Stefan Knabel, Andreas Hausbacher • Tragwerksplaner / Structural engineers: a+w architektur+wohnen KG, A – Mils • Bauleitung / Construction management: Reinhold Hammerer, Stefan Knabel • Haustechnik / Mechanical services: Drexel & Weiss, A – Wolfurt • Elektroplaner / Electrical planning: Elektro Lentner, A – Kolsass • Lichtplanung / Lighting design: Akzente Lichtsysteme GmbH, A – Innsbruck

Herbartstraße 10, 12, 14, 16 D – 91522 Ansbach

• Projektleiter / Project architect: James Eidse • Mitarbeiter / Team: Tyler Brown, Matthew Bunza, Thomas Schroeder, Luke Stern, Peter Suter • Tragwerksplaner / Structural engineers: AnnaLisa Meyboom, CDN – Vancouver • Bauleitung / Construction management: Peter Hargraves, CDN – Winnipeg www.sputnikarchitecture.com • Holzkonstruktion / Timber construction: Birchland Plywood, CDN – Thessalon www.birchlandplywood.com

Seite 192 / page 192 Olpererhütte in den Zillertaler Alpen Olperer House in the Zillertal Alps Seite 186 / page 186 Notunterkünfte in Iwaki Emergency Housing in Iwaki 162 Häuser, Iwaki 36 Häuser, Aizuwakamatsu J – Fukushima Prefecture

Seite 176 / page 176 Energieeffizienter geförderter Wohnungsbau in Ansbach Energy-efficient Subsidised Housing in Ansbach

Seite 168 / page 168 Wohnhaus in London Residence in London

• Architekten / Architects: Tegnestuen Vandkunsten, DK – Kopenhagen • Projektleiter / Project architect: Jan Albrechtsen • Mitarbeiter / Team: Jens Thomas Arnfred, Pernille Schyum Poulsen, Jens Kristian Seier (Wettbewerb, Ausführung / Competition, realisation) • Tragwerksplaner / Structural engineers: Aicon A/S, DK – Frederiksberg • Bauleitung, Haustechnik, Elektroplaner Construction management, Mechanical services, Electrical planning: Aicon A/S, DK – Frederiksberg • Landschaftsplaner / Landscape planning: Tegnestuen Vandkunsten, DK – Kopenhagen

• Bauherr / Client: Fukushima Prefecture Emergency Temporary Housing, J • Architekten / Architects: Kunihiro Ando + Satoyama Architecture Laboratory, J – Tsukuba satoyama-archi.co.jp • Bauträger / Developer: Fukushima Construction Association, J • Holzbau / Timber construction: Sakuma construction • Aufbauunterstützung / Construction support: Okuaizu IORI Club • Holzlieferant / Wood supplier: Nakagawa Cedar Sales Association

• Bauherr / Client: Joseph-Stiftung Bamberg, Kirchliches Wohnungsbauunternehmen, D www.joseph-stiftung.de

Dornauberg 110 A – 87104 Finkenberg • Bauherr / Client: DAV Deutscher Alpenverein • Architekten / Architects: Architekten Hermann Kaufmann, A – Schwarzach • Mitarbeiter / Team: Claudia Greußing, Julia Nägele-Küng, Gerold Hämmerle • Bauleitung / Construction management: Ernst Pfeifer, A – Gaschurn • Tragwerksplaner / Structural engineers: Merz, Kaufmann Partner, A – Dornbirn • Haustechnik, Elektroplaner / Mechanical dervices, Electrical planning: Walter Ingenieure, D – Velburg

Die Nennung der Projektbeteiligten und der Hersteller erfolgt nach Angabe der jeweiligen Architekten. Details of design and construction teams are based on information provided by the respective architects.

75a De Beauvoir Road GB – London N1 • Bauherr / Client: Ed Reeve, London • Architekten / Architects: Adjaye Associates, GB – London • Mitarbeiter / Team: Rashid Ali, Yohannes Bereket, Candida Correa de Sa, Nikolai Delvendahl, Cornelia Fischer-Ekhorn • Tragwerksplaner / Structural Engineers: Eurban Construction, GB – London • Innenraumgestaltung / Interior Design: Elizabeth Macleod, GB – London

Seite 188 / page 188 Schutzdächer in Winnipeg Shelters in Winnipeg Seite 180 / page 180 Wohnsiedlung in Kvistgård Housing Development in Kvistgård Lergravsvej 8–14 DK – Kvistgård • Bauherr / Client: Bedre Billigere Boliger, DK – Kopenhagen

Red River CDN – Winnipeg, Manitoba • Bauherr / Client: The Forks Renewal Corporation, CDN – Winnipeg • Architekten / Architects: Patkau Architects Inc., CDN – Vancouver www.patkau.ca

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Bildnachweis • Picture Credits

Fotos, zu denen kein Fotograf genannt ist, sind Architektenaufnahmen, Werkfotos oder stammen aus dem Archiv DETAIL. Trotz intensiven Bemühens konnten wir einige Urheber der Abbildungen nicht ermitteln, die Urheberrechte sind jedoch gewahrt. Wir bitten in diesen Fällen um entsprechende Nachricht. Sämtliche Zeichnungen in diesem Werk stammen aus den Zeitschriften DETAIL und DETAIL Green. Photographs not specifically credited were taken by the architects or are works photographs or were supplied from the DETAIL archives. Despite intensive endeavours we were unable to establish copyright ownership in just a few cases; however, copyright is assured. Please notify us accordingly in such instances. All drawings were originally published in DETAIL and DETAIL Green.

Seite /page: 8 links, 9, 33 oben, 37, 38 oben, 69 Christian Schittich, D – München Seite /page: 8 rechts, 12 oben, 13 links oben Matteo Thun, I – Mailand

Seite /page: 48 unten Stefan Müller-Naumann, D – München Seite /page: 50 Lignatur AG, CH – Waldstatt Seite /page: 52 Martin Mohrmann, D – Eutin

Seite /page: 10, 11 Vigilus Residence, I – Vigiljoch

Seite /page: 53 links Axel Eisenblatter, D – Siegburg

Seite /page: 12 unten Tiziano Sartori, I – Vicenza

Seite /page: 53 rechts Kurt Schwaner, D – Biberach

Seite /page: 13 rechts oben Frahm /arturimages, D – Berlin

Seite /page: 54 Markus Zumoberhaus, CH – Meggen

Seite /page: 13 unten Paul Warchol, USA – New York

Seite /page: 56, 57 links, 59 unten Didier Boy de la Tour, CH – Lausanne

Seite /page: 14 oben Sabine Drey, D – München

Seite /page: 57 rechts, 58, 59 oben, 60 Blumer-Lehmann AG, CH – Gossau

Seite /page: 14 unten Robert Fleischauderl, A – Innsbruck

Seite /page: 62, 66 links oben, 66 mitte oben Angela Lamprecht /Hermann Kaufmann ZT GmbH, A – Schwarzach

Seite /page: 7, 15 links, 16 oben, 17, 19, 26, 82, 85 unten, 115 –119, Frank Kaltenbach, D – München Seite /page: 15 rechts, 16 unten ICD/ITKE, D – Stuttgart Seite /page: 18 Roland Halbe, D – Stuttgart Seite /page: 20, 21, 22, 129 –133 Hanspeter Schiess, CH –Trogen Seite /page: 25 Roland Pawlitschko, D – München Seite /page: 27– 29 Huber & Sohn GmbH & Co.KG Seite /page: 33 – 36 Dennis Gilbert, GB – London Seite /page: 38 NVO, D – München Seite /page: 39 links RO&AD, NLI – Middelburg/ Bergen op Zoom

Seite /page: 63, 64 links oben, 66 rechts oben Darko Todorovic /Cree GmbH, A – Bregenz Seite /page: 64 rechts oben, 64 links unten, 65 Hermann Kaufmann ZT GmbH, A – Schwarzach Seite /page: 70 –73 Renato Maurizio, CH – Maloja Seite /page: 74, 75, 77 Cree GmbH, AT– Dornbirn

Seite /page: 134 –137, 155 unten, 157 unten, 158, 159 Adolf Bereuter, A – Dornbirn Seite /page: 138, 139, 140 oben Roman Keller, CH – Zürich Seite /page: 145 Thomas Madlener, D – München Seite /page: 146, 147 mitte, 147 unten, 148, 149 Cristobal Palma, RCH – Santiago Seite /page: 160, 161 Jochen Stüber Objektfotografie, D – Hamburg Seite /page: 162, 163 Christian Lohfink, D – Hamburg Seite /page: 168 –171 Ed Reeve, GB – London Seite /page: 164, 165, 166, 167 drittes von oben, 167 viertes von oben Jose Campos, P – Porto Seite /page: 167 erstes von oben, 167 zweites von oben Pedro Matos, P – Lissabon Seite /page: 176, 178, 179 Sebastian Schels, D – München Seite /page: 181, 182 unten, 184, 185 Adam Mørk, DK – Kopenhagen Seite /page: 5, 186, 187 Sadamu Saito, J – Tsukuba Seite /page: 188 –191 James Dow, CDN – Alberta

Seite /page: 78, 79, 80, 81 David Franck, D – Ostfildern Seite /page: 87 rechts oben FHS (FH Salzburg) Seite /page: 90, 92, 93 Zooey Braun, D – Stuttgart

Rubrikeinführende Aufnahmen • Full-page plates:

Seite /page: 39 rechts Finnforest, D – Bremen

Seite /page: 94 – 96 Emile Ashley, NO – Stavanger

Seite /page: 7:

Seite /page: 40 Holzforschung Austria /Grüll

Seite /page: 98 –103 Gaston Bergeret, F – Paris

Seite /page: 42 Roger Frei, CH – Zürich

Seite /page: 104 –106 Marco Caselli Nirmal, I – Ferrara

ICD/ITKE-Forschungspavillon 2011 / ICD/ITKE-Research Pavilion 2011 Architekten /Architects: Universität Stuttgart / University of Stuttgart, ICD Prof. Achim Menges und / and ITKE Prof. Jan Knippers Fotograf /Photographer: Frank Kaltenbach

Seite /page: 43 GheiGlas /Karsten Oelmann

Seite /page: 108 –110, 113, 150, 151 Iwan Baan, NL– Amsterdam

Seite /page: 69:

Seite /page: 44, 47 unten Bernd Borchardt, D – Berlin

Seite /page: 111 unten links designtoproduction, CH – Zürich

Seite /page: 45, 86, 88, 89, 142–144, 172 –175 Bruno Klomfar, A – Wien

Seite /page: 111 unten rechts, 112 Trebyggeriet, NL– Hornnes

ICD/ITKE-Forschungspavillon 2010 / ICD/ITKE-Research Pavilion 2010 Architekten /Architects: Universität Stuttgart / University of Stuttgart, ICD Prof. Achim Menges und / and ITKE Prof. Jan Knippers Fotograf /Photographer: Christian Schittich

Seite /page: 46 oben Pietro Savorelli, Seite /page: 46 unten Stefan Müller, D – Berlin Seite /page: 47 oben Roland Krauss, A – Wien

200

Seite /page: 114 Tong Ling Feng, RC – Schanghai Seite /page: 120, 121, 123, 124 ke E:son Lindman, S – Stockholm Seite /page: 125 –128 Ioana Marinescu, GB – London

Cover • Cover: Konzertsaal in L’Aquila / Concert Hall in L’Aquila Architekten /Architects: Renzo Piano Builing Workshop, Paris und / and Atelier Traldi, Madrid Fotograf /Photographer: Marco Caselli Nirmal, I – Ferrara

Holz kann mit positiven Eigenschaften und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in verschiedener Hinsicht punkten: Es erfüllt die ganzheitlichen Bewertungskriterien des nachhaltigen Bauens, es eignet sich für den Außenraum, anspruchsvolle Konstruktionen und Fassaden ebenso wie im Innenbereich, es ermöglicht kurze Bauzeiten, ist verhältnismäßig kostengünstig und als vertrautes Material mit sinnlicher Ausstrahlung gleichermaßen beliebt bei Bauherren wie Architekten. Selbst die hohen Schall- und Brandschutzanforderungen im mehrgeschossigen Wohnungsbau sind heute auch mit Holz erreichbar. So entwickelt sich dieser traditionelle Baustoff mehr und mehr zum wegweisenden Material der Zukunft, das baukonstruktiv neben der »reinen« Lösung auch Misch- und Verbundkonstruktionen zulässt. »Best of Detail Holz« bündelt die Highlights aus DETAIL zum Material Holz. Die Publikation bietet neben der theoretischen Basis einen umfangreichen Projektteil, der vom Experiment bis zum ausgeklüngelten Detail jede Menge Inspirationen und konstruktive Lösungsbeispiele liefert.

With its positive qualities and wide range of applications, wood excels in several areas: It meets the holistic evaluation criteria of sustainable construction and is perfect for outdoor use in sophisticated designs and facades, as well as for use in interiors. It enables short construction times, is relatively inexpensive and both builders and architects alike appreciate its sensuous charm and familiarity. Even today’s high standards for acoustic insulation and fire safety in multistorey buildings can be met by wood. These outstanding qualities are increasingly turning this traditional construction material into one of the most sought-after materials for innovative projects of the future, while its structural design potential, combined with a “pure” solution, allows the building of mixed and composite structures. “Best of Detail Wood” brings together highlights from DETAIL about wood as a material. Besides a theoretical basis, the publication also offers a comprehensive section on projects, ranging from experiments to elaborate details, which provides abundant inspiration and examples of successful architectural design using wood.

Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG, München www.detail.de

ISBN 978-3-95553-214-7

9 783955 532147