Hoch bauen mit Holz: Technologie, Material, Anwendung 9783035604788, 9783035604740

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HOCH BAUEN MIT HOLZ

Wir danken unseren Unterstützern, die diese Publikation ermöglicht haben Binational Softwood Lumber Council – www.softwoodlumber.org Cree – www.creebyrhomberg.com Forest and Wood Products Australia – www.fwpa.com.au Forestry Innovation Investment – www.bcfii.ca reThink Wood Initiative – www.rethinkwood.com

HOCH BAUEN MIT HOLZ TECHNOLOGIE, MATERIAL, ANWENDUNG MICHAEL GREEN JIM TAGGART

Birkhäuser Basel

Grafische Gestaltung, Umschlag und Satz Miriam Bussmann, Berlin Lektorat und Projektkoordination Ria Stein, Berlin Übersetzung aus dem Englischen Steffen Walter, Falkensee bei Berlin (S. 8– 24) Teresa Reinhardt, Corvallis, Oregon (S. 25 – 61) Johanna Christiansen, München (S. 7, 62 – 173) Redaktion der Übersetzung Julia Ess, Berlin Herstellung Katja Jaeger, Berlin Projektkoordination für MGA | Michael Green Architecture Stuart Lodge, Vancouver Umschlagmotiv Wood Innovation and Design Centre, Prince George, Canada Umschlagfotografie Ed White, Vancouver Papier 135g/m2 Hello Fat matt 1.1 Druck und Bindung Grafisches Centrum Cuno GmbH & Co. KG, Calbe

Library of Congress Cataloging-in-Publication data A CIP catalog record for this book has been applied for at the Library of Congress. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar. 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 Werkes oder von Teilen dieses Werkes 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. Dieses Buch ist auch als E-Book (ISBN PDF 978-3-0356-0478-8; ISBN EPUB 978-3-0356-0480-1) sowie in englischer Sprache erschienen (ISBN 978-3-0356-0475-7). © 2017 Birkhäuser Verlag GmbH, Basel Postfach 44, 4009 Basel, Schweiz Ein Unternehmen von Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston Gedruckt auf säurefreiem Papier, hergestellt aus chlorfrei gebleichtem Zellstoff. TCF ∞ Printed in Germany ISBN 978-3-0356-0474-0 987654321 www.birkhauser.com

INHALT

VORWORT VON ANDREW WAUGH . . . . . . . . . . . . 7

5 GEBÄUDELEISTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

HOLZ, EIN MATERIAL UNSERER ZEIT . . . . . . . . . 8

Schallschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Brandschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Thermische Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

1 EINLEITUNG: HOLZ, NACHHALTIGKEIT UND KLIMAWANDEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Derzeitiger Waldbestand . . . . . . . . . . . . . Nachhaltige Waldbewirtschaftung . . . . . . Die Rolle der Wälder im Kohlenstoffzyklus CO2-Speicherung, Substitutionseffekt und graue Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

6 ENTWURF UND BAU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Fertigbau- und Ortbauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Integrale Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

7 DIE TECHNOLOGIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 CNC-Fertigung . . . . . Verbindungssysteme Lastabtragung. . . . . . Fazit . . . . . . . . . . . . .

GRUNDLAGEN DES HOLZGESCHOSSBAUS

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58 59 60 61

2 HÖHER BAUEN MIT HOLZ . . . . . . . . . . . . . . . 20 Warum nicht Holz? . . . . . . . . . . . . . . . . Bauvorschriften. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Staatliche Richtlinien und Marktanreize . Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3 DAS MATERIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Eigenschaften von Holz Holzwerkstoffe . . . . . . Kleber . . . . . . . . . . . . . Fazit . . . . . . . . . . . . . .

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4 KONSTRUKTIONSSYSTEME . . . . . . . . . . . . . 32 Lastpfade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lastverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Selbstzentrierendes Verhalten von Gebäuden . . . . . Auftriebskräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tragwerk und Gebäudefunktion . . . . . . . . . . . . . . . Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32 33 34 35 36 38

PROJEKTAUSWAHL 8 HOLZPLATTENSYSTEME . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Bridport House London, England . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Strandparken Hus B Sundbyberg, Schweden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Wohnungsbau Via Cenni Mailand, Italien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Woodcube Hamburg, Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Puukuokka Apartmentgebäude Jyväskylä, Finnland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

9 SKELETTBAUWEISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Earth Sciences Building Vancouver, Kanada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Tamedia-Hauptsitz Zürich, Schweiz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Bullitt Center Seattle, USA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Wood Innovation and Design Centre Prince George, Kanada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

10 HYBRIDE SYSTEME . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Wohn- und Geschäftshaus Badenerstrasse Zürich, Schweiz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 LCT One Dornbirn, Österreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Wohn- und Geschäftshaus 17–21 Wenlock Road London, England . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Treet Apartmentgebäude Bergen, Norwegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

11 NEUE VISIONEN, NEUE HÖHEN . . . . . . . . 164

Glossar der Fachbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Die Autoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Danksagung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Register der Gebäude, Namen und Orte . . . . . . . 175 Bildnachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

VORWORT

Wir leben in einer Zeit, in der Umweltfragen die Beziehung zu unserem Planeten prägen. Mit dem immer deutlicher spürbaren Klimawandel wird sich die Art und Weise, wie wir auf der Erde leben und mit ihr umgehen, notwendigerweise verändern. Eine grundlegende Veränderung in Architektur und Städtebau ist dringend erforderlich. Wir müssen das Bauen mit Holz wieder neu erlernen. Wie wir mit den Holzbautechniken des 21. Jahrhunderts hohe Gebäude in Holz realisieren können, ist entscheidend für unsere Zukunft. Diese neue Schaffensperiode der Architektur geht über den Begriff des Modernismus hinaus, hin zu einem neuen Zeitalter des Holzbaus. Holz ist der einzige Baustoff, der nachwächst und der beim Wachsen Kohlendioxid verbraucht. Die Verwendung von Holz mildert nicht nur unsere Einflussnahme auf den Planeten, sondern trägt sogar dazu bei, die Folgen der Industrialisierung des 20. Jahrhunderts rückgängig zu machen. Holzbau ist sowohl gesund für unseren Planeten als auch gesund für den Menschen. In Holzgebäuden zu leben und zu arbeiten, ist gut für Gesundheit und Seele. Es ist an der Zeit, die unwirtlichen Betonhöhlen hinter sich zu lassen und sich auf das Zeitalter des Holzes zu freuen. Es wird eine neue Architektur entstehen, wenn wir wieder lernen in Holz zu bauen. Wir stehen ganz am Anfang dieser neuen und aufregenden Epoche; das vorliegende Buch markiert den Ausgangspunkt und gibt Impulse und Inspirationen für diese spannende neue Architektur. Andrew Waugh Waugh Thistleton Architects, London August 2016

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HOLZ, EIN MATERIAL UNSERER ZEIT

Im 21. Jahrhundert steht die Architektur an einem Scheideweg: Bisher bestand kein Grund, die Überlegenheit von Beton und Stahl als Baustoffe der Wahl für Hochhäuser anzuzweifeln. Während des vergangenen Jahrzehnts sind unsere Beurteilungskriterien jedoch zunehmend komplexer geworden. Die erstmals von dem römischen Architekten Vitruv vor 2000 Jahren als Voraussetzung für ein ideales Gebäude genannten Eigenschaften der „Nützlichkeit, Festigkeit und Schönheit“ ordnen sich heute in gewaltige globale Herausforderungen ein. Die Architektur muss nun Probleme wie den Klimawandel, das Bevölkerungswachstum und die weltweite Knappheit an Wohnraum berücksichtigen. Im Frühjahr 2015 gab die in Washington, D.C., ansässige National Oceanic and Atmospheric Administration

8 | VORWORT

(NOAA) bekannt, dass der Wandel des Erdklimasystems eine neue, erschreckende Größenordnung erreicht hatte. Erstmals seit Beginn der Erfassung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre durch die NOAA an 40 über die gesamte Erde verteilten Messpunkten überschritt der Durchschnittswert dieser monatlichen Messungen 400 ppm (parts per million). Damit kam es seit Beginn der Industrialisierung vor etwa 200 Jahren zu einer Erhöhung um rund 120 ppm. Wie heute allgemein bekannt, ist der rasche Anstieg der CO2-Emissionen auf den technischen Fortschritt, das Bevölkerungswachstum und die beträchtliche Steigerung des Verbrauchs fossiler Rohstoffe zurückzuführen. Dennoch ist die Akkumulation von CO2 und anderen Treibhausgasen in der Atmosphäre kein linearer Prozess,

denn ein Anstieg von 60 ppm wurde allein in den letzten 50 Jahren verzeichnet. In den vergangenen drei Jahren kam es sogar zu einer Erhöhung um 7,5 ppm. 400 ppm markieren ein Niveau der Konzentration von CO2 in der Atmosphäre, das es auf der Erde über Millionen von Jahren nicht gegeben hat – mit gravierenden Folgen. Dr. Erika Podest, eine NASA-Wissenschaftlerin, die zum Kohlenstoff- und Wasserkreislauf forscht, merkt dazu an: „Dieser Messwert ist ein Weckruf, der uns allen verdeutlichen sollte, dass unsere Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels stärker auf die unaufhörlich steigende CO2-Konzentration reagieren müssen. Der Klimawandel bedroht das Leben auf der Erde, und wir können es uns nicht mehr leisten, in der bequemen Zuschauerrolle zu verharren.“1 Diese Aussage von Dr. Podest macht deutlich, dass es für die Stabilisierung des Klimasystems tiefgreifender Veränderungen bedarf. Geboten ist daher eine vollständige Transformation unserer Wirtschaft, mit der wir den CO2-Ausstoß radikal reduzieren und letztlich auf Null senken. Ebenfalls im Frühjahr 2015 kam es zu zwei verheerenden Erdbeben in Nepal, in deren Folge Hunderte Gebäude einstürzten und die über 8000 Todesopfer forderten. Diese tragische Naturkatastrophe erinnert uns daran, dass viel zu viele Menschen in den Entwicklungsländern unter erschreckenden Bedingungen leben. Wie beim Klimawandel sind auch hier die Statistiken alarmierend. Laut Schätzungen von UN Habitat leben derzeit 1 Milliarde Menschen – also ein Siebtel der Weltbevölkerung – in unzureichenden Behausungen. Weitere 100 Millionen sind obdachlos.2 Im Zuge des weiteren Wachstums der Weltbevölkerung wird prognostiziert, dass wir in den kommenden 20 Jahren rund 3 Milliarden kostengünstige Wohneinheiten bauen müssen. Ein Großteil davon wird in den Städten der Entwicklungsländer benötigt – hier wächst die Bevölkerung am schnellsten. Auf den ersten Blick ist der Zusammenhang zwischen dem Klimawandel und der weltweiten Bereitstellung von Wohnraum nicht unbedingt erkennbar. Dabei steht der Klimawandel eher in den Industrieländern im Zentrum der Betrachtung, da seine Auswirkungen auf Umwelt und Wirtschaft – Wirbelstürme und Überschwemmungen, Dürren und Waldbrände – dort eher thematisiert werden. Die Existenz von angemessenem

Wohnraum hingegen wird in den westlichen Ländern als selbstverständlich angesehen. In den Entwicklungsländern ist die Situation umgekehrt: Zwar erkennen die Vereinten Nationen den Zugang zu angemessenem und sicherem Wohnraum als allgemeines Menschenrecht an, aber hier leben sehr viele Menschen an oder unterhalb der Armutsgrenze und sind daher gezwungen, sich täglich auf die Suche nach Nahrungsmitteln und einem sicheren Schlafplatz zu machen. Für Menschen in dieser Lebenssituation erscheint die Bekämpfung des Klimawandels verständlicherweise nur als abstraktes, weit außerhalb ihres Einflussbereichs liegendes Konzept. Dennoch setzt sich in der Nachhaltigkeitsbewegung zunehmend die Auffassung durch, dass die Überwindung der Umweltkrise untrennbar mit Fragen der Gleichheit, Demokratie und sozialen Gerechtigkeit verbunden ist – nicht nur innerhalb von Ländergrenzen, sondern weltweit. Andrew Ross hat diese Position in seinem im Jahr 2011 veröffentlichten Buch Bird on Fire prägnant zusammengefasst: „Die Aufgabe, einen drastischen Klimawandel abzuwenden, könnte man als Experiment bezeichnen – als weitreichendes gesellschaftliches Experiment, in dem Entscheidungsprozesse ablaufen und demokratische Handlungsoptionen wahrgenommen werden. Der Erfolg dieses Unterfangens bemisst sich nicht primär an großtechnischen Abhilfemaßnahmen … Ebenso bedeutsam für das Ergebnis ist, inwieweit unsere sozialen Beziehungen, kulturellen Prägungen und politischen Verhältnisse Raum für die erforderlichen Veränderungen lassen. Daher ist die Klimakrise sowohl eine gesellschaftliche als auch eine biophysikalische Herausforderung, und jedwede Lösung muss sich in weit stärkerem Maße auf das Streben nach globaler Gerechtigkeit stützen, als bisher angenommen wurde.“3 Aus Sicht der Architektur besteht die Herausforderung darin, dass etwa ein Drittel der weltweiten Treibhausgas-Emissionen dem Bau und Unterhalt von Gebäuden zuzuschreiben sind. Laut Schätzung des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) sind diese Emissionen im Zeitraum von 1971 bis 2004 um durchschnittlich 2 % pro Jahr gestiegen. Bisher entfiel der Großteil der Emissionen auf die Industrieländer in Nordamerika, Europa und Mittelasien. In Hochrechnungen geht man allerdings

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10 | VORWORT

davon aus, dass die Emissionen der Entwicklungsländer bis zum Jahr 2030 die der Industrieländer übertreffen werden und die Gesamtemissionen doppelt so hoch wie im Jahr 2004 liegen dürften.4 Die Herstellung des meistverwendeten Baustoffs Beton verursacht bereits jetzt 5 – 8 % der weltweiten Treibhausgas-Emissionen. Pro Bewohner und Bewohnerin unseres Planeten produzieren wir jährlich rund 3 t Beton. Zwar umfasst diese Zahl auch Betonmengen, die für Infrastrukturprojekte zum Einsatz kommen; sie enthält jedoch auch einen erheblichen Anteil der Emissionen aus dem Bau und Unterhalt von Gebäuden. Stahl ist dagegen weniger CO2-intensiv als Beton und lässt sich vergleichsweise effizient wiederverwerten. Andererseits trägt die Stahlproduktion mit etwa 4 % zum weltweiten Energieverbrauch bei.5 Zur Beseitigung der Wohnraumknappheit muss die Bautätigkeit in den Entwicklungsländern auf ein Vielfaches des derzeitigen Niveaus gesteigert werden. Mit den gegenwärtig eingesetzten Baustoffen und Technologien lässt sich dieses höhere Bauvolumen jedoch nicht ohne gravierende Umweltauswirkungen realisieren, es würde zum Ausstoß von Treibhausgasen in einer erheblichen Größenordnung und möglicherweise zu einer katastrophalen Beschleunigung des Klimawandels führen. Die Senkung des Energieverbrauchs eines Gebäudes ist regional in unterschiedlichem Maße möglich. Andererseits kann die Energieintensität des Hochbaus durch einen universellen Ansatz reduziert werden, denn die Typologien von im urbanen Kontext errichteten Wohnhochhäusern mit unterschiedlichen Geschosszahlen sind im Grunde weltweit identisch. Realisiert werden solche Gebäude derzeit überwiegend in einer Kombination aus tragendem Betonmauerwerk und Rahmenkonstruktionen aus Beton oder Stahl. Wir verfügen nur über einen einzigen Baustoff, mit dem sich Wohnbauten in der erforderlichen Größenordnung errichten und dabei die durch den Bau verursachten Treibhausgas-Emissionen senken lassen: Holz. Neuartige Massivholzwerkstoffe wie Brettsperrholz (BSP) haben in Verbindung mit computergestützten Entwurfs- und Fertigungsverfahren die Entwicklung neuer Ansätze des Bauens mit Holz beschleunigt. Laut Berechnungen sind einige dieser Verfahren möglicherweise für die Errichtung von Gebäuden mit mehr als

40 Geschossen geeignet. Forschung und Entwicklung

zu diesen neuartigen Verfahren finden zwar überwiegend in Europa und Nordamerika statt, haben jedoch weltweit weitreichende Auswirkungen auf die Baubranche. Die Ausweitung des Holzbaus in der genannten Größenordnung bedingt zwingend den ausschließlichen Einsatz von aus unabhängig zertifizierten, nachhaltig bewirtschafteten Wäldern gewonnenem Holz. Nur die unabhängige Zertifizierung bietet die erforderliche Garantie, dass das Ausmaß der Holzernte die Regenerationsfähigkeit des Waldes nicht überschreitet. Dadurch können Entwaldung und eine zusätzliche Beschleunigung des Klimawandels ausgeschlossen werden. Das vorliegende Werk versammelt Argumente für Hochhäuser aus Holz und realisierte Projektbeispiele, die die Anwendbarkeit dieser Technologie am Bau für eine breite Palette an Gebäudetypen sowie für unterschiedliche Bauaufgaben belegen. „Hoch bauen mit Holz“ kann allerdings stets nur ein Teil der Lösung für die Herausforderungen sein, denen wir uns gegenübersehen. Seine weltweite Anwendung wäre jedoch Ausdruck genau jenes Umdenkens und kooperativen Handelns, dessen es zur Wiederherstellung des Gleichgewichts des Weltklimasystems und zur Beseitigung der Ungerechtigkeiten auf globaler Ebene zwingend bedarf. Michael Green und Jim Taggart Vancouver, Kanada Mai 2016

ANMERKUNGEN 1

NASA (2014). Global Climate Change – Vital Signs of the Planet. Abgerufen von „NASA scientists react to 400ppm carbon milestone“. http://climate.nasa.gov/400ppmquotes/

2

UN Habitat (2014). World Habitat Day Background Paper. Abgerufen von http://unhabitat.org/wp-content/uploads/2014/07/ WHD-2014-Background-Paper.pdf

3

Ross, A. (2011). Bird on Fire: Lessons from the World’s Least Sustainable City. Oxford University Press.

4

United Nations Environmental Program (2013). Buildings and Climate Change: Summary for Decision Makers. Abgerufen von http://capacity4dev.ec.europa.eu/unep/document/buildings-andclimate-change-summary-decision-makers

5 UN IPCC (2007). Climate Change 2007 – Mitigation of Climate Change. Abgerufen von http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ ar4/wg3/ar4_wg3_full_report.pdf

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HOLZ, NACHHALTIGKEIT UND KLIMAWANDEL Holz ist zumindest theoretisch der ultimative nachhaltige Baustoff. Er ist stabil, beständig, erneuerbar und ist vor allem ein Erzeugnis der Sonne. In der Praxis bleibt jedoch die Frage offen, ob wir unsere Wälder bewirtschaften können, ohne ihre Fläche zu reduzieren oder die ökologischen Leistungen zu beeinträchtigen, die die Wälder uns als CO2-Speicher, Luft- und Wasserreiniger und Horte der Artenvielfalt bieten. Entwaldung und ihre negativen Auswirkungen sind in einigen Entwicklungsländern nach wie vor sehr problematisch. In diesen Regionen arbeiten Organisationen zur Waldzertifizierung kontinuierlich mit Regierungen und der Industrie zusammen, um gemeinsam Verfahren der nachhaltigen Waldbewirtschaftung einzuführen. Ein solches Vorgehen ist in den Industriestaaten mit großer Holzproduktion längst gängige Praxis. Das vor-

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liegende Buch konzentriert sich daher auf Kontinentaleuropa, Skandinavien, Nordamerika und Australasien. DERZEITIGER WALDBESTAND

Bereits 2001 kam die United Nations Food and Agriculture Organization (UNFAO) zu dem Schluss, dass zumindest in diesen Regionen der Verlust von Waldflächen kein quantitatives Problem mehr darstelle. In Teilen Europas, der USA und Kanadas kommt es sogar zu einer Vergrößerung der Waldfläche, wobei Nordamerika sich derzeit einem Grad der Bewaldung nähert, wie er zuletzt bei der Ankunft der ersten europäischen Siedler im frühen 17. Jahrhundert bestand.1 Art und Zusammensetzung heutiger Wälder unterscheiden sich je nach Land erheblich und sind vom Klima, dem Breitengrad und der Höhe über dem

Meeresspiegel abhängig [Abb. S. 14 oben]. Auch bei für die kommerzielle Holzgewinnung bewirtschafteten Wäldern zeigt sich eine große Bandbreite. In einigen Ländern – wie beispielsweise Neuseeland – stammt Nutzholz aus Plantagenwäldern, in denen einzelne exotische Baumarten dominieren (in diesem Fall die Monterey- oder Radiata-Kiefer, Pinus radiata). Heimische Hartholzwälder werden zu Naturschutzgebieten erklärt. In Tasmanien mit seinen sehr ähnlichen Wuchsbedingungen werden über lange Zeiträume bewirtschaftete Plantagenwälder aus Monterey-Kiefern seit kurzem mit heimischen Eukalyptusbäumen aufgestockt. In Nordeuropa bestehen die Wälder vorwiegend aus zwei indigenen Arten: der Gemeinen Fichte oder Rottanne (Picea abies) und der Waldkiefer (Pinus sylvestris); hier finden sich jedoch auch die Stieleiche (Quercus robur) und die Rotbuche (Fagus sylvatica). In Mittel- und Osteuropa gibt es ausgedehnte Laubwälder (Hartholz), und insgesamt können in Europa etwa 70 % der Waldfläche als naturnah bezeichnet werden. Plantagenwälder machen lediglich 8 % der Fläche aus und finden sich vor allem in Dänemark, den Niederlanden, Portugal, Irland und Großbritannien. In der borealen Zone Kanadas dominieren Schwarzfichte (Picea mariana) und Weißfichte (Picea glauca), an der kanadischen Westküste (und im am Pazifik gelegenen Nordwesten der USA) finden sich in den Wäldern in feuchteren Regionen dagegen die Douglasie (Pseudotsuga menziesii), die Westamerikanische Hemlocktanne (Tsuga heterophylla) und die Westliche Rotzeder (Thuja plicata), im Handel häufig mit dem englischen Begriff Western Red Cedar bezeichnet. In den trockeneren Gebieten der Westküste wächst vorwiegend eine Kombination aus Fichten-, Kiefern- und Tannenarten.2 Im Südosten der USA bestehen natürliche Wälder aus unterschiedlichen Kiefernarten, die üblicherweise als „Südliche Gelbkiefer“ zusammengefasst werden.3 Insgesamt haben die nordamerikanischen Wälder einen Anteil von 20 % an den weltweiten Waldflächen. Alle intakten Wälder leisten ökologische Dienste und sind dazu auch weiterhin in der Lage, wenn die Nutzholzgewinnung auf geeignete Weise gesteuert wird. Selbst die Plantagenwälder in Neuseeland besitzen ein Unterholz heimischer Sträucher, die für eine größere Biodiversität sorgen als in der offenen Prärie oder

auf landwirtschaftlich genutzten Flächen. In einigen Ländern, darunter Estland und Schottland, wird mit Blick auf die ökologischen Vorteile unproduktives Grünland gezielt aufgeforstet. Insgesamt finden sich in den hier betrachteten Regionen entweder stabile oder wachsende Waldbestände [Abb. S. 14 unten]. NACHHALTIGE WALDBEWIRTSCHAFTUNG

Trotz der großen Vielfalt an natürlichen, naturnahen und plantagenartigen Wäldern gelten für jede dieser Kategorien jeweils international anerkannte, von unabhängigen Stellen betreute Verfahren für die nachhaltige Waldbewirtschaftung. Diese bieten dem Staat, der Industrie, Architekten und der Öffentlichkeit die Sicherheit, dass die Menge der entnommenen Holzfasern nicht höher liegt als die jährlich durch das Baumwachstum neu entstehenden Fasern. Diese Verfahren sind in Skandinavien, Westeuropa und Nordamerika weit verbreitet, und auch in Osteuropa, Mittelamerika und Asien wächst die Fläche nachhaltig bewirtschafteter Wälder rasch [Abb. S. 15]. Unabhängig vom jeweiligen Waldtyp oder Land beruht die nachhaltige Waldbewirtschaftung auf folgenden Grundsätzen: – Erhaltung der Artenvielfalt – Aufrechterhaltung der produktiven Kapazität von Waldökosystemen – Bewahrung der Vitalität und Gesundheit von Waldökosystemen – Erhaltung und Bewahrung der Boden- und Wasserressourcen – Aufrechterhaltung des Beitrags des Waldes zu den globalen Kohlenstoffzyklen – Wahrung und Ausweitung des langfristigen sozioökonomischen Nutzens zur Erfüllung der gesellschaftlichen Bedürfnisse – Schaffung rechtlicher, institutioneller und wirtschaftlicher Rahmenbedingungen für die nachhaltige Bewirtschaftung des Waldes Unabhängige Zertifizierung Ausgehend von diesen Grundsätzen werden nationale und regionale Standards hinsichtlich des gewünschten Alters und der Bewuchsdichte von Bäumen sowie der einzelnen Baumarten des Waldes für die einzelnen

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Weltkarte mit den waldbedeckten Flächen

m3/Hektar < 50

150 – 200

50 – 100

> 200

100 – 150

keine Angaben

Nettoverlust

Nettoanstieg

Weltkarte mit Anteil der Flächen mit kommerzieller Holzwirtschaft

Weltkarte mit Abnahme und Anstieg bewaldeter Flächen pro Jahr

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> 500

250 – 500

250 – 500

50 – 250

50 – 250

> 500

1990

Flächen in 1 Million Hektar

100 1.000

2000 2010

800

600

400

200

0 Afrika

Asien

Europa

Nord-

Ozeanien

Südamerika

und Mittelamerika

Anteil der Waldflächen mit nachhaltiger Bewirtschaftung

Bewirtschaftungsbereiche festgelegt. Gleiches gilt für die Verteilung von Waldtypen und Altersklassen (d. h. Gruppen von Bäumen ähnlichen Alters) innerhalb einer Region. International wird die Wirksamkeit und Integrität dieser regionalen und nationalen Systeme durch das Programme for the Endorsement of Forest Certification Schemes (PEFC) bescheinigt. Das PEFC ist eine gemeinnützige Nichtregierungsorganisation mit Sitz in Genf, die entlang der gesamten Lieferkette von Forstprodukten eine nachhaltige forstwirtschaftliche Praxis fördert. Eine PEFC-Zertifizierung bescheinigt, dass Holz- und andere Forstprodukte unter Einhaltung höchster ökologischer, sozialer und ethischer Standards hergestellt wurden. PEFC-zertifizierte Wälder machen rund 65 % der weltweit zertifizierten Waldflächen aus. Vom PEFC unterstützte nationale Zertifizierungssysteme bestehen u. a. in Australien, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, Kanada, Norwegen, Österreich, Schweden, der Schweiz und den USA. Das zweitgrößte System der Waldzertifizierung wird vom Forest Stewardship Council (FSC) verwaltet. Der FSC ist ebenfalls eine gemeinnützige Organisation, die Standards erarbeitet, Wälder zertifiziert und ein Kennzeichnungsprogramm der Produktkette unterhält. PEFC und FSC sind Programme mit ähnlichen Zielen, die allerdings mittels unterschiedlicher Vorgehensweisen erreicht werden. PEFC ist eine „Bottom-up“Organisation, die die gegenseitige Anerkennung von nationalen Standards ermöglicht. Der FSC ist dagegen eine „Top-down“-Organisation, entwickelt als solche

eigene Standards und passt diese an regional unterschiedliche bioklimatische Bedingungen und Waldtypen an. Im Frühjahr 2016 weitete der US Green Building Council die zuvor nur für den FSC-Standard erteilte Anerkennung für die Punktvergabe im Rahmen des Bewertungssystems Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) auf PEFC aus. DIE ROLLE DER WÄLDER IM KOHLENSTOFFZYKLUS

In den meisten Industrieländern sind Verfahren zur nachhaltigen Waldbewirtschaftung gängige Praxis. Da wachsende Bäume Kohlendioxid und andere Treibhausgase aus der Atmosphäre aufnehmen und speichern, können verantwortungsvoll bewirtschaftete Wälder einen Beitrag zur langfristigen Eindämmung des Klimawandels leisten. Über den größten Teil seiner Lebensdauer bedient sich ein wachsender Baum des Sonnenlichts, um CO2 einzulagern und den darin enthaltenen Kohlenstoff in Zellulose umzuwandeln, den Hauptbestandteil von Holzfasern [Abb. S. 16]. Dieser Kohlenstoff verbleibt so lange im Holz, bis der Baum beginnt abzusterben oder durch Brandeinwirkung zerstört wird, wobei er wiederum in Form von CO2 freigesetzt wird. Dieser Prozess ist Teil eines komplexen Systems des Kohlenstoffaustauschs, das als Kohlenstoffzyklus bezeichnet wird. Aufgrund von Entwaldung, Bevölkerungswachstum und dem steigenden Pro-KopfVerbrauch fossiler Brennstoffe ist dieses System jedoch gefährdet. Der Prozess hat sich in den vergangenen 200 Jahren erheblich beschleunigt, und wir treten derzeit in eine Periode noch nie dagewesener Klimainstabilität ein.

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AATMOSPHÄRISCHES 2 CO2

Bewahrung der Wälder als Kohlenstoffspeicher

VERROTTUNG

BURN BRAND

Kohlenstoffzyklus in einem natürlichen Wald

ATMOSPHÄRISCHES CO2

Kohlenstoffzyklus in einem Forst zur Produktion von traditionellem Massivholz

ATMOSPHÄRISCHES CO2

BIO-FUEL BIOBRENNSTOFF

Massivholzwerkstoffe Engineer to unterstützen die nachhaltige ests Forstwirtschaft

Kohlenstoffzyklus in einem Forst zur Produktion von Massivholzwerkstoffen

Wälder und die Böden, auf denen sie wachsen, sind einer der Hauptbestandteile der Erdbiosphäre, die wiederum eines der fünf großen „Depots“ der Erde für die Speicherung und den Austausch von Kohlenstoff darstellt. Dabei unterscheidet sich die Gesamtmenge des in den Bäumen und im Boden gespeicherten Kohlenstoffs in den ausgedehnten Wäldern der gemäßigten und borealen Zonen erheblich. Für die gemäßigten Breiten geht man von einem Durchschnitt von etwa 65 % im Boden und 35 % in der Vegetation aus; in den borealen Wäldern kann dieses Verhältnis jedoch auf bis zu 80 % im Boden und lediglich 20 % in der Vegetation steigen. Ohne menschlichen Eingriff erneuern sich Wälder vorwiegend im Zuge von Bränden (darüber hinaus sind Erkrankungen, Insektenbefall und Windbruch zu nennen). Ein ausbrechendes Feuer setzt große Mengen an Kohlenstoff aus der Vegetation frei; der im Boden vorhandene Kohlenstoff verbleibt jedoch weitgehend in dieser gebundenen Form. Dagegen hat die Holzgewinnung nur geringen Einfluss auf den vegetationsgebundenen Kohlenstoff, kann jedoch große Mengen an Kohlenstoff aus dem aufgebrochenen Boden freisetzen. Die Mengen unterscheiden sich je nach dem für die Holzernte angewandten Verfahren erheblich. In ausgedehnten Gebieten lässt sich das Volumen der Holzfasern und sonstigen Vegetation (und damit die Gesamtmenge des gespeicherten Kohlenstoffs) im Wald nur schwer abschätzen. Für entsprechende Berechnungen sind Luftbilder und in begrenztem Umfang Messungen von Baumgrößen und -abständen heranzuziehen. Auf kleineren Flächen, wo genauere Messungen vor Ort möglich sind, oder in Plantagenwäldern mit einheitlichen Baumgrößen und -abständen lassen sich diese Berechnungen jedoch deutlich verfeinern. Mit modernen computerbasierten Modellen können Forstbehörden die Auswirkungen unterschiedlicher Holzgewinnungsverfahren vergleichen und so dafür Sorge tragen, dass die im Wald gespeicherte Gesamtmenge an Kohlenstoff nicht reduziert wird. CO2-Einlagerung

Verfahren der nachhaltigen Forstwirtschaft können auch zu einer Optimierung des Verhältnisses zwischen

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Beim Eugene Kruger Building, Laval University, Gauthier

Forte Building, Andrew Nieland/Lend Lease Corporation, 2012,

Gallienne Moisan Architectes, 2005, in Quebec City, Kanada,

Melbourne, Australien. Die Konstruktion aus importiertem

konnte durch die Verwendung von Holz für Tragwerk und

Massivholz hat eine bessere CO2-Bilanz als ein vergleichbares

Verkleidung eine Reduktion der grauen Energie im Vergleich

Gebäude aus regional hergestelltem Beton.

zu einem ähnlichen Gebäude mit Stahl erzielt werden.

Waldwachstum und Holzgewinnung beitragen. Der Grad der CO2-Einlagerung durch Bäume ist von der jeweiligen Spezies abhängig, allerdings stets direkt proportional zur Wachstumsrate. Schösslinge und junge Bäume wachsen zunächst sehr schnell, mit zunehmendem Alter verringert sich jedoch diese Geschwindigkeit und daher auch die CO2-Absorptionsrate kontinuierlich. Bei überständigen Bäumen kommt die CO2-Aufnahme völlig zum Erliegen. Absterbende Bäume, deren Verrottungsprozess beginnt, setzen das in ihnen gespeicherte CO2 wieder frei. Ohne kontinuierliche Regeneration können Wälder dann unter dem Strich mehr CO2 ausstoßen als speichern. Bei der nachhaltigen Waldbewirtschaftung kann die Kohlenstoff-Absorptionsrate von Wäldern durch einen gezielt gesteuerten Wechsel zwischen Holzernte und Regeneration optimiert werden. Für die einzelnen Klimazonen, Regionen und Waldtypen lässt sich das jeweilige Ernteoptimum anhand der jährlichen Wachstumsrate ermitteln. Die jährliche Steigerung des Holzfaservolumens wird auch als Stammholzzuwachs be-

zeichnet. Mit der Zeit würde eine Holzentnahme, die unter dem Stammholzzuwachs liegt, folglich zu einem überständigen Wald führen. Andererseits käme es bei einer Holzernte über dem Stammholzzuwachs letztlich zur Entwaldung. Die nachhaltige Waldbewirtschaftung erfordert daher eine kontinuierliche Überwachung. Wenn wir Holz in einer Menge gewinnen, die dem Stammholzzuwachs nahe- oder gleichkommt, kann dadurch möglicherweise der Klimawandel günstig beeinflusst werden. Durch eine solche optimale Anpassung des Volumens der entnommenen Holzfasern lässt sich auch die CO2-Einlagerung optimieren. CO2-SPEICHERUNG, SUBSTITUTIONSEFFEKT UND GRAUE ENERGIE Bei der Verarbeitung von Holz zu Bauwerkstoffen oder anderen dauerhaften Produkten (mit Ausnahme von Zellstoff und Papier) ergeben sich langfristige Vorteile aus der Kohlenstoffeinlagerung. In Produkten, die aus gefällten Bäumen hergestellt werden, bleibt der Kohlenstoff eingeschlossen. Die an ihrer Stelle ge-

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6 Holz 5

Stahl Betonete

4

3

2

1

0 Fossile Brennstoffe

Ressourcenverbrauch

Klimaerwärmung

Versauerung

Eutrophierung

Ozonabbau

Smogerzeugung

Vergleich der ökologischen Auswirkungen von wichtigen Baustoffen

pflanzten neuen Bäume nehmen weiteren Kohlenstoff auf, sodass sich der Zyklus fortsetzt. Die in Holz gespeicherte Kohlenstoffmenge unterscheidet sich je nach Baumart, jedoch geht man bei den meisten in der Baubranche eingesetzten Weichhölzern von etwa 1 t CO2 pro Kubikmeter aus. Die ökologischen Vorteile von Holz werden noch einmal verstärkt, wenn man bedenkt, dass der vermehrte Einsatz von Holz zu einer entsprechenden Reduzierung der Verwendung anderer, CO2-intensiverer Materialien führt. Zudem beansprucht die Weiterverarbeitung gefällter Bäume zu Brettholz oder Holzwerkstoffen wesentlich weniger Energie als im Falle anderer gängiger Baustoffe wie Stahl und Beton [Abb. S. 18 oben]. Im Hochbau bezeichnet der Begriff der „grauen Energie“ die Energiemenge, die für Gewinnung, Verarbeitung, Transport und Einbau bestimmter Stoffe oder Erzeugnisse erforderlich ist. Einfluss auf diese Messgröße haben die Energieintensität der bei der Gewinnung und Herstellung angewandten Verfahren, die Länge der Transportwege für Rohstoffe und vorgefertigte Bauteile sowie die Art der hierfür genutzten Verkehrsmittel. Für Prozesse der Gewinnung und Produktion geht man von einem Zusammenhang zwischen grauer Energie und Treibhausgas-Emissionen aus. Allerdings ergeben sich je nach eingesetztem Energieträger Abweichungen – beispielsweise Wasserkraft, Kohle oder andere fossile Brennstoffe. Die hierzu veröffentlichten Daten können irritierend sein, da Vergleiche der emittierten Treibhausgase manchmal nach Volumen und manchmal nach Gewicht angegeben werden.

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Baustoffe wie Holz, Stahl und Beton erfordern unterschiedliche Abmessungen zur Erfüllung identischer Funktionen – dies gilt gleichermaßen für Träger und Stützen, Decken und Wände. Daten lassen sich folglich am sinnvollsten darstellen, wenn die Konstruktion oder das Gebäude als Ganzes betrachtet wird. So können die graue Energie und die damit verbundenen Treibhausgas-Emissionen für identische Gebäude berechnet werden, die aus dem jeweiligen Material oder einer Kombination aus unterschiedlichen Baustoffen errichtet wurden. In den vergangenen zehn Jahren zeigte sich für Holzbauwerke wie die Tragkonstruktion und Verkleidung des Eugene Kruger Building in Quebec City in Kanada [Abb. S. 17 links] und viele andere Bauvorhaben übereinstimmend eine Reduzierung der grauen Energie und der Treibhausgas-Emissionen um 50 – 90 % gegenüber Stahl- oder Betonkonstruktionen. Ein großer Vorteil für Holzprodukte liegt darin, dass heute viele Sägewerke und Produktionsbetriebe ihren Strom aus Holzabfällen erzeugen, also aus Biomasse als CO2-neutralem Energieträger. In Bezug auf die graue Energie aus dem Transport kommt es nicht nur auf die Entfernung an. In Großbritannien, wo es weder ausreichend lokal angebautes Holz noch die Infrastruktur zur Herstellung von Massivholzwerkstoffen gibt, haben laut Berechnungen die in Deutschland und Österreich hergestellten und per Lkw beförderten Brettsperrholz-Platten eine günstigere CO2-Bilanz (d. h. die Summe der TreibhausgasEmissionen im Verhältnis zur grauen Energie) als im Inland hergestellter Beton. Zu einem ähnlichen, noch

erstaunlicheren Ergebnis kam die Lend Lease Corporation in Australien. Dort fand man heraus, dass Massivholzwerkstoffe selbst dann erhebliche Kohlenstoffeinsparungen ermöglichen, wenn die Materialien aus dem Ausland beschafft werden. Für das Bauvorhaben Forte, ein zehngeschossiges Wohngebäude im Hafenviertel von Melbourne [Abb. S. 17 rechts], wurde Brettsperrholz aus Österreich importiert und verbaut. Das gegenüber Stahl oder Beton niedrigere Emissionsniveau ist einerseits auf den im Holz eingelagerten Kohlenstoff und andererseits auf die beim Schiffstransport im Vergleich zum Landweg anfallende niedrigere graue Energie zurückzuführen. Das 2012 fertiggestellte Projekt Forte zeigte zudem, dass Tragkonstruktionen aus Holz am australischen Markt im Vergleich mit gewöhnlichen Baustoffen aus Beton oder Stahl auch hinsichtlich der Kosten durchaus wettbewerbsfähig sind. Lebenszyklusanalyse

Zu Vergleichszwecken wird zunehmend das (bisher umfassendste) Verfahren der Lebenszyklusanalyse herangezogen. Diese ist weltweit anerkannt als objektive Bewertungs- und Vergleichsmethode der Umweltauswirkungen unterschiedlicher Baustoffe, Produkte und ganzer Bauwerke im Laufe ihres Lebenszyklus. Dabei wird der bereits dargestellte Einfluss der grauen Energie kombiniert mit den Einflüssen aus Gebäudebetrieb und -instandhaltung sowie Abriss und Entsorgung am Ende des Lebenszyklus. In Nordamerika wurde die Lebenszyklusanalyse ganzer Gebäude im Jahr 2002 durch das im kanadischen Ottawa ansässige Athena Sustainable Materials Institute eingeführt. In Europa war dieses Verfahren bereits mehrere Jahre angewandt worden. Athena bezeichnet seine Bewertungen als „Environmental Building Declarations“ (EBDs) und veröffentlichte diese Bewertungen von Gebäuden nach Inbetriebnahme erstmalig 2014. Diese entsprechen der europäischen Norm EN 15978 zur Nachhaltigkeit von Bauwerken,4 die Entscheidungsprozesse und Dokumentationsverfahren zur Bewertung der Umweltverträglichkeit von Gebäuden unterstützen soll. Eine der ersten von Athena erstellten EBDs bezieht sich auf das Wood Innovation and Design Centre im kanadischen Prince George (die wichtigsten Ergebnisse dieser Studie sind auf S. 132 dargestellt). Die Lebenszyklusanalyse belegt nahezu ausnahmslos,

dass Holz der umweltfreundlichste konstruktive Baustoff ist, sofern er funktionsgerecht zum Einsatz kommt. Das Bauen mit Holz trägt folglich zur Eindämmung des Klimawandels bei – nicht nur aufgrund der Einlagerung größerer Kohlenstoffmengen, sondern auch wegen der Minderung der Treibhausgas-Emissionen durch den Einsatz von Holz anstelle energieintensiverer Baustoffe. FAZIT

Der Kohlenstoffzyklus der Erde ist ein komplexes System, und die Wälder spielen darin eine wichtige Rolle. Trotz anhaltender Bedenken hinsichtlich der negativen Einflüsse der Entwaldung in Entwicklungsländern bestätigen Forschungsarbeiten, dass umsichtige menschliche Eingriffe nach dem Grundsatz der nachhaltigen Waldbewirtschaftung positive Auswirkungen haben. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) kam 2007 in seinem Vierten Sachstandsbericht zum Schluss, dass „eine Strategie der nachhaltigen Waldbewirtschaftung mit dem Ziel der Erhaltung oder Steigerung der in Wäldern eingelagerten Kohlenstoffmengen bei gleichzeitiger Entnahme einer nachhaltigen jährlichen Menge an Holzfasern oder Energie aus den Wäldern langfristig am wirksamsten zur Eindämmung des Klimawandels beiträgt“.5

ANMERKUNGEN 1

United Nations Food and Agriculture Organization (2001). Bericht State of the World’s Forests, 2001. Abgerufen von http://www.fao.org/ docrep/003/y0900e/y0900e01.htm

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Weil diese Arten ähnliche Eigenschaften besitzen, werden sie in der Holzwirtschaft und im Handel als Gruppe zusammengefasst unter der Bezeichnung SPF (Spruce, Pine, Fir; also Fichte, Kiefer, Tanne). Zu den Arten gehören: die Weißfichte (Picea glauca), die EngelmannFichte (Picea engelmannii), die Drehkiefer (Pinus contorta) und die Alpentanne (Abies lasiocarpa).

3

Wie bei SPF werden diese Arten im Handel wegen ihrer ähnlichen Charakteristika als Gruppe zusammengefasst. Zu den Arten gehören die Weihrauch-Kiefer (Pinus teada), die Langblatt-Kiefer (Pinus palustris), die Kurzblatt-Kiefer (Pinus echinata) und die Pinus elliottii.

4

Athena Sustainable Materials Institute (2014). Athena Guide to Whole Building LCA in Green Building Programs. Abgerufen von http://calculatelca.com/wp-content/uploads/2014/03/Athena_ Guide_to_Whole-Building_LCA_in_Green_Building_Programs_ March-2014.pdf

5

Intergovernmental Panel on Climate Change (2007). Bericht IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change. Abgerufen von http:// www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg3/en/ch9s9-es.html

1 Holz, Nachhaltigkeit und Klimawandel | 19

HÖHER BAUEN MIT HOLZ

Der weltweite Wandel von vorwiegend ländlich geprägten Gesellschaften hin zum Urbanen gewinnt weiter an Dynamik. Städte werden als Zentren der Kreativität und Innovation begriffen und stehen vor der Aufgabe, eine stetig steigende Zahl an Menschen zu beherbergen. Um dieses Ziel auf wirtschaftliche Weise zu erreichen und dabei die negativen Auswirkungen der Zersiedelung nicht weiter zu befördern, müssen sich Städte in vertikaler statt horizontaler Richtung entwickeln. Damit dies ökologisch nachhaltig geschieht, sind möglichst viele der neuen Bauten mittels emissionsarmer Niedrigenergiekonzepte zu errichten. Allerdings schreiben die geltenden Bauvorschriften nahezu weltweit die Errichtung von Hochhäusern ausschließlich aus „nicht brennbaren“ Baustoffen vor, also

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mit Tragwerken aus Beton, Mauerwerk oder Stahl. Holz sollte jedoch bei der baulichen Entwicklung der Städte aufgrund seiner überzeugenden Umweltvorteile gegenüber den genannten Baustoffen seine gebührende Rolle einnehmen. Daher müssen sich die Normen sowie die Haltung zur Errichtung von Hochhäusern aus Holz ändern. WARUM NICHT HOLZ?

Die derzeitigen Hindernisse für Hochhäuser aus Holz bestehen sowohl auf gesetzgeberischer Ebene als auch in der allgemeinen Wahrnehmung. In vielen Ländern enthalten die Bauvorschriften nach wie vor Beschränkungen hinsichtlich der Höhe und Fläche von Gebäuden aus Holz. Grund hierfür sind Bedenken im

Hinblick auf den Brandfall. Das entsprechende Denken ist tief verankert und ist legitimer Ausdruck der Reaktion auf Brandkatastrophen. Am bekanntesten ist der Große Brand von London im Jahr 1666, der 80 % der Stadt zerstörte und in dessen Folge das Londoner Baugesetz (London Building Act) verabschiedet wurde. Dieses Gesetz schrieb die Errichtung sämtlicher Gebäude aus Ziegeln oder Stein vor und war die erste Vorschrift ihrer Art, die zudem Regelungen zur Rechtsdurchsetzung durch städtische Inspektoren beinhaltete. Zwei Jahrhunderte später kam es im Jahr 1871 in Chicago zu einem verheerenden Großbrand, der über 17.500 Gebäude im zentralen Geschäftsviertel der Stadt zerstörte. Das Ausmaß des Schadens war auf ungewöhnlich starke Winde, eine Sommerdürre und die Holzbauweise sowie die Außenverkleidungen der in großer Dichte errichteten Gewerbebauten zurückzuführen. Nach dem Brand appellierte die finanziell angeschlagene Versicherungsbranche an die Stadt, die Sicherheitsstandards zu verbessern und vorzuschreiben, dass alle Neubauten brandsicher auszuführen seien. Seitdem wurden Tragkonstruktionen nur dann als brandschutzgerecht betrachtet, wenn sie ausschließlich aus Ziegeln, Naturstein und Terracotta bestanden. Für diese Bauweise galten nachfolgend auch die niedrigsten Versicherungsprämien. Für Abweichungen von dieser „Normbauweise“, worunter sämtliche Gebäude mit Verwendung von Holz gefasst wurden, galten höhere Prämiensätze. Vor diesem Hintergrund bot ein Jahrzehnt später die Einführung des Stahlbetons und der Stahlskelettbauweise in Verbindung mit elektrischen Aufzügen Architekten und Bauingenieuren eine überzeugende, den Vorschriften entsprechende Zukunftsvision. Seitdem ist die Errichtung von Hochhäusern aus Beton und Stahl zur weithin anerkannten Norm geworden. BAUVORSCHRIFTEN

Die als Reaktion auf diese Großbrände und weitere Brandkatastrophen verabschiedeten Bauvorschriften trugen „präskriptiven“ Charakter. Sie schrieben die Verwendung einer begrenzten Anzahl von Baustoffen und Bauteilen vor, um den geltenden Brandschutzund Sicherheitsstandards zu entsprechen. Dabei wurde unterschieden zwischen „brennbarer“ Konstruktion,

die ausschließlich bei kleinen Gebäuden mit wenigen Geschossen und einem niedrigen Risikoprofil angewandt werden durfte, und „nicht brennbarer“ Konstruktion, die für Gebäude jeglicher Art und Größe zulässig war. Holzbauten wurden überwiegend als „brennbar“ eingestuft und unterlagen dementsprechend Beschränkungen. Dies galt unabhängig davon, ob sie aus leichten Holzrahmen- oder Massivholzkonstruktionen bestanden. In einigen Ländern ohne solche Verbote wurde die Holzbauweise noch bis in die ersten Jahrzehnte des 20. Jahrhunderts angewandt. Neben Holzverkleidungen im Außenbereich oder dekorativen Elementen aus Holz kamen massive, mit Mauerwerk ausgefachte Pfosten-Riegel-Konstruktionen zum Einsatz. Mehr als 100 Jahre später zählen zu den beeindruckenden, noch bestehenden Beispielen: The Landing, ein von 1905 bis 1910 errichtetes Lagerhaus in der Gastown im kanadischen Vancouver, das mit seinen neun Stockwerken (zwei unter- und sieben oberirdisch) nach wie vor intakt ist, und Perry House (das heutige Royal Albert Hotel) in Brisbane in Australien, das von 1911 bis 1913 ursprünglich mit acht Geschossen errichtet und 1923 um ein neuntes Stockwerk ergänzt wurde. Diese und ähnliche Gebäude belegen die Sicherheit, Anpassungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Massivholz und damit (implizit) anderen urbanen Bauten aus Massivholz und sind zu Leitsternen für heutige Architekten und Ingenieure geworden. Holz und Feuer

Heute wissen wir, dass sich die in diesen historischen Gebäuden verwendeten Bauteile aus Massivholz und die für die Errichtung von modernen Hochhäusern aus Holz eingesetzten Massivholzwerkstoffe in ihrem Brandverhalten deutlich von Holzbauteilen mit kleinen Querschnitten unterscheiden, wie sie für Verkleidungen, Balkone und Fluchtleitern zum Einsatz kamen. In mehreren Ländern wurden Tests in Originalgröße durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass Massivholzbauteile nur schwer entzündlich sind und nur langsam und vorhersagbar abbrennen, wenn sie doch Feuer fangen. Prüfungen im Labor sind jedoch nur der erste von zahlreichen erforderlichen Schritten, um in der Industrie und am Markt Akzeptanz von Hochhäusern aus

2 Höher bauen mit Holz | 21

Wohn- und Geschäftshaus Badenerstrasse

Bridport Hous 2011

2010

Earth Sciences Building 2012

LCT One 2012

Strandparken Hus B 2012

Woodcube 2013

TamediaHauptsitz 2013

Die 13 vorgestellten Bauprojekte im Höhenvergleich. Die Douglasie dient als Referenz.

Holz zu schaffen. Hierbei kommt es vor allem darauf an, von präskriptiven zu „zielbasierten“ Bauregelwerken zu kommen, die die vom Gebäude zu erfüllenden Leistungsparameter vorgeben und dem Entwurfsteam überlassen, wie es den Nachweis der Einhaltung dieser Kriterien führt. Dieser Ansatz beruht beispielsweise auf Brandausbreitungssimulationen, die in Kapitel 5, Gebäudeleistung, S. 41, ausführlicher dargestellt sind. Kontinuierlicher Wandel

Seit Veröffentlichung des EN 1955 Eurocode 5 zur Bemessung und Konstruktion von Holzbauten im Jahr 2004 haben die meisten europäischen Länder Schritte unternommen, um ihre regionalen und nationalen Regelwerke mit dieser neuen europäischen Norm abzustimmen. Als Folge sind in den meisten dieser Länder bereits zielbasierte Bauvorschriften und -normen in Kraft (oder werden in Kürze eingeführt). Auch Nordamerika bewegt sich langsam, aber sicher in diese Richtung. Diese Veränderungen werden letztlich zu Rahmenbedingungen führen, die die Errichtung höherer Gebäude aus Holz fördern. Während die Bauvorschriften als Reaktion auf Brandkatastrophen recht schnell geändert wurden, um die Verwendung von Holz allgemein einzuschränken, ist es kein leichtes Unterfangen, diese Veränderungen wieder rückgängig zu machen, um dem entstehenden umfassenderen Verständnis des Baustoffs Holz gerecht zu werden. So erlaubte das erste Kanadische Baurecht, das auf US-Gesetzen beruhte und 1941 veröffentlicht wurde, Massivholzbauten mit einer Höhe von bis zu 22,5 m (sieben Geschosse). Die Einführung einer Risikobeurteilung im Zusammenhang mit der Entwicklung von Vorschriften, die Bezug auf die Brandlast, das Bauvolumen und die Bauweise nahm, führte aller-

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dings 1953 zu einer Reduzierung dieser Bauhöhe auf vier Geschosse. Diese Höhenbegrenzung wurde auch von den örtlichen Brandschutzbehörden mitgetragen – mit dem Argument, dass diese Geschosszahl die maximale Höhe darstelle, bis zu der ein Brand unter Berücksichtigung der damaligen Feuerwehrausrüstung unter Kontrolle zu bringen und zu löschen sei. Erst jetzt wird diese Höhenbegrenzung für Holzbauten angesichts der weitverbreiteten Anwendung und Akzeptanz von Brandsimulationsmodellen in Kanada wieder von vier auf sechs Geschosse angehoben. In den meisten Ländern bestehen ähnliche Herausforderungen bei der Änderung restriktiver Bauvorschriften. Dieser Prozess schreitet mit unterschiedlicher Geschwindigkeit voran und gestaltet sich aufgrund der umfassenden Abstimmungsprozesse schwierig. Bauvorschriften sind komplexe Instrumente, welche die häufig aufeinander bezogenen Leistungsparameter von Bauwerken regeln, darunter Standsicherheit, Brandschutz, Wärmedämmung und Schallschutz. Darüber hinaus sind sämtliche neuen Materialien, Produkte und Bauteile, auf die in Bauvorschriften verwiesen wird, gemäß geltenden nationalen oder internationalen Normen zu prüfen und zu zertifizieren. Wiewohl die Genehmigung neuer Verfahren im Hochbau eine schwierige Aufgabe ist, gibt es in Bezug auf den Einsatz von Holz je nach Region oder Land unterschiedliche Ansätze und Ergebnisse. Diese Vielfalt spiegelt sich in den 13 Projekten wider, die in den Kapiteln 8, 9 und 10 dieses Buches vorgestellt werden [Abb. S. 22 – 23]. Meist gingen den Bauvorhaben umfangreiche Forschungen innerhalb der Branche, experimentelle Prototypen und (in manchen Fällen) gesetzgeberische Initiativen zur Förderung des Einsatzes von Holz in staatlich finanzierten Gebäuden voraus.

Wohnungsbau Via Cenni 2013

Bullitt Center 2013

Wood Innovation and Design Centre

Puukuokka Apart-

2014

2015

mentgebäude

Wohn- und Geschäftshaus 17–21 Wenlock Road

Treet Apartmentgebäude

Douglasie 60 m

2016

2015

STAATLICHE RICHTLINIEN UND MARKTANREIZE

Gerade weil die Änderung von Bauvorschriften häufig ein langwieriger Prozess ist, haben einige Regierungen auf regionaler oder nationaler Ebene Richtlinien zur Förderung des Einsatzes von Holz eingeführt. Diese fordern in der Regel die Berücksichtigung von Holz aus nachhaltigen Quellen als Hauptbaumaterial in öffentlichen Gebäuden. Trotz der insgesamt ähnlichen Ziele unterscheiden sich die legislativen Instrumente von Land zu Land. Im Jahr 2006 erklärte die seit langem für ihre fortschrittliche Umweltpolitik bekannte schwedische Stadt Växjö ihre Absicht, den Eurocode 5 beschleunigt einzuführen, und entwickelte dazu die „Modern Wooden City“. In diesem Rahmen sollten Immobilienentwickler und Entwurfsteams Holz als Hauptbaustoff vorsehen. Nach erfolgreichen Versuchen mit kleineren Gebäuden aus Massivholzwerkstoffen initiierte die Stadt das Projekt Limnologen zur Errichtung von vier achtgeschossigen Wohngebäuden aus Brettsperrholz und Brettschichtholz, die von Ola Malm, Arkitektbolaget, entworfen und im Jahr 2009 fertiggestellt wurden [Abb. S. 24 rechts]. Als Teil von Limnologen wurden umfassende Untersuchungen durchgeführt, um Brandschutz, Stabilität und Dauerhaftigkeit für die Gebäude sicherzustellen. Im Jahr 2009 verabschiedete die Regierung der kanadischen Provinz British Columbia den Wood First Act. Dieses Gesetz schreibt vor, dass für alle neu errichteten, staatlich finanzierten Gebäude wie Schulen, Bibliotheken oder Sporthallen Holz als Hauptbaustoff vorzusehen ist. In Frankreich gibt es die Regelung, dass alle neuen öffentlichen Gebäude 0,2 m³ Holz pro Quadratmeter Nutzfläche enthalten müssen. In den Niederlanden existiert für alle neuen Gebäude die gesetzliche Vorschrift eines Nachweises der Um-

weltauswirkungen, woraus sich tendenziell eine Begünstigung von Holzprodukten ergibt. In Großbritannien besteht die sogenannte Merton-Regel, die ursprünglich 2008 auf kommunaler Ebene beschlossen wurde und nun in die landesweit geltenden Vorschriften aufgenommen ist. Danach müssen alle neuen Gewerbebauten über 1000 m² 10 % ihrer für den Betrieb benötigten Energie aus erneuerbaren Quellen erzeugen. Bei der Planung des neungeschossigen Wohngebäudes Murray Grove in London vertraten die Architekten Waugh Thistleton die Auffassung, dass eine Bauweise mit Massivholzplatten durch den in der Konstruktion gespeicherten Kohlenstoff größere Umweltvorteile mit sich bringe als ein 10 %-iger Anteil an erneuerbaren Energien in einem Gebäude aus Beton. Nachfolgend wurde eine der Merton-Regel „äquivalente“ Bauweise bescheinigt, und im Jahr 2009 wurde Murray Grove als weltweit erstes modernes Hochhaus aus Holz fertiggestellt [Abb. S. 24 links]. Nutzung der Marktdynamik

Neben gesetzgeberischen Instrumenten und Anreizen haben auch die Wertschätzung der einzigartigen Nachhaltigkeitseigenschaften von Holz und der Beitrag, den der Baustoff zur Einhaltung der freiwilligen Umweltstandards für das Bauen leisten kann, zu Veränderungen geführt. Das Ende der 1980er Jahre in Deutschland initiierte Passivhaus-Programm war das erste seiner Art. Damit sollte die Errichtung von Niedrigenergiehäusern gefördert werden, deren Energiebedarf für die Raumheizung und -kühlung um rund 90 % niedriger als der eines herkömmlichen Gebäudes ist. Als freiwilliges Instrument war der PassivhausStandard der erste wichtige Versuch einer Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks von Gebäuden durch

2 Höher bauen mit Holz | 23

Waugh Thistleton, die Architekten des Wohngebäudes Murray

Die Wohngebäude Limnologen, entworfen von Arkitektbolaget, 2009, in Växjö,

Grove in London, wiesen nach, dass der Bau aus Massivholz-

Schweden, waren Teil der Initiative „Modern Wooden City“, bei der der Euro-

platten über den gesamten Lebenszyklus eine bessere Energie-

code 5 angewandt wurde.

bilanz als ein Gebäude aus Beton aufweist, das 10 % seines Energiebedarfs aus erneuerbaren Quellen deckt.

nicht regulatorische Marktanreize. Ebenso wie viele folgende Initiativen fördert der Passivhaus-Standard implizit (jedoch nicht ausdrücklich) den Einsatz von Holz. Beim Passivhaus ist die primäre Strategie eine hochgedämmte Gebäudehülle, die durch Wärmebrücken entstehende Wärmeverluste minimiert. Die niedrige Wärmeleitfähigkeit konstruktiver Holzbauteile macht Holz zum bevorzugten Material für Passivhäuser, wie das LCT One in Dornbirn, Österreich (S. 142 – 151), und Treet in Bergen, Norwegen (S. 158 – 163). Die „Living Building Challenge“ (LBC) in den USA fördert wiederum implizit die Verwendung von Holz aufgrund seiner Fähigkeit zur Aufnahme und Speicherung von CO2. Die Initiative LBC wurde im Jahr 2006 vom gemeinnützigen International Living Future Institute (ILFI) begründet und will den ökologischen Fußabdruck von Gebäuden minimieren. Für die Zertifizierung müssen solche Gebäude u. a. CO2-neutral errichtet worden sein. Dieses Ziel ist zwar theoretisch auch über verschiedene Arten der CO2-Kompensation erreichbar; bei den meisten der bisher zertifizierten Projekte – wie Bullitt Center in Seattle, USA (S. 118 – 123) – wurden jedoch erhebliche Mengen an Holz verbaut.

FAZIT

Mit Blick auf die fortschreitende Urbanisierung und Verdichtung unserer Städte stellen Hochhäuser aus Holz die praktischste, effektivste und umweltfreundlichste Lösung für die weltweite Wohnraumknappheit dar. Um solche Gebäude in großer Zahl errichten zu können, sind zielbasierte Bauregeln einzuführen und Gesetze zu verabschieden, die CO2-armes Bauen fördern oder vorschreiben, Marktanreizprogramme zu nutzen. Die in den folgenden Kapiteln dargestellte, neu entwickelte Palette an Holzwerkstoffen und computergestützten Fertigungsverfahren hat bereits zu einer Transformation und Erweiterung des Potenzials der Holzindustrie geführt. Der Markt wird sich jedoch erst dann wandeln, wenn genügend empirische Belege in Form von fertiggestellten Hochhäusern aus Holz vorliegen. ANMERKUNGEN 1

Sereca Consulting Inc. (2015). The Historical Development of Building Size Limits in the National Building Code of Canada. Canadian Wood Council. Abgerufen von http://cwc.ca/wp-content/uploads/ 2015/04/HistoricalDevelopment-BldgSizeLimits-NBCC-2015-s.pdf

2

Ebd.

3

International Living Future Institute (2006). The Living Building Challenge. Abgerufen von http://living-future.org/lbc

24 | GRUNDLAGEN DES HOLZGESCHOSSBAUS

DAS MATERIAL

Die Hindernisse für das Höherbauen mit Holz sind sowohl in der Gesetzgebung als auch durch die Wahrnehmung begründet. Selbst wo präskriptive Bauvorschriften zielbasierten weichen, bleiben die Bedenken über die Belastbarkeit und Haltbarkeit von Holz weiterhin bestehen – wenn nicht bei Architekten und Bauingenieuren, dann bei den genehmigenden Behörden, Bauträgern und in der breiten Öffentlichkeit. Denn das Holz, mit dem diese vertraut sind, ist ein weiches, biologisches Material, das sowohl für physische Schäden durch Brände als auch für Fäulnis bei längerer Nässeeinwirkung anfällig ist. Obzwar dies für Massivholz im natürlichen Zustand zutrifft, sind die Eigenschaften und die Leistungsfähigkeit von Holz durch moderne Verarbeitungsmethoden

in erheblichem Maße modifizierbar. Massivholzwerkstoffe wie Brettsperrholz (BSP), Furnierschichtholz (FSH), Spanstreifenholz (LSL) und Furnierstreifenholz (PSL) sind nun nebst Brettschichtholz (BSH) erhältlich; diese sind stärker, gleichmäßiger und formstabiler als traditionelles Massivholz. Doch selbst mit diesen modifizierten Eigenschaften bleibt die Kenntnis der spezifischen Eigenschaften von Holz unerlässlich für den Entwurf von Holzhochhäusern. EIGENSCHAFTEN VON HOLZ

Die wichtigste Eigenschaft von Holz ist, dass seine Stärke und Stabilität mit der Richtung der Fasern und dem Feuchtigkeitsgehalt variieren, da es sich um ein biologisches Material mit Zellstruktur handelt. Die

3 Das Material | 25

Kontrolle dieser beiden Variablen ist entscheidend für die Herstellung von Bauten, die formstabil, tragfähig und letztendlich haltbar sind. Gebundene und freie Feuchte

Holz enthält freie und gebundene Feuchte. Man vergleicht die Struktur von Holzfasern oft mit einem Bündel von Trinkhalmen, und diese Analogie ist hilfreich beim Verstehen des Unterschieds. Gebundene Feuchte existiert von Natur aus in den Zellwänden (bzw. in den Wänden des Strohhalms) und es besteht bei ihr eine chemische Bindung mit dem Holz. Freie oder kapillare Feuchte befindet sich zwischen den Zellwänden (bzw. im Inneren des Strohhalms) und wird nur von Kapillarkräften im Holz gehalten. Sie stellt den vorwiegenden Anteil der Feuchte in „grünem“ Holz dar. Der Feuchtegehalt wird definiert als das Gewicht des Wassers im Holz, ausgedrückt als prozentualer Anteil am Trockengewicht dieses Holzes. Als dieses Trockengewicht betrachtet man das Gewicht der Probe nach einer künstlichen Trocknung unter genormten Temperatur- und Zeitbedingungen. Zu Referenzzwecken: Ein lebender Baum oder frisch geschnittener Balken kann einen Feuchtegehalt von über 50 % haben; Lufttrocknung kann dies auf unter 20 % und künstliche Trocknung auf einen so geringen Wert wie 8 % verringern. Holz ist hygroskopisch und absorbiert Feuchte oder setzt diese frei, um einen Gleichgewichtszustand mit der Umgebung aufrechtzuerhalten. Wird „grünes“ Bauholz in den kontrollierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen eines Gebäudes verbaut, gibt es Feuchte ab, bis das Gleichgewicht mit dieser neuen Umgebung wiederhergestellt ist. Dieses Gleichgewicht wird – je nach Klima und Jahreszeit – normalerweise bei einem Feuchtegehalt von 8 – 12 % erreicht, der sogenannten Gleichgewichtsfeuchte. Feuchtebewegung

Wird Feuchtigkeit abgegeben, schrumpft das Holz. Diese Schrumpfung beträgt quer zum Faserverlauf ca. 1 % pro 5 % Verringerung im Feuchtegehalt sowie ungefähr ein Zehntel dieses Werts parallel zum Faserverlauf. Für ein einzelnes Holzbauteil scheint dies kein großes Problem zu sein – 2 – 3 mm, wenn ein 100 mm starkes Bauteil mit einem Feuchtegehalt von 25 % auf die ver-

26 | GRUNDLAGEN DES HOLZGESCHOSSBAUS

baute Gleichgewichtsfeuchte trocknet – aber zusammengenommen können die Auswirkungen erheblich sein. Selbst bei kleinen Gebäuden wird vorzugsweise abgetrocknetes Bauholz verwendet (d. h. Holz, das vor dem Hobeln auf seine endgültige Größe an der Luft trocknen konnte), da dies das Schwinden des Holzes im eingebauten Zustand verringert. Bei Holzhochhäusern ist die Maßhaltigkeit sowie ein Tragwerkentwurf, der die Auswirkungen von Feuchtebewegung und Schwinden minimiert, noch wichtiger. Daher muss fast alles in Holzhochhäusern verwendete Material künstlich getrocknet werden. Künstliche Trocknung

Künstliche Trocknung wird in speziell zu diesem Zweck ausgelegten Öfen durchgeführt, in denen das Holz in Regalen liegt, um die Luft zirkuliert. Eine sorgfältige Temperaturkontrolle stellt sicher, dass die Trocknung nicht zu schnell abläuft und dadurch ein Verziehen oder ungleichmäßiges Schrumpfen verursacht wird. Mithilfe künstlicher Trocknung ist der Feuchtegehalt von Holz auf jeden gewünschten Wert einstellbar, wobei ein Sollwert von 12 % typisch ist. Neben einer Reduzierung des Materialvolumens hat Trocknung auch eine Zunahme der Festigkeit der Holzbauteile zur Folge. Festigkeit

Verschiedene Arten von Holz haben unterschiedliche Festigkeits-, Formbeständigkeits- und Wetterbeständigkeitseigenschaften, was die Wahl der Art wichtig macht. In Nordamerika wählt man normalerweise für Außenanwendungen die Alaska-Zeder (Cupressus nootkatensis) und die Westliche Rotzeder (Thuja plicata) sowie bei besonderen Festigkeitsanforderungen die Douglasie (Pseudotsuga menziesii) und südliche Gelbkieferarten. In Mitteleuropa sind Gewöhnliche Fichte (Picea abies) und Waldkiefer (Pinus sylvestris) die am häufigsten verwendeten Arten für tragende Teile, während Lärchenholz (Larix decidua) für Außenverkleidungen zum Einsatz kommt. Die Festigkeit eines Baumaterials ist ein Maß seiner Fähigkeit, einer bestimmten Belastung ohne Versagen standzuhalten. Die Lasten, die auf ein tragendes Bauteil einwirken können, sind Druck, Zug, Biegung, Sche-

Brettschichtholz (BSH) wird durch Zusammenkleben einzelner Bauholzstücke hergestellt und bildet Stützen oder Balken.

rung und Torsion. Die Festigkeit von Holz variiert mit der Richtung, in der die Kraft einwirkt. Das Material ist parallel zur Faserrichtung (d. h., wenn die Kraft in Längsrichtung auf die Fasern einwirkt) am stärksten und viel schwächer (normalerweise um einen Faktor von zehn), wenn die Kraft quer oder tangential zur Faserrichtung ausgeübt wird. Die Festigkeit von Holz ist je nach Art verschieden: Riesen-Thuja kann eine Druckfestigkeit von um die 1100 kPa, die Douglasie eine Festigkeit von 1800 kPa and Mahagoni eine von um die 3600 kPa besitzen. Außerdem bedeutet die natürliche Variabilität von Holz (wozu dichtere oder offenere Faserstrukturen sowie das Vorhandensein von kleineren Mängeln wie Spalten, Rissen und Ästen zählen), dass bei Schnittholz erhebliche Abweichungen bei diesen Zahlen auftreten können. Da diese Uneinheitlichkeit von Naturholz die statische Berechnung erschwert, hat die Holzindustrie standardisierte Holzwerkstoffe entwickelt – mit dem Ziel, die Tragfähigkeit zu erhöhen und Abweichungen zu reduzieren. HOLZWERKSTOFFE

Holzwerkstoffe werden hergestellt, indem man Holzstreifen, Furniere, kleine Stücke Massivholz oder Holzfasern miteinander verbindet, um eine größere Verbundeinheit zu produzieren, die stärker und steifer ist als die Summe ihrer Teile. Das Material, aus dem Holzwerkstoffe bestehen, kann im Allgemeinen aus kleineren Bäumen gewonnen werden, und der Herstellungsprozess erlaubt die Verwendung eines viel höheren Prozentsatzes eines Baums, als dies bei Schnittholz der Fall wäre. Außerdem sind Holzwerkstoffe formbeständiger, da im Herstellungsprozess verwende-

tes Holz künstlich getrocknet und nach präzisen Spezifikationen verarbeitet wird. Die beiden bekanntesten Holzwerkstoffe sind Sperrholz und Brettschichtholz (BSH), die beide schon seit dem frühen 20. Jahrhundert verwendet werden. In den letzten drei Jahrzehnten sind eine Anzahl neuer Massivholzwerkstoffe hinzugekommen, die (wie BSH) für den Bau von Holzhochhäusern geeignet sind. Dementsprechend beziehen sich die folgenden Beschreibungen auf die massiven Platten- und Balkenprodukte, die beim Bau von Holzhochhäusern verwendet werden. Weil diese Produkte unter kontrollierten Bedingungen und unter Verwendung verschiedener Klebe- und Presstechniken produziert werden, sind sie normalerweise in einer Reihe von Standardstärken, in Breiten von bis zu 2,5 oder 3,0 m und in Längen herstellbar, die nur durch die Beschränkungen des Straßentransports begrenzt sind. Brettschichtholz

Brettschichtholz (BSH) wird durch Zusammenkleben einzelner Bauholzstücke unter kontrollierten Bedingungen zur Bildung größerer linearer Elemente hergestellt [Abb. S. 27 oben]. In Holzhochhäusern wird BSH für Stützen, Balken und Unterzüge verwendet, und im Falle des Apartmentgebäudes Treet [S. 158 – 163] wurden sowohl vertikale als auch horizontale Binder aus BSH hergestellt. Während der Herstellungsprozess von BSH im Grunde seit seiner ursprünglichen Einführung in Deutschland im Jahr 1906 derselbe geblieben ist, verwendet man heute Holz von besonders hoher Festigkeit, die sogenannten Brettlamellen. In Nordamerika wird Brettschichtholz traditionell aus dem Holz von Douglasien, Tanne/Kiefer/Fichte, Lärche (Larix decidua)

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Furnierschichtholz (FSH) entsteht durch Verkleben dünner Holzfurniere zu einem Block mit einheitlich längs orientierter Faserrichtung. Daher können Bauteile großer Länge produziert werden, die statisch gut berechenbar sind.

Spanstreifenholz (LSL) wird aus abgeschälten Holzstreifen hergestellt, die zu großen Bauteilen verklebt werden, deren Länge lediglich durch die Transportmöglichkeiten begrenzt ist. LSL kann für Decken- und Wandkonstruktionen sowie Stützen verwendet werden, wo große Raumhöhen erforderlich sind.

Furnierstreifenholz (PSL) besteht aus streifenförmigen Furnierstücken, die unter Druck mit Leim zu standardisierten Bauteilen verklebt werden. PSL-Produkte haben gleichbleibende Eigenschaften und eine hohe Belastbarkeit.

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oder Sumpfkiefer hergestellt. Für Außenanwendungen ist jetzt jedoch auch BSH aus Nootka-Scheinzypresse erhältlich. In Nordeuropa und Russland werden am häufigsten Rotkiefer (Pinus resinosa) und Weißtanne zur Herstellung von BSH verwendet. Die Lamellen werden normalerweise in nominalen Stärken von 25 oder 34 mm und (je nach Holzart und Herkunftsland) Breiten von 80 bis 170 mm geliefert. Die Länge beträgt meist 3 m oder mehr, wobei die Stücke je nach Notwendigkeit keilverzinkt und verklebt werden. Die Lamellen werden künstlich auf einen Feuchtegehalt von zwischen 10 – 14 % getrocknet, und dann zum Erhalt der erforderlichen Länge gestoßen in Längsrichtung verklebt. Diese Lamellen werden mit den Breitseiten unter Druck in einer Vorrichtung verklebt, die (falls erforderlich) dem Endprodukt die gewünschte Wölbung, Biegung oder Abschrägung verleiht. BSH kann in jeder Länge hergestellt werden, wodurch es zur Überbrückung weiter Spannen oder für ununterbrochene Spannen mit mehreren Abstützpunkten einsetzbar ist. Es kann auch für Stützen verwendet werden, die über mehrere Stockwerke gehen. Balken aus BSH werden normalerweise so verbaut, dass sie bei Belastung vertikal angeordnet sind (d. h., die Last wirkt senkrecht zur langen Seite der Lamellen). In solchen Fällen kann vorgeschrieben sein, dass die oberen und unteren Lamellen einer höheren Festigkeitsklasse angehören als die Lamellen in der Mitte, da bei Ersteren die Druck- und Zugkräfte am größten sind. Nordic, ein Hersteller von Produkten aus Holzwerkstoffen im Norden von Quebec, erzeugt BSH-Produkte aus quadratischen Abschnitten mit kleinen Abmessungen, die aus den Spitzen von Schwarztannen geschnitten werden. Diese Abschnitte werden dann sowohl horizontal als auch vertikal zu Balken, Stützen und Platten aus BSH verklebt, die einen Querschnitt mit einem markanten Schachbrettmuster haben. Dieses Material kam bei den Stützen, Balken und Bodenplatten des sechsstöckigen Gebäudes der Fondaction CSN in Quebec City zum Einsatz, entworfen von GHA – Gilles Huot Architecte [Abb. S. 34]. BSH ist lieferbar in verschiedenen Qualitätsklassen für nicht sichtbare oder sichtbare Anwendungen und kann zur Außenverwendung druckimprägniert werden, sofern es mit wasserbeständigen Klebern verklebt wurde.

Brettschichtholz-Platten Platten aus Brettschichtholz (BSH) sehen aus wie horizontal liegende Brettschichtholz-Balken [Abb. S. 31 unten links] und sind im Allgemeinen von BSH-Herstellern in denselben Holzarten erhältlich, die auch zu Brettschichtholz-Balken verarbeitet werden. BSH-Platten können einachsig gespannt werden und werden da, wo Widerstandsfähigkeit gegen Querkräfte verlangt wird, in Kombination mit Sperrholz-Aussteifung geliefert. Das Produkt sollte vor Nässe geschützt werden, damit es nicht quer zur Faserrichtung aufquellen bzw. schrumpfen kann. BSH-Platten können für Fußböden, Wände und Dächer verwendet werden. Anders als Brettschichtholz-Balken sind diese Platten darauf ausgelegt, parallel zur Längsseite der Lamellen einwirkenden Lasten zu widerstehen. Daher ist alles in einer Platte verwendete Holzmaterial von derselben tragenden Qualität. Furnierschichtholz

Furnierschichtholz (FSH) entsteht durch Verkleben dünner Holzfurniere zu einem Block [Abb. S. 28 oben], wobei die Faserrichtung aller Furniere parallel mit der Längsrichtung verläuft. Da FSH aus abgeschrägt oder mit Überlappstoß verbundenen Furnieren besteht, ist es in Längen erhältlich, die weit über die von herkömmlichem Bauholz hinausgehen. Als statisch tragendes Plattenprodukt hat es eine einheitliche Optik und sehr gut berechenbare Leistung. Die hierzu verwendeten Furniere werden getrocknet und sortiert (ähnlich wie Sperrholz) und mit wasserbeständigen Leimen verklebt. Im Gegensatz zu Sperrholz verlaufen die Furniere jedoch vertikal durch die Dicke der Tafel, anstatt horizontal angeordnet zu sein. Da Astlöcher, Faserabweichungen und Risse weitgehend eliminiert sind, ist FSH praktisch frei von Verwerfungen und Rissen. In seiner Standardform (in der alle Furniere in dieselbe Richtung verlaufen) kann FSH zur Verwendung als Balken und Unterzug zugeschnitten werden oder für Fußboden, Wände und Dächer in Plattenform belassen werden. Wenn zur Beständigkeit gegen Querkräfte eine Membranwirkung erforderlich ist, können Fugen zwischen den Platten zur Übertragung dieser Lasten ausgestaltet werden.

Furnierschichtholz kann auch so hergestellt werden, dass ca. 20 % der Furniere so ausgerichtet sind, dass ihre Maserung quer zu der der anderen Furniere im Block steht. Diese teilweise wie Sperrholz laminierte Platte hat eine höhere Druckfestigkeit als herkömmliche FSH-Platten. Furnierschichtholz kann aus einer Reihe verschiedener Holzarten produziert werden, darunter Douglasie und Drehkiefer. Spanstreifenholz

Spanstreifenholz (LSL, aus dem Englischen: laminated strand lumber) [Abb. S. 28 Mitte] wird hergestellt aus abgeschälten Holzstreifen mit einem Verhältnis von Länge zu Dicke von ca. 150:1. Die in LSL verwendeten Streifen stammen normalerweise von schnellwüchsigen Espen (Populus tremuloides) oder Tulpenbäumen (Liriodendron tulipifera) und werden parallel zur Längsachse der Platte angeordnet. Dies verleiht diesen Platten eine Spannfähigkeit in nur eine Richtung. In Kombination mit einem Kleber werden die angeordneten Streifen zu einer großen Matte oder einem Block geformt und gepresst. In Holzhochhäusern kann dieses Produkt als Fußboden-, Wand- und Dachplatten sowie für vertikale Bauteile in Situationen verwendet werden, in denen die Höhe vom Fußboden bis zur Decke sowie die Windlasten erheblich sind. Die Platten sind in einer Reihe von Standarddicken und mit einer maximalen Breite von 2,4 m erhältlich. Wie andere Holzwerkstoffe bietet LSL vorhersagbare Festigkeit, gute Feuchtebeständigkeit und Formstabilität, die Verdrehung und Schrumpfung minimieren. Furnierstreifenholz

Furnierstreifenholz (PSL, aus dem Englischen: parallel strand lumber) wurde in den 1980er Jahren von MacMillan Bloedel (jetzt: Weyerhaeuser Company Ltd) in Kanada entwickelt [Abb. S. 28 unten]. Es ist ein gesetzlich geschütztes Produkt, das unter dem Handelsnamen Parallam® vermarktet wird. PSL besteht aus Furnieren, die in lange Streifen geschnitten, parallel angeordnet und unter Druck mit einem Leim zum tragenden Endprodukt verklebt werden. Das Verhältnis von Länge zu Dicke der Streifen in diesem Produkt ist ca. 300:1. Es wird in Blöcken mit einem Höchstquerschnitt von 400 mm × 400 mm produziert.

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PSL wird in Kanada aus Douglasien und in den USA aus südlicher Gelbkiefer hergestellt. Da die Wachstumsdefekte vor der Herstellung aus den Holzstreifen entfernt werden, haben Produkte aus PSL gleichbleibende Eigenschaften und eine hohe Belastbarkeit. In Holzhochhäusern werden sie als Pfosten und Riegel vor allem da eingesetzt, wo eine hohe Biegefestigkeit notwendig ist, sowie gelegentlich als Balken, Unterzüge und Stürze beim Bauen mit tragenden Platten. PSL ist einfach imprägnierbar und daher gut vor Feuchtigkeit zu schützen. Optisch ist dieses Material attraktiv und daher für Anwendungen geeignet, bei denen ein ansprechendes Erscheinungsbild wichtig ist. Brettsperrholz

Brettsperrholz (BSP) besteht aus mehreren aufeinandergestapelten Schichten von Brettern [Abb. S. 31 oben links], bei denen die Schichten im rechten Winkel zueinander abwechseln. Die Schichten sind zur Bildung einer zusammengesetzten Platte verbunden – meist mit Leim. Der Leim kann auf die Oberfläche der Bretter oder sowohl auf die Oberfläche als auch die Kanten aufgetragen sein. Bretter können außerdem keilverzinkt und in Längsrichtung verleimt sein. Platten aus Brettsperrholz können nicht nur verklebt, sondern auch mechanisch miteinander verbunden werden. Im entgegengesetzten Winkel durch mehrere Schichten geschlagene Nägel erreichen die erforderliche statische Festigkeit genauso wie in vorgebohrte Löcher eingesetzte Holzdübel. Im letzteren Fall sind die Dübel aus einer anderen Holzart (oft Buche) und auf einen niedrigeren Feuchtegehalt als die Platte getrocknet. Wenn sich die Dübel ausdehnen, um ihren Gleichgewichtsfeuchtegehalt zu erreichen, schaffen sie eine feste Passung, welche die Plattenschichten unter Belastung zusammenhält. BSP-Platten weisen gute Formstabilität auf und können ab fünf oder mehr Schichten für zweiachsig gespannte Decken eingesetzt werden. Platten aus Brettsperrholz werden mit einer ungeraden Anzahl von Schichten produziert (normalerweise drei bis sieben), sodass die beiden äußeren Schichten

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dieselbe Faserorientierung haben. Wenn hohe Tragfähigkeit erforderlich ist, können benachbarte Schichten derselben Orientierung eingesetzt werden, normalerweise als Doppelschicht auf der Außenseite oder im Kern der Platte. Das verwendete Bauholz ist künstlich getrocknet; die Dicke einzelner Stücke kann 16 mm bis 51 mm und die Breite zwischen 60 mm und 240 mm betragen. Plattengrößen sind je nach Hersteller verschieden; typische Breiten sind 0,6 m, 1,2 m, 2,4 m und 3,0 m. Bei den äußeren Schichten von BSP-Wandplatten verlaufen die Fasern gewöhnlich vertikal zur Richtung der einwirkenden Lasten. Auf ähnliche Weise ist die Faserrichtung in der unteren und oberen Schicht von Fußboden- und Dachplatten gewöhnlich parallel zur längeren Spannweite ausgerichtet. Wie bei Brettschichtholz ist BSP entweder in Sichtqualität (wobei die äußere Schicht nach ihrem Aussehen sortiert ist) oder Industriequalität (meist unter einem Oberflächenfinish verborgen) lieferbar. Brettstapel-Elemente

Genagelte Brettstapel-Platten [Abb. S. 31 rechts] bestehen aus normalen Massivholzzuschnitten (2 × 4, 2 × 6 Zoll usw.), die auf der Kante stehend nebeneinander angeordnet und mithilfe von Nägeln oder Schlüsselschrauben zusammengehalten werden. Sie können aus Holzarten wie Douglasie und anderen Nadelhölzern hergestellt werden. Ihre Eigenschaften richten sich nach den verwendeten Massivholzzuschnitten; die daraus hergestellten Platten werden nicht von den geltenden Normen erfasst. Anders als andere Massivholzprodukte erfordern Brettstapel-Elemente keine Kapitalinvestitionen in spezielle Herstellungsanlagen und können von erfahrenen Zimmerleuten in einer herkömmlichen Holzwerkstatt gefertigt werden. Brettstapel-Platten benötigen Sperrholz oder sonstige Aussteifungsmaterialien zur Erreichung von Querdruckbeständigkeit. Und da sie keine durchgehenden Kleberschichten besitzen, wird an der Baustelle zusätzliches Dichtmaterial aufgebracht, um Fußböden gegen Rauch und andere Dämpfe undurchlässig zu machen. Brettstapel-Elemente

Brettsperrholz (BSP) besteht aus mehreren im rechten

Genagelte Brettstapel-Elemente bestehen aus Massivholz-

Winkel zueinander gestapelten Schichten von Brettern.

zuschnitten, die nebeneinander angeordnet und mithilfe von

BSP-Platten weisen gute Formstabilität auf und können

Nägeln verbunden, also mit einfachen Mitteln zu fertigen sind.

für Wände und zweiachsig gespannte Decken eingesetzt

Sie eignen sich für einachsig gespannte Deckenkonstruktionen.

werden.

Brettschichtholz-Platten sehen aus wie horizontal liegende Brettschichtholz-Balken. BSH-Platten können einachsig gespannt werden und sind eine preisgünstige und stabile Option für die Deckenkonstruktion.

sind anfälliger für Schimmel und sonstige durch Wasser verursachte Schäden als gleichwertige Holzwerkstoffe. Es muss daher sehr sorgfältig auf einen Schutz der Schnittflächen vor längerer Feuchteeinwirkung geachtet werden. KLEBER

Mit Ausnahme mechanisch befestigter Brettsperrholzund Brettstapel-Elemente werden die oben genannten Massivholzwerkstoffe mit Klebern auf Formaldehydbasis verklebt. Die Klebstoffart hängt davon ab, wie hoch die Prozesstemperatur ist, ob das Produkt innen oder außen eingesetzt wird und ob die Optik des Produkts wichtig ist (einige Kleber sind durchsichtig, andere von dunkler Farbe). Die meisten Baukleber enthalten Formaldehyd. Formaldehyd ist eine in Holz und Holzprodukten natürlich vorkommende organische Verbindung. Umweltnormen zur Innenraumluftqualität zielen auf eine Begrenzung der Ausgasung von Formaldehyd und anderen flüchtigen organischen Verbindungen ab, da diese in höheren Konzentrationen gesundheitsschädlich sind. Verschiedene Kleberzusammensetzungen enthalten unterschiedliche Konzentrationen von Formaldehyd, und es wird gegenwärtig an der Entwicklung von Klebern mit

niedrigem bzw. ohne Formaldehydgehalt gearbeitet. Der Anteil von Kleber in Gewichtsprozent in den oben beschriebenen verklebten Holzwerkstoff-Produkten reicht von 1 % in BSH-Balken und -Platten bis 6 oder 7 % in Span- und Furnierstreifenholz. Als Faustregel gilt, dass die Form- und Feuchtebeständigkeit von Produkten mit dem Anteil des Klebers in Gewichtsprozent zunimmt. FAZIT

Architekten und Statikern steht eine breite Auswahl an Platten- und Balkenerzeugnissen aus Massivholz zur Verfügung, welche die speziellen Leistungserfordernisse von Holzhochhäusern erfüllen. Zur Optimierung des Einsatzes von Materialien bzw. Produkten ist die Kenntnis von deren unterschiedlichen Eigenschaften entscheidend. Und es gilt weiter, dass Produkte aus Holzwerkstoffen die mit Massivschnittholz verbundene Variabilität zwar reduzieren, sie aber nicht vollkommen eliminieren. Es bleibt weiterhin von kritischer Bedeutung, die Feuchtebewegungs- und Schrumpfungseigenschaften zu kennen, damit der Entwurf eines Holzhochhauses funktioniert.

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KONSTRUKTIONSSYSTEME

Die Statik befasst sich mit der Festigkeit, Steifigkeit und Standfestigkeit von Bauten. Unabhängig von den verwendeten Materialien bleibt das grundlegende Ziel, einen Bau zu schaffen, der den auf ihn einwirkenden Lasten widerstehen kann und ohne frühzeitige Bauschäden oder Versagen die funktionalen Anforderungen erfüllt. Lasten können vertikal (wie das Eigengewicht des Gebäudes, die Schneelast oder das Gewicht von Möbeln und Einbauten) oder quer (wie Windlasten, die zu Über- bzw. Unterdruck auf entgegengesetzten Seiten des Gebäudes führen) wirken. Je nach Region müssen außerdem seismische Kräfte in Betracht gezogen werden, die auf Gebäude quer oder vertikal einwirken können. Weitere externe Kräfte, denen Gebäude ausgesetzt sein können, sind der hydrostatische Druck

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von Böden und/oder Grundwasser sowie der vom Wind verursachte Auftrieb. LASTPFADE

Diese externen und sonstigen, durch die Nutzlast (Nutzer und Geräte) innerhalb des Gebäudes erzeugten Kräfte führen dazu, dass Tragwerkselemente Druck, Zug, Biegung, Torsion oder Scherung ausgesetzt sind. Das Tragwerk muss so entworfen sein, dass diese Kräfte durch die horizontalen und vertikalen Elemente des Bauwerks auf die Erde abgetragen werden. Beim Entwurf eines Holzhochhauses muss das Schwind- und Quellverhalten des Materials berücksichtigt werden. Dies ist besonders wichtig bei der Auslegung der vertikalen Elemente des Bauwerks, da

übermäßige oder ungleichmäßige Schrumpfung sich auf die Höhe und Ausrichtung von Gebäudeelementen auswirken und sogar die Integrität der Gebäudehülle in Mitleidenschaft ziehen kann. Die beste Methode ist, ein vertikales Tragwerk vorzusehen, bei dem alle Holzfasern parallel zum Lastpfad verlaufen. Dies wird erreicht, indem vertikale Elemente direkt übereinander angeordnet oder Verbindungsdetails vorgesehen werden, welche die Auswirkungen von eventuellem querwüchsigem Faserverlauf im Längsschnitt umgehen oder minimieren.

eines Stahlzwischenstücks mit derselben Höhe wie die Deckenplatte erreicht werden wie im Bullitt Center [S. 118 – 123] oder durch Einkerbung der Stützen zur Schaffung von Absätzen, auf denen die Balken ruhen können, wie im Gebäude der Fondaction CSN in Quebec City [Abb. S. 34]. Eine weitere Option ist das direkte Verbinden des Balkens mit der Stütze mithilfe eines nicht sichtbaren Verbinders, wie im Wood Innovation and Design Centre [S. 124 – 133], oder durch Aufdoppelung der Balken, sodass sie auf beiden Seiten über die Stützen hinausreichen.

Vertikale Lasten

Querlasten

Idealerweise sollten vertikale Lasten von ununterbrochenen oder aufgesetzten tragenden Elementen – gleich ob Pfosten oder Platten – getragen werden. Erhebliche Versätze im vertikalen Lastpfad erfordern spezielle statische Details, wie Abfangträger wie im Earth Sciences Building [S. 102 – 107] oder beim Bridport House [S. 64 – 69]. Holzhochhäuser können als Plattformsysteme oder durchgehend gebaute Systeme entworfen werden. Bei Plattformsystemen sind die vertikalen tragenden Elemente (gleich ob Pfosten oder Platten) ein Stockwerk hoch, und jeder Fußboden bildet eine Plattform für den nächsten. Bei Verwendung von Schichtholz in der Plattformbauweise ist es wünschenswert, ein Detail vorzusehen, welches eine übermäßige Belastung oder Schrumpfen der Fußbodenplatten verhindert, die quer zur Holzfaserrichtung verlaufenden Lasten ausgesetzt sind. Das Ziel ist die Übertragung eines Teils der vertikalen Last direkt von der oberen zur unteren Wandplatte. Dies kann durch Bohren von Löchern durch die Fußbodenplatte geschehen, in die Holzdübel oder Stahlrohre eingesetzt oder die mit Beton verfüllt werden, wie in der Via Cenni in Mailand [S. 76 – 81]. Eine andere Methode ist ein zinnenförmiges Ausschneiden der Wandplatten, um eine Verbindung zwischen zwei Hirnholzteilen zu schaffen, die gleichzeitig die Fußbodenplatten stützt, wie beim Bridport House. Wird ein Plattformsystem als Rahmenkonstruktion aus Pfosten und Riegeln gebaut, ist ein ähnliches Detail notwendig, um eine Hirnholzverbindung zwischen den Pfosten des einen und denen des nächsten Stockwerks zu erreichen. Dieser Zustand kann durch Verwendung

Querlasten können in der vertikalen Ebene durch steife Momentenrahmen, ausgesteifte Rahmen oder Zwischenwände aufgenommen werden; Letztere können am Gebäuderand, im Gebäude verteilt oder zwischen starken vertikalen Kernen wie Fahrstuhl- und Treppenschächten angeordnet sein. Quersysteme müssen generell in beiden Richtungen verwendet werden und sind im Idealfall in gleichmäßigen Abständen auf dem gesamten Grundriss anzuordnen. Damit diese Aussteifungsrahmenelemente und Wandscheiben gemeinsam wirken können, müssen sie durch steife horizontale „Membranen“ – Decken, Dächer oder beides – miteinander verbunden sein. Das gesamte Quersystem muss so verankert sein, dass die einwirkende Querlast abgetragen wird. Diese Funktion wird oft von Treppen- oder Fahrstuhlschächten oder von über die gesamte Höhe des Gebäudes reichenden vertikalen Aussteifungsrahmen wahrgenommen. LASTVERHALTEN

In mehrgeschossigen Gebäuden sollte das Quersystem zwischen den Decken gleichmäßig angeordnet sein, damit die Querversteifung oder die Wandscheiben sich in derselben vertikalen Ebene befinden. Querversteifung wurde im Bullitt Center [Abb. S. 35] verwendet, und die vertikalen, gleichmäßig angeordneten Schichtholz-Wandscheiben finden sich im Projekt Via Cenni. Diese Projekte besitzen beide Treppen- und Aufzugsschächte aus Beton, die zur Abtragung von Querlasten nach unten auf die Betonpodeste dienen. Dieses System wird auch beim LCT One verwendet, wo die Beton-/Brettschichtholz-Verbundfußbodenplatten zu

4 Konstruktionssysteme | 33

Die Pfosten im Gebäude der Fondaction CSN in Quebec City, 2010, GHA – Gilles Huot Architecte, sind eingekerbt, um ein Auflager für die Balken zu schaffen.

einer Membran zusammengeschraubt und mit Stahlhalterungen an den Treppen- und Fahrstuhl-Betonkernen befestigt sind. Vom Gesichtspunkt der Statik her müssen Treppen- und Fahrstuhlkerne nicht unbedingt aus Beton bestehen. Beim Wood Innovation and Design Centre [S. 124 – 133]

gen sich plastisch verformen, wobei sie die einwirkende Kraft durch Verformung absorbieren, was geringe Schäden am Bauwerk zulässt, den vollständigen Einsturz des Gebäudes jedoch verhindert.

wurde in der Tat ein Schichtholzkern verwendet, wobei die Platten mit einem Überlappstoß aneinandergefügt und mit Schlüsselschrauben zusammengeschraubt wurden. Dadurch wurden durchgehende vertikale Wandscheiben geschaffen, wobei die Schlüsselschrauben und Verbindungen für die notwendige Duktilität sorgen (siehe Abschnitt zu Duktilität unten). Ob ein Holz- oder ein Betonkern gewählt wird, richtet sich nach Kriterien der Wirtschaftlichkeit und auch nach den örtlichen Brandschutzvorschriften. Bei Betonkernen ist zu beachten, dass Holz- und Betonelemente sich auf unterschiedliche Weise bewegen. Dies kann Gleitverbindungen zur Ermöglichung vertikaler Bewegung und verstellbare Schwellen an Treppen und Fahrstuhltüren erfordern.

VON GEBÄUDEN

Duktilität

Duktilität (die Fähigkeit eines Materials, sich unter Belastung zu verformen und dabei Energie zu absorbieren und abzuleiten) ist ein wichtiger Aspekt von Tragwerken. Bei Holzhochhäusern, bei denen die tragenden Elemente von Natur aus steif sind, sind es die Verbindungen, die diese Funktion wahrnehmen müssen. Unter Normalbedingungen sind diese Verbindungen so ausgelegt, dass sie sich elastisch verhalten und mäßige Windlasten oder seismische Kräfte ohne dauernde Verformung absorbieren. Im Falle schwerer Stürme oder Erdbeben werden dieselben Verbindun-

34 | GRUNDLAGEN DES HOLZGESCHOSSBAUS

SELBSTZENTRIERENDES VERHALTEN

Eine neue und innovative Methode für den Entwurf von Holzhochhäusern in erdbebengefährdeten Gebieten basiert auf selbstzentrierendem Verhalten von Gebäuden: Pres-Lam, ein von einem Ingenieursteam an der University of Canterbury, Neuseeland, entwickeltes und patentiertes Pfosten-Riegel-System, bei dem vorgespannte, durch hohle Furnierschichtholz-Balken führende Stangen mit an Furnierschichtholz-Pfosten befestigten Stahlplatten verankert sind, was eine bewegliche Knotenverbindung schafft. Diese Verbindungen [Abb. S. 36] sind so ausgelegt, dass sie unter mäßigen seismischen Lasten elastisch ausgelenkt werden, bei Wegfall der Lasten jedoch in ihre ursprüngliche Anordnung zurückkehren. Dieses System, das beim Nelson Marlborough Institute of Technology in Nelson, Neuseeland (Entwurf: Irving Smith Jack Architects, Fertigstellung: 2010), und beim Te Ara Hihiko/College of Creative Arts in Wellington, Neuseeland (Entwurf: Athfield Architects, Fertigstellung: 2012), erfolgreich eingesetzt wurde, verringert die Wahrscheinlichkeit von Tragwerksversagen erheblich. Da die Spannstangen leicht zugänglich sind, vereinfacht das Pres-Lam-System auch die Beurteilung und Reparatur beschädigter Bauwerke sehr. 2015 erhielt das kanadische Unternehmen FP Innovations eine ausschließliche Lizenz zur Verwendung des Pres-LamSystems in Nordamerika. Zum ersten Mal eingesetzt

Das Bullitt Center in Seattle, Washington, verwendet ein System aus V-förmigen Stahlstreben, um die Pfosten-Riegel-Konstruktion seitlich auszusteifen.

wird es im OSU Forest Science Complex in Corvallis, Oregon, USA (Entwurf: MGA – Michael Green Architecture, Fertigstellung für 2018 geplant). AUFTRIEBSKRÄFTE

Da Holzbauwerke leicht sind und daher eine relativ geringe träge Masse besitzen, können sie durch Windböen schnell beschleunigt werden. Dieses Verhalten und die daraus resultierenden Auftriebskräfte müssen beim Entwurf von Holzhochhäusern ebenfalls berücksichtigt werden. Strategien zum Umgang mit diesen Kräften sind unterschiedlich. Die externen Fachwerktragwerke beim Treet Apartment Building [S. 158 – 163] werden durch seitliche geschosshohe Fachwerkbinder und Fertigbeton-Geschossdecken auf dem fünften und zehnten Stock ergänzt. Diese Decken bilden eine Membran, welche die Querlasten gleichmäßig zwischen den verschiedenen vertikalen tragenden Elementen verteilt und auch eine horizontale Brandschutztrennung zwischen den leichten Holzfertigbauteilen bildet.

Die Betondecken verbessern außerdem das Lastverhalten des Gebäudes unter sehr windigen Bedingungen. Das vertikale Fachwerktragwerk reicht in Kombination mit dem zusätzlichen Gewicht der Betondecken dazu aus, diesen Windkräften zu widerstehen – wobei das Fachwerk im Luv des Gebäudes Zugbelastung unterliegt und das im Lee liegende Schubkräften ausgesetzt ist. Das Gesamtsystem ist mit Stahlhalterungen an einem Betonsockel verankert, in dem die Garage untergebracht ist. Unter Verwendung eines zum ersten Mal im Projekt Limnologen 2009 verwendeten Systems leisten durchgehende Stahlankerstangen, die in den Wänden vom Betondach der Garage bis ganz oben am Gebäude verlaufen, Auftriebskräften beim Strandparken Hus B [S. 70 – 75] Widerstand. Beim Wood Innovation and Design Centre [S. 124 – 133] wurde eine Lösung gewählt, bei der die vertikalen Schichtholzplatten der Haustechnikkerne den Auftriebskräften entgegenwirken. Diese Platten sind mit den Betonfundamenten durch

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Pres-Lam ist ein in Neuseeland entwickeltes System, das die seismische Belastbarkeit von Pfosten-Riegel-Konstruktionen aus Holz erhöht. Spannstangen aus Stahl werden durch hohle Furnierschichtholz-Balken geführt und sind durch Stahlplatten mit den FSH-Stützen verbunden. Diese beweglichen Knotenverbindungen werden im Lastfall elastisch ausgelenkt, kehren bei Wegfall der Last jedoch in ihre ursprüngliche Anordnung zurück.

eine Kombination von Klammern und Ankerbolzen verbunden. Die Klammern sind mit Schrauben befestigt, die Ankerbolzen wurden unter Verwendung des duktilen HSK-Systems mit Epoxidkleber verklebt. TRAGWERK UND GEBÄUDEFUNKTION

Über die Anforderung nach Standfestigkeit hinaus wird die Wahl des Tragwerkssystems noch von anderen Faktoren beeinflusst. Am wichtigsten ist die Funktion des Gebäudes, da diese die Raumorganisation, die Notwendigkeit für Flexibilität, die Spannweiten, die Brandschutzbestimmungen und Anforderungen bezüglich der Nutzlast beeinflusst. Bei Holzhochhäusern ist im Wesentlichen Wohnnutzung und kommerzielle (oder institutionelle) Nutzung anzutreffen. Allgemein gesagt sind Wohngebäude stärker aufgeteilt, sodass ein System tragender Wände verwendet werden kann. Im Gegensatz dazu erfordern kommerzielle Gebäude generell flexible, offene Grundrisse, die sich leichter mithilfe eines Systems aus durch Balken verbundenen Stützen erreichen lassen. Massivholzplatten-Systeme

Ein Beispiel für ein unterteiltes System bei tragenden Bauten mit BSP ist Murray Grove in London, das in Kapitel 2, Höher bauen mit Holz, S. 23 – 24, vorgestellt wird. Bei diesem Projekt, das drei Stockwerke mit Sozialwohnungen und fünf mit hochpreisigem Wohnraum umfasst, bestehen alle Innenwände aus tragendem BSP. Diese Unterteilung entstand zum Teil aus der Überzeugung heraus, dass während der Nutzungsdauer des Gebäudes wenig bzw. keine Umkonfigurierung notwendig sein würde, schafft aber auch ein Tragwerk von hoher Redundanz, welches den örtlichen Vorschrif-

36 | GRUNDLAGEN DES HOLZGESCHOSSBAUS

ten zur Verhütung von komplettem Tragwerksversagen entspricht. Ein weiteres erwähnenswertes Beispiel ist die Wohnhausanlage Wagramerstraße in Wien (Entwurf: Schluder Architektur, Fertigstellung: 2014). Mit sieben Stockwerken ist es das bis dato höchste BSPWohngebäude Österreichs [Abb. S. 37]. Bei den Projekten in diesem Buch wurden tragende Wandsysteme den Wohnbauten Bridport House [S. 64 – 69], Via Cenni [S. 76 – 81] und Strandparken Hus B [S. 70 – 75] eingesetzt. Das Puukuokka Apartmentgebäude [S. 94 – 99] verwendet ebenfalls ein System tragender BSP-Wände; diese wurden aber in der Fabrik als dreidimensionale Elemente vorgefertigt und dann auf der Baustelle aufeinandergestapelt. Pfosten-Riegel-Systeme

Im Gegensatz dazu kommen in Geschäfts- oder Verwaltungsgebäuden meist Pfosten-Riegel-Systeme zum Einsatz. Dazu gehören das Wood Innovation and Design Centre [S. 124 – 133], das Earth Sciences Building [S. 102 – 107], das Bullitt Center [S. 118 – 123], der Tamedia-Hauptsitz in Zürich [S. 108 – 117] und der LCT One [S. 142 – 151]. Hybridsysteme

Tragwerkskonstruktion befasst sich auch mit der Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Mittel, weshalb ganz aus Holz bestehende Bauwerke möglicherweise nicht immer die optimale Lösung sind. Hybridsysteme, in denen Stahl oder Beton für bestimmte Elemente und Holz für andere verwendet werden, sind verbreitet. Für hohe Lastbedingungen kann die Festigkeit von Stahl vorteilhaft sein, während Beton wegen seiner thermischen Masse, Druckfestigkeit oder Stoßfestigkeit

Der Wohnbau Wagramerstraße in Wien, Österreich, 2014, entworfen von Schluder Architektur, ist ein Beispiel für zeitgenössische Architektur aus Massivholzwerkstoffen: Brettsperrholz-Platten bilden die Wand-, Decken- und Dachkonstruktion. Die wabenförmige Anordnung kann vertikale wie seitliche Lasten aufnehmen.

Wohnbau Wagramerstraße, oberes Regelgeschoss. Die zellenförmige Grundrissorganisation leitet sich aus der regelmäßigen Anordnung der tragenden BSH-Wände ab.

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Das E3 in Berlin, 2008, von Kaden Klingbeil Archi-

Das Gebäude 17 – 21 Wenlock Road in London,

tekten, ist eine hybride Pfosten-Riegel-Konstruktion

2015, von Hawkins\Brown besitzt ein Primär-

aus Holz, Stahl und Beton. Die tragenden Außen-

tragwerk aus Stahlstützen und -trägern, die die

wandkonstruktionen wurden in Massivholzbauweise

Wand-, Decken- und Dachkonstruktionen aus

und in Holztafelbauweise erstellt.

Brettsperrholz tragen.

eingesetzt wird. In vielen Gebäuden wird Letzterer im Keller und für das Erdgeschoss verwendet, wodurch ein Sockel geschaffen wird, auf dem ein leichteres Gebäude errichtet wird (manchmal mit kürzerer Spannweite). In manchen Fällen werden Hybridstrukturen aufgrund behördlicher Anforderungen gewählt. So kann beispielsweise ein nicht brennbares Material für Treppen- und Aufzugsschächte verlangt sein, wie beim LCT One [S. 142 – 151]. Anderenorts haben die Erfordernisse der Architektur Vorrang und führen oft zu einem Hybridbauwerk. Im Falle des Gebäudes 17 – 21 Wenlock Road in London [Abb. S. 38 oben rechts; siehe auch S. 152 – 157] kamen teilweise eine Rahmenbauweise und teilweise tragende Wände zum Einsatz; der Stahlrahmen in aufeinanderfolgenden Stockwerken macht Versätze und Auskragungen möglich. Beim Woodcube [S. 82 – 93] wurde Stahl zur Aussteifung von Balken verwendet, die vom zentralen Kern aus hervorkragen und die Balkons tragen. Ein weiteres Beispiel für ein Hybridbauwerk ist E3, ein siebenstöckiges Mehrfamilienhaus in Berlin [Entwurf: Kaden Klingbeil Architekten, Fertigstellung: 2008, Abb. S. 38 oben links]. Das E3 enthält Büroräume im Erdgeschoss und darüber Wohnungen. Das Bauwerk ist eine Pfosten-Riegel-Konstruktion aus Brettschichtholz mit schweren Stahlverbindern sowie zwei großen, das Gebäude in Längsrichtung überspannenden Betonbalken. Die tragenden Außenwandkonstruktionen

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wurden in Massivholzbauweise (Vorderhaus) und in Holztafelbauweise (Hinterhaus) errichtet, die Geschossdecken durch ein Holz/Beton-Hybridsystem gebildet. Die Treppen befinden sich in freistehenden Betonschächten, die durch Brücken mit dem Gebäude verbunden sind. Das Wood Innovation and Design Centre [S. 124 – 133] hingegen suchte die Vielseitigkeit von Holz unter Beweis zu stellen und gleichzeitig ein Gebäude mit dem geringstmöglichen ökologischen Fußabdruck zu erstellen. Es setzte daher durchgängig Holz ein, um die zeitintensiven Schnittstellen zwischen verschiedenen Gewerken auf der Baustelle zu eliminieren und so den sehr knappen Zeitplan für den Bau einzuhalten. FAZIT

In dem Maße, wie Architekten, Bauingenieure, Bauund Brandschutzbehörden mit Hochhausbau aus Holz vertrauter werden, werden die oben beschriebenen Methoden durch andere, noch zu entwickelnde ergänzt werden. Aufgrund der Vielseitigkeit von Hybridsystemen aus Holz und Stahl bzw. Holz und Beton ist es wahrscheinlich, das diese die Mehrzahl der zukünftigen Bauwerke stellen. Es ist jedoch – woran uns das Wood Innovation and Design Centre erinnert – wichtig, die erheblichen Umweltvorteile von Holz nicht aus dem Auge zu verlieren und seine Verwendung überall da zu fördern, wo dies funktional sinnvoll ist.

GEBÄUDELEISTUNG

Theoretisch wird der Übergang von präskriptiven zu zielbasierten Bauvorschriften es den Entwerfenden ermöglichen, Materialien auszuwählen und Lösungen vorzuschlagen, welche die Anforderungen der geltenden Vorschriften erfüllen, und deren Einhaltung mit Berechnungen und Simulationen zu belegen. In der Praxis bestehen bei den meisten Baubehörden immer noch Vorbehalte gegen Hochhäuser aus Holz. In diesem Kapitel wird auf die Bedenken bezüglich Brandschutz, Schallschutz und Leistungsfähigkeit der Gebäudehülle eingegangen. BRANDSCHUTZ

Missverständnisse bezüglich des Verhaltens im Brandfall sind nach wie vor das bedeutendste Hindernis

für eine weitere Verbreitung von vielgeschossigen Holzgebäuden. Diese Missverständnisse beruhen oft auf Erfahrungen mit Bränden bei in Leichtholzbauweise errichteten Gebäuden statt solchen aus schwerem Massivholz oder aus Holzwerkstoffen. Präskriptive Bauvorschriften betrachten beide Bauweisen als feuergefährdet – obwohl sie sich in Wirklichkeit im Brandfall sehr unterschiedlich verhalten. Präskriptive und zielorientierte Vorschriften

Eine präskriptive Bauvorschrift bestimmt, wie ein Gebäude gebaut werden muss, nicht, was es leisten muss. Die implizite Annahme dabei ist, dass die vorgeschriebene Norm nur auf eine Weise erreichbar ist. Seit Jahrzehnten finden es Bauträger, Architekten,

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Bauingenieure, Versicherungsunternehmen und zuständige Behörden aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, eindeutigen Handhabung oder Haftung zweckdienlich, einfach gemäß den in der Vorschrift festgelegten Methoden zu bauen. Solche Vorschriften haben ihre Grundlage im Allgemeinen jedoch in Leistungsanforderungen, auch wenn diese möglicherweise nicht offensichtlich sind. Zum Beispiel soll das Vorschreiben einer bestimmten Feuerbeständigkeit sicherstellen, dass das Bauwerk standfest bleibt und die Lasten lang genug trägt, dass die Nutzer evakuiert werden und die Feuerwehrleute es betreten können, ohne einen Einsturz befürchten zu müssen. Über diese Hauptaufgabe der Standfestigkeit des Bauwerks hinaus gibt es weitere wichtige funktionale Anforderungen wie die Begrenzung der Brandausbreitung und die Beschränkung des Sachschadens. Die Anforderungen (insbesondere an den Brandschutz) nehmen entsprechend der Größe, Nutzeranzahl und Höhe des Gebäudes zu. In den meisten Ländern liegt die Schwelle für mehrgeschossige Bauten, an der sich die Anforderungen an die Feuerbeständigkeit von eine auf zwei Stunden verdoppeln, bei sechs bis acht Stockwerken. Eine präskriptive Vorschrift schreibt dann immer vor, dass ein Gebäude dieser Höhe aus nicht brennbaren Materialien errichtet werden muss. Alternativlösungen Unter diesen Umständen hat ein Architekt, der Holz verwenden möchte, nur die Möglichkeit, eine „Alternativlösung“ vorzuschlagen. Der erste Schritt bei diesem Prozess ist die Analyse der Anforderungen der präskriptiven Vorschriften, um die ihnen zugrunde liegenden Ziele zu verstehen. So lässt sich ein objektiver Rahmen und eine Basis für die Beurteilung von Alternativlösungen schaffen. Der Prozess kann dann zielorientiert gestaltet werden. Brandverhalten

Bei der Betrachtung von Fragen der statischen Sicherheit ist es wichtig zu wissen, dass das größte Risiko für das Bauwerk und seine Nutzer von einem Brand ausgeht, der im Inneren des Gebäudes beginnt (in einem sogenannten Brandabschnitt) – und nicht von

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einem, der draußen entsteht. In der Sprache der Bauvorschriften hat das Wort „Abschnitt" eine spezielle Bedeutung. Es bezeichnet einen Innenraum oder eine Reihe miteinander verbundener Räume, die von anderen solchen Abschnitten im Gebäude durch Brandschutzdecken und -wände getrennt sind. Um die zur Minimierung der Auswirkungen eines Brands in einem Brandabschnitt auf Gebäude und Nutzer erforderlichen Strategien richtig einzuschätzen, muss man zunächst wissen, wie so ein Brand normalerweise beginnt und wie er sich dann weiterentwickelt. Bauvorschriften können nur die für das Tragwerk und die Oberflächen eines Gebäudes verwendeten Materialen regulieren, nicht aber die, welche in Möbeln und Einbauten vorhanden sein können. Generell stellen Möblierung und Innenausbau das größte Risiko und oft den Ausgangspunkt für Gebäudebrände dar. Um einen Brand zu verursachen, müssen drei Dinge gleichzeitig vorhanden sein: Brennmaterial, Sauerstoff und eine Zündquelle. Ein Feuer ist eine exothermische Reaktion, bei der Sauerstoff und Brennmaterial verzehrt werden und Wärme (nebst Beiprodukten wie z. B. Rauch) entsteht. Ein Brand beginnt als isolierte Erscheinung, nimmt aber an Intensität und Ausbreitung zu, wenn er den brennbaren Inhalt sowie die offen liegenden und brennbaren Bauteile des Abschnitts verzehrt. Dann steigt Rauch zur Decke auf, verteilt sich dort und dann an den Wänden wieder hinunter, während die Temperatur weiter steigt. Hat die Temperatur der Rauchschicht ca. 600 °C erreicht, setzt die davon ausgehende Wärmestrahlung die meisten darunter befindlichen brennbaren Objekte in Brand. Diesen fast sofortigen Übergang des Brands vom lokalen Ereignis zur Feuersbrunst nennt man Überschlag. Im Allgemeinen wird die Entwicklung eines Brandes im Frühstadium durch die Verfügbarkeit von Brennstoff sowie durch die Sauerstoffversorgung bestimmt, welche für das Verhalten des Brands nach dem Überschlag entscheidend ist. Ziele der Brandschutzplanung

Das grundlegende Ziel des Brandschutzkonzepts ist die Aufrechterhaltung der statischen Standfestigkeit und Aufnahme der Lasten während eines Brands,

damit das Gebäude beim Verlassen oder bei der Brandbekämpfung durch die Feuerwehr nicht vorzeitig einstürzt. Weiterhin muss die Sicherheit für Leib und Leben auf den Geschossen bzw. in den Abschnitten des Gebäudes gewährleistet sein. Dies erfordert Maßnahmen, die sowohl die Brandentwicklung im Abschnitt, in dem das Feuer begann, als auch die Ausbreitung der Wärme oder Flammen aus diesem Abschnitt in andere Gebäudebereiche begrenzen. Das Brandschutzkonzept strebt diese Ziele durch Verwendung von passiven und aktiven Strategien an. Passive Strategien umfassen physikalische Gebäudemerkmale wie Art und Verwendung von Materialien, Brandlast, räumliche Abschnittsbildung und Anzahl und Lage der Notausgänge sowie Zugänge für die Feuerwehr. Zu aktiven Strategien gehören Brandmeldeanlagen, Wärme- und Rauchmelder, automatische Sprinkler- und Rauchabzugsanlagen, Notstromaggregate und zur Brandbekämpfung bestimmte Aufzüge. Obwohl jede dieser Maßnahmen bei schrittweiser Addierung auch als eine schrittweise Verbesserung des Brandschutzes gesehen werden kann, sollten sie eher als Gruppe von Methoden (von denen nicht jede in allen Fällen notwendig sein mag) betrachtet werden, deren kombinierte Auswirkung idealerweise unter Verwendung von Brandsimulations-Software beurteilt werden sollte. Brandsimulation

Zur Beurteilung der Auswirkungen mehrerer Variablen, wie u. a. Größe und Ausgangspunkt des Brands, Grad der Abschnittsbildung, für Brandschutzwände eingesetzte Konstruktionsdetails und -materialien sowie im Falle von Holzhochhäusern Anteil und Platzierung der sichtbaren Holzteile, ist ein virtuelles, dreidimensionales Brandmodell hilfreich. Dann können dessen Ergebnisse mit denen von vollkommen nicht brennbaren Gebäuden verglichen werden. Diese ausgereiften Simulationen gelten zunehmend als eine sachgerechtere Darstellung von tatsächlichen Brandszenarien als die formelhafteren Zeit- und Temperaturmethoden, welche den Ausgangspunkt präskriptiver Bauvorschriften bilden. Wenn eine auf Simulation beruhende Vorgehensweise erfolgreich sein soll, ist es unverzichtbar, dass die am

Projekt beteiligten Interessengruppen (Planungsteam, Bauträger, zuständige Behörde und örtliche Feuerwehr) von Anfang an mit einem Brandschutzexperten an der Entwicklung eines allerseits zustimmungsfähigen Brandschutzkonzepts arbeiten. Dies ist zwar unabhängig vom verwendeten Tragwerksmaterial wichtig, aber insbesondere bei jedem Projekt, das Holz in innovativer Form verwendet. Holz und Feuer

Die vorhersagbare Leistung von Vollholzelementen in Bränden beruht auf einer Kombination von Faktoren. Erstens treibt die von den Flammen entwickelte Hitze alle im Holz vorhandene freie Feuchte ins Zentrum des Bauteils und macht dieses damit weniger leicht entzündlich. Gleichzeitig bildet sich beim Verkohlen der Oberfläche eine undurchlässige Isolierschicht, die das unverbrannte Innere des Holzes sowohl vor der Wärme des Feuers als auch dem zum Unterhalt der Verbrennung notwendigen Sauerstoff schützt. Das aus dem empirischen Beweis und der Simulationsmodellierung zu ziehende Fazit ist, dass Vollholzelemente – selbst wenn sie im Gebäudeinneren sichtbar sind – keinen erheblichen Beitrag zur Gesamtbrandlast leisten. Brandschutzoptionen

Ungeachtet dieser Schlüsse kann das Brandschutzkonzept je nach Haltung der zuständigen Behörde, der Feuerwehr oder des Bauträgers variieren. Jede dieser Parteien kann der Meinung sein, dass eine bestimmte Entwurfslösung ein höheres Risiko – sprich: Haftung – darstellt, als sie auf sich zu nehmen bereit ist. Vollständige Verkleidung Angesichts einer Bautechnik, mit der es erst wenige Erfahrungen gibt, kann man den konservativsten Weg einschlagen und die Holzelemente des Gebäudes vollständig ummanteln, wie z. B. mit Gipskartonplatten. Diese Lösung verlässt sich auf die bewährte und geprüfte Methode, die allgemein für Stahl und sonstige zu schützende Bauelemente zum Einsatz kommt, wenn Brandbeständigkeit erforderlich ist. Durch Befolgung derselben Strategie kann ein Holzhochhaus gebaut werden, das alle Erfordernisse

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Beim Forte Projekt in Melbourne, 2012, von Andrew Nieland/Lend Lease Corporation wurden sämtliche tragenden BSH-Bauteile mit Gipskartonplatten verkleidet, um die notwendige Brandbeständigkeit sicherzustellen.

für ein nicht brennbares Haus derselben Höhe erfüllt – wobei der einzige Unterschied der ist, dass das Tragwerk selbst aus Vollholz besteht. Diese Vorgehensweise wurde bei Projekten wie Murray Grove in London [Abb. S. 24] und Via Cenni in Mailand [S. 76 – 81] gewählt. Teilweise Verkleidung Eine weniger traditionelle Vorgehensweise ist die teilweise Verkleidung, bei der einige der Vollholzelemente im Gebäude sichtbar bleiben. In der Risikoabwägung wird das Tragwerk selbst als das kritischste Ziel der Brandschutzmaßnahmen betrachtet, sodass es wahrscheinlich mit einer Verkleidung versehen würde. Decken sind das nächstkritische Element, da sich hier die Rauchschicht und die Wärme ansammeln. Wände stellen den Bereich mit dem niedrigsten Risiko dar und werden am wahrscheinlichsten sichtbar belassen. Diese generellen Regeln sind im Einzelfall interpretierbar, wie beim Earth Sciences Building in Vancouver [Abb. S. 44; siehe auch S. 102 – 107]. Hier ist die BSH-Rahmenkonstruktion sichtbar, während die Untersicht der Verbunddecke mit LSL-Platten mit Gipskartonplatten verkleidet ist. Ein weiterer Aspekt bei der Verkleidung ist, ob sich das feuerbeständige Material dicht an den tragenden Elementen befindet oder ob es zur Schaffung eines Hohlraums für Versorgungskanäle (im Falle einer Wand) auf Latten befestigt oder (im Falle einer Decke) abgehängt ist. In beiden Fällen können zusätzliche Maßnahmen wie Steinwolldäm-

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mung oder Sprinkler in diesem Hohlraum zum Schutz vor Flammen- oder Rauchausbreitung notwendig sein. Sichtbare Bauweise Die dritte Vorgehensweise beim Brandschutz ist, so viel Holz wie möglich sichtbar zu lassen und Brandsimulationen als Beleg für die Einhaltung der relevanten Anforderungen einzusetzen. Das war die am Wood Innovation and Design Centre in Prince George, Kanada [Abb. S. 43; siehe auch S. 124 – 133], und dem Woodcube in Hamburg [S. 82 – 93] verwendete Methode. Anstatt das Holztragwerk durch Verkleiden mit nicht brennbarem Material vor der Einwirkung eines Brandes zu schützen, wird das Holz sichtbar gelassen, und Brandbeständigkeit wird erzielt durch die einsetzende Holzkohlebildung, die nur die Oberfläche erfasst. Die Tiefe der im Brandfall verkohlenden Holzschicht, die zum Schutz des tragenden Bauteils vor Brandschäden erforderlich ist, lässt sich gut berechnen. Diese Dicke beruht auf einer je nach Holzart etwas variierenden Verkohlungsrate von ca. 40 mm pro Stunde. Um eine Feuerbeständigkeit von einer Stunde zu erreichen, müssen alle sichtbaren Oberflächen tragender Bauteile diese zusätzliche Dicke haben. Bei unverkleideter Bauweise sind es die Stahlverbinder zwischen den Vollholzelementen, die das verletzlichste Teil des Systems im Brandfall darstellen. Daher müssen alle Verbinder im Holz versenkt bzw. von diesem abgedeckt oder anderweitig vor Flammen geschützt sein.

Beim Wood Innovation and Design Centre in Prince George, Kanada, wurden die tragenden Stützen, Träger und Deckenplatten überdimensioniert, sodass die oberste Holzschicht im Brandfall verkohlen kann, ohne dass zunächst die statische Funktion beeinträchtigt wird. Daher können die tragenden Holzbauteile sichtbar bleiben.

Brandschutz im Wandel

Zwar wurde durch Tests und Simulation bestätigt, dass Vollholzelemente sich auf eine konsistente und vorhersagbare Weise verhalten, wenn sie Feuer ausgesetzt sind. Man muss aber bedenken, dass wir uns erst am Beginn der Entwicklungsphase von Holzhochhäusern befinden. Sowohl in Nordamerika als auch in Europa durchgeführte Forschungsprojekte haben gezeigt, dass Gebäude mit mehr als 40 Stockwerken statisch möglich sind. Diese Höhen werden aber wahrscheinlich schrittweise erreicht werden. Wir werden jedoch – in dem Maße, wie die Vertrautheit mit dem Bau von Holzhochhäusern zunimmt – zunehmend höhere Gebäude sehen, ermöglicht durch adaptierte Brandschutzmethoden. SCHALLSCHUTZ

Die akustischen Eigenschaften von Gebäuden spielen eine wichtige Rolle bei der Nutzerzufriedenheit –

nicht nur in für Aufführungen und Vorträge genutzten Räumen, sondern auch in Wohnbereichen und Geschäftsräumen. Im Allgemeinen resultieren die akustischen Eigenschaften eines Raums aus dem Grad des Hintergrundgeräuschs, der Schallisolierung zwischen benachbarten Räumen und nach außen sowie der Akustik des Raums selbst (welche die Nachhallzeit und die Verständlichkeit von Sprache bestimmt). Diese akustischen Parameter werden durch die Bauweise der Wände, den Schutz vor unerwünschtem Lärm außerhalb des Raums und die geeignete Ausbildung und Anordnung der Oberflächen bestimmt. In modernen, leistungsstarken Gebäuden können passive Entwurfsstrategien potenziell im Konflikt mit den Erfordernissen des Schallschutzes stehen. Mehrgeschossige Baukörper, die sich für passive Belüftung gut eignen, oder Großräume, welche die Versorgung mit Tageslicht verbessern, können den Geräuschpegel

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Das Earth Sciences Centre in Vancouver weist als Teil des Brandschutzkonzepts eine teilweise Verkleidung auf: Die Untersicht der Decken wurde mit Gipskartonplatten versehen, während die Pfosten und Riegel sichtbar belassen wurden.

im Gebäude stark erhöhen. Diese eher qualitativen Gesichtspunkte des akustischen Konzepts werden von Bauvorschriften nicht geregelt; diese befassen sich in erster Linie mit Schallschutz. Daher werden qualitative Aspekte trotz ihrer Wichtigkeit für den Nutzerkomfort hier nicht detailliert behandelt. Eigenschaften des Schalls

Schall ist eine Form mechanischer Energie, die sich durch Vibration der Moleküle des Mediums – z. B. Luft, Wasser oder Gebäudeelement –, durch das der Schall geht, fortpflanzt. Ein bestimmter Ton wird definiert durch seine – Frequenz oder Höhe (in Hertz), – Wellenlänge (in Metern) und – Amplitude oder Lautstärke (in Dezibel).

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Der Hörbereich eines gesunden Kinds ist ca. 20 – 20.000 Hz und kann sich in der Lebensmitte auf 70 – 14.000 Hz verringern. Die menschliche Sensibilität für die Frequenz eines Tons bleibt in diesem Bereich nicht konstant, sondern ist um 2500 Hz herum am höchsten. Zum Zweck der Lärmdämmung unterteilen Akustiker das Schallspektrum in 16 gleiche Intervalle von je einer Dritteloktave, und Lärmschutznormen konzentrieren sich auf den Bereich von 100 – 3150 Hz (Europa) bzw. 125 – 4000 Hz (Nordamerika). Schallübertragung in Gebäuden

In Gebäuden wird Schall entweder durch die Luft (Luftschall) oder durch die festen Komponenten eines Raums oder Gebäudeelements (Körperschall) übertragen. Luftschall umfasst Sprache, Musik und sonstige Umgebungsgeräusche von innerhalb oder außer-

Das Apartmentgebäude Treet in Bergen wurde aus vorgefertigten Modulen zusammengesetzt. Die Lücke zwischen den Außenwänden der Moduleinheiten wurde mit Schalldämmung ausgefüllt, um für Lärmschutz zwischen den Wohnungen zu sorgen.

halb des Gebäudes und wird durch die den Raum unterteilenden Trennwände übertragen. Körperschall (die kritischsten Übertragungsstellen sind Fußböden oder Decken) kann das Ergebnis von Schritten, dem Fallenlassen von Gegenständen oder dem Vibrieren von mechanischen Geräten in direktem Fußbodenkontakt sein. Körperschall resultiert von vibrierenden Oberflächen, die Schall ausstrahlen, und kann sich in vielen Fällen in einem Bauwerk sehr effizient fortpflanzen. Zusätzlich zu diesen beiden Arten direkter Schallübertragung wird der Schall bei der Schalllängsübertragung auf indirektem Weg von einem Raum zum anderen übertragen – ähnlich wie Wasser in einem ansonsten dichten Behälter durch die kleinsten Ritzen dringt. In Längsrichtung übertragener Schall kann sowohl Luft- als auch Körperschallpfade verwenden. Messung von Luftschallübertragung Obwohl sich die Messmethoden in Europa und Nordamerika ähneln, werden zur Quantifizierung der abnehmenden Luftschallintensität von einer Seite eines Gebäudeelements zur anderen unterschiedliche Begriffe verwendet. In Europa verwendet man den Begriff Schalldämmmaß (Sound Reduction Index; SRI), während dies in Nordamerika als Sound Transmission Class (STC) bezeichnet wird.

Die Elemente werden im Labor geprüft. Schallmessungen des Gebäudeelements werden bei verschiedenen o. a. Standardfrequenzen vorgenommen. Die relativen Unterschiede im Schalldruckpegel zwischen der Seite, auf der sich die Quelle befindet, und der empfangenden Seite werden entsprechend ihrer Bedeutung für das menschliche Hörspektrum gewichtet. Diese Zahlen werden dann gemittelt, und ein einziger SRI-Wert wird berechnet, der in Dezibel (dB) angegeben wird. Da die Werte auf Labortests unter Idealbedingungen beruhen, liegen tatsächliche, in der Praxis getestete Werte normalerweise um 3 – 5 dB niedriger als die aus Labortests. Solche Unterschiede sind ein Ergebnis nicht idealer Bedingungen, potenzieller Bauschwachstellen und anderer Längspfade, welche die Schallschutzleistung einer Trennwand einschränken können. Messung von Trittschallübertragung Wie beim Luftschall verwenden Europa und Nordamerika unterschiedliche Begriffe zur Quantifizierung der Übertragung von Trittschall. Der in Europa verwendete Begriff ist Trittschalldämmung (Impact Sound Insulation; ISI), während derselbe Parameter in Nordamerika Impact Insulation Class (IIC) genannt wird. Trittschalldämmung ist besonders wichtig in mehrstöckigen Gebäuden, da er die Fähigkeit des Fußboden-/Deckenaufbaus zur Reduzierung der Übertragung

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von Trittschall von Schritten oder dem Fallenlassen von Gegenständen quantifiziert. Sowohl die ISI- als auch die IIC-Werte beruhen auf den gemäß der entsprechenden Norm mithilfe einer Klopfmaschine gemessenen Testdaten. Dabei handelt es sich um eine aus einer Reihe von Hämmern bestehende Vorrichtung, mit denen Schläge mit einer bestimmten Kraft und einer vorgeschriebenen Rate abgegeben werden. Wie bei den Luftschallübertragungstests werden Messungen auf beiden Seiten des zu prüfenden Gebäudeelements vorgenommen, was die Bestimmung eines Werts für die Körperschallübertragung ermöglicht. Optionen für die Schallisolierung

Für optimale raumakustische Eigenschaften ist es wichtig, dass bei der Planung von Decken- und Wandaufbauten sowohl Luftschall- als auch Trittschallübertragung berücksichtigt werden. Die zur Kontrolle dieser beiden Schallübertragungsarten verwendeten Strategien können jedoch sehr unterschiedlich sein. Die Masse einer Decke oder Wand spielt eine erhebliche Rolle bei der Kontrolle von sowohl Luft- als auch Körperschall. Luftschall ist weiter dämpfbar durch das Anbringen von Schallisolierung – meist in Form von im Hohlraum zwischen Oberfläche und Bauwerk oder in einem Hohlraum zwischen Ständern (bei Leichtholzbauweise) befindlichen Glasfaser- oder Mineralfasermatten. Die Struktur der Matten wirkt wie ein Labyrinth, und die Schallwellen prallen wiederholt von den Fasern ab, wobei ihre akustische in thermische Energie umgewandelt wird. Im Gegensatz dazu wird eine Reduzierung von Körperschall dadurch erreicht, dass die physische Durchgängigkeit des Bauelements unterbrochen wird, die ansonsten als direkter Pfad für die Übertragung der Vibration von einer Seite zur anderen dienen würde. Die Kontrolle der Schalllängsleitung basiert auf sorgfältiger Gestaltung der Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen der Hülle und an den Durchbrüchen (für Kanäle, Rohre und Drähte) durch diese Elemente. In Mehrfamilienwohngebäuden schreiben nordamerikanische Vorschriften einen STC-Wert von 50 vor und empfehlen IIC-Werte von nur 55, was einer Sprachschallreduzierung von ca. 50 – 55 dB zwischen

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einer Seite der Decken- bzw. Wandaufbauten und der anderen entspricht. Das Prüfen von Fußboden-, Decken- und Wandaufbauten aus Massivholz ist in Europa am weitesten entwickelt, wo insbesondere auf Brettsperrholz basierende Systeme seit einem Jahrzehnt oder länger im Gebrauch sind. Die umfassendsten Daten kommen vom französischen Institut Technologique Forêt Bois-construction Ameublement (FCBA) in Bordeaux. In vom FCBA in Zusammenarbeit mit FP Innovations durchgeführten Tests wurde festgestellt, dass eine StandardBSP-Platte mit fünf Schichten einen STC-Wert von 39 und einen IIC-Wert von 24 hat. Bei Deckenaufbauten kann die Einführung einer abgehängten (oder unabhängig gestützten) Decke gemeinsam mit anderen Maßnahmen diese Werte bis auf STC 60 und IIC 59 erhöhen – was beides die in nordamerikanischen Bauvorschriften angesetzten Normen übertrifft.1 Wandaufbauten Für Wandaufbauten setzen einige Holzhochhäuser Brettsperrholz- oder andere Massivholzplatten für Außenwände ein, greifen aber für Trennwände zwischen Wohneinheiten, wo maximale Schalldämpfung erforderlich ist, auf leichte Holzrahmenkonstruktionen zurück. Am häufigsten werden zwei Rahmenbauwände parallel angeordnet, getrennt durch einen kleinen Spalt zur Unterbrechung der physischen Durchgängigkeit des Aufbaus – und damit einer Reduzierung der Schallübertragung. Die Wände sind außen normalerweise zur Erhöhung der Trennwandmasse mit zwei Lagen Gipskarton verkleidet und die Hohlräume im Inneren mit Glasfasern oder anderer Schallisolierung gefüllt. Es kann hier auch eine Unterbrechung zwischen den Fußbodenplatten eingefügt werden, was die akustischen Eigenschaften weiter verbessert, da der Spalt mit brandbeständiger Dichtmasse gefüllt wird. Diese Vorgehensweise wurde zum ersten Mal an einem Holzhochhaus bei dem bereits erwähnten Projekt Limnologen in Schweden [Abb. S. 24 rechts] angewendet. Zu weiteren üblichen Trennwandausführungen gehören einfache BSP-Platten an denen beidseitig Gipskartonplatten entweder auf Latten oder Federschienen befestigt sind. Die Hohlräume können mit Schallisolierung gefüllt werden, um die Schalldämpfung weiter zu

verbessern, und können außerdem zum Verlegen von Kabelkanälen und anderen Versorgungsleitungen verwendet werden. Dies ist die Methode, die beim Bridport House in London [S. 64 – 69] zum Einsatz kam. Trennwände können auch aus zwei dünneren BSPPlatten gebaut werden, die durch einen mit Schallisolierung gefüllten Spalt getrennt sind und entweder sichtbar bleiben oder mit Gipskartonplatten als Oberfläche versehen werden, je nach Bedarf. Die Größe des Luftspalts kann auch eine wichtige Rolle bei der Festlegung der Schallübertragung einer Trennwand spielen. Normalerweise besteht ein Zielkonflikt zwischen der Masse des Wandaufbaus und der Größe des die beiden Wandflächen trennenden Luftspalts. Wenn ein großer Luftraum praktisch nicht möglich ist, kann ein kleinerer Luftraum eine gute Alternative darstellen, dafür aber schwerere Wandplatten erfordern. Fußboden-/Deckenaufbauten Der Fußboden-/Deckenaufbau kann ebenfalls erheblich variieren, wobei die einfache BSP- oder andere Vollholztafel mit einem absorbierenden oder nachgiebigen Fußbodenbelag wie z. B. Teppichboden oder Gummi belegt ist. Es ist jedoch am wirksamsten, das schallschluckende Material in einen Hohlraum zwischen der Unterseite des Fußbodens und der darunter befindlichen Decke zu geben. Sofern der Raum vorhanden ist, kann diese Decke unabhängig gestützt werden, was die akustische Leistung maximiert. Diese Art von Fußboden-/Deckenaufbau wird in Europa oft realisiert und wurde z. B. beim Projekt Strandparken in Schweden [S. 70 – 75] verwirklicht. Die Vorfertigung von Raummodulen resultiert sowohl in Fußboden- und Decken- als auch Wandbauaufbauten mit jeweils zwei voneinander unabhängigen Baukomponenten. Da jede Raumeinheit ihren eigenen Wand-, Fußboden-/Deckenaufbau besitzt, entsteht beim Zusammensetzen der Einheiten im Allgemeinen zwischen ihnen ein Hohlraum, der mit Schallisolierung füllbar ist. Bei Projekten, welche diese Methode anwenden, wie z. B. Treet in Bergen [Abb. S. 45; siehe auch S. 158 – 163] und das Apartmentgebäude Puukuokka in Jyväskylä, Finnland [S. 94 – 99], wurden ausgezeichnete akustische Eigenschaften erzielt.

Reicht die Tiefe nicht aus für eine unabhängig abgestützte Wand, können Federschienen auf der Unterseite der Fußbodenplatten installiert werden, an denen zwei Schichten Gipskartonplatten befestigt sind. Bei den Federschienen handelt es sich um ein extrudiertes Metallprofil, das als eine „Feder“ zur Dämpfung der Vibration dient, die sonst Schallwellen im Raum darunter erzeugen würde. Obwohl das Schallschutzprofil nur 25 mm tief zu sein braucht, lohnt es sich trotzdem, den so geschaffenen Raum mit Schallschutzmatten zu füllen. Entwurfsvariablen und -synergien Der exakte Aufbau der Fußboden-/Decken- und Wandsysteme variiert schließlich abhängig von mehreren Faktoren – darunter die verfügbare Tiefe oder Dicke, die Geräuschempfindlichkeit des zu beurteilenden Raums bezüglich der Nachbarräume, ob der betreffende Aufbau eine Brandwiderstandsanforderung hat, ob ein Betonboden mit Bodenheizung installiert wird oder nicht, welche Fußbodenbeläge vorgeschrieben sind sowie das Projektbudget. Wie bereits angemerkt, können Akustikanforderungen im Konflikt mit anderen Anforderungen an die Gebäudeleistung stehen, und der Entwurf muss dies berücksichtigen. Bei Fußboden-/Deckenaufbauten verringern z. B. weiche oder nachgiebige Fußbodenoberflächen wie Teppichboden oder Gummi die Trittschallübertragung und verbessern den Wärmeschutz, können aber gleichzeitig die Leistung einer Fußbodenheizung beeinträchtigen. In allen Fällen ist die frühzeitige Einbeziehung eines Akustikers in das Projekt entscheidend für den Erfolg eines Holzgebäudes, zumal Massivholzkonstruktionen immer häufiger werden. Sind Gipskartonplatten auf Federschienen oder Abstandsleisten an einer Innentrennwand oder der Unterseite eines Fußboden-/Deckenaufbaus montiert, kann der entstehende Hohlraum zum Verlegen von Versorgungsleitungen verwendet werden, und die Platten können auch einen wichtigen Bestandteil der Verkleidung zum Brandschutz des Tragwerks bilden. Schalldämmung kann gleichzeitig auch als Wärmedämmung wirksam werden – wie dies die oben erwähnten Mineralfasermatten ober- und unterhalb der Loggias im Apartmentgebäude Puukuokka tun.

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Schlechte Akustik-Eigenschaften ist eine der häufigsten Beschwerden von Bewohnern in Mehrfamilienhäusern. Während dies ursprünglich als potenzielle Schwäche von vielgeschossigen Holzhäusern betrachtet wurde, haben die Forschung und Tests einer zunehmenden Anzahl fertiggestellter Projekte gezeigt, dass diese die Anforderungen bezüglich Lärmreduzierung gemäß gegenwärtiger Bauvorschriften leicht erfüllen können. Beispielsweise ergaben im Projekt Limnologen in Schweden durchgeführte Bewohnerumfragen nur eine einzige Beschwerde über die akustische Qualität, seit die Gebäude 2009 bezogen wurden. THERMISCHE LEISTUNG

Die Gebäudehülle dient als Trennung zwischen innen und außen. Ihre Hauptfunktion ist die Moderation der auf sie einwirkenden Umweltkräfte und die Aufrechterhaltung einer komfortablen thermischen, optischen und akustischen Umgebung innerhalb des Gebäudes. Die Faktoren, welche sich am meisten auf das Leistungsvermögen einer Gebäudehülle – und letzten Endes die Beständigkeit des Gebäudes – auswirken, sind die Auswahl der Materialien, die für die erforderliche Nutzungsdauer ausgelegt und beim Verbau im Verbund miteinander vereinbar sein müssen; die Detaillierung dieser Aufbauten, um Wärmebrücken, Luft-, Dampf- und Feuchtebewegung zu kontrollieren sowie die Qualitätskontrolle bei der Fertigung. Gebäudehüllen für Holzhochhäuser

Bei Holzhochhäusern muss der Entwurf der Gebäudehülle auch die besonderen Eigenschaften des Materials berücksichtigen. Dies betrifft hauptsächlich Probleme durch längere Einwirkung von Wasser sowie kurz- und langfristige Schwindprozesse, die aufgrund statischer Lasten oder von Änderungen im Feuchtegehalt auftreten können. Ebenso wie die Gebäudestatik auf die Minimierung von Schwind- und Quellverhalten und anderen Bewegungen ausgerichtet sein muss, sollte die Detaillierung der Hülle ebenfalls Bewegungen bewältigen können (die auf die gesamte Höhe des Gebäudes beträchtlich sein können) und außerdem das Trocknen von eventuell in die Konstruktion eindringender Feuchte erlauben.

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Wetterschutz von Holzelementen während der Bauzeit ist ein wesentlicher Faktor. Per definitionem muss bei Niedrigenergiehäusern die gesamte Gebäudehülle hochgradig gedämmt sein. Dies führt zu einem außergewöhnlich steilen Temperaturgradienten zwischen innen und außen im Bereich von Dach und Wänden. Dies wiederum erfordert eine präzise Bauweise der Gebäudehülle, um ausreichend Dämmung zu bieten, Wärmebrücken, Feuchte- und Luftbewegung zu kontrollieren sowie Kondensation und Schimmelwachstum zu verhindern. Wärmedämmung Wärmedämmung ist nur eine der vielen Komponenten, aus denen die Gebäudehülle besteht, stellt aber die wichtigste bezüglich Energieeinsparung und thermischem Komfort dar. Die Wirksamkeit der Wärmedämmung beim Widerstand gegen den Wärmestrom von einer Seite des Materials zur anderen wird als dessen Wärmedurchlasswiderstand oder R-Wert bezeichnet. Je höher der R-Wert, desto besser der gebotene Isolierungsgrad. Der Kehrwert des R-Werts ist der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert), der kein Maß für den Wärmewiderstand, sondern für die Wärmeleitfähigkeit darstellt. Daher ist der U-Faktor umso niedriger, je wirksamer die Wärmedämmung ist. Bei der Beurteilung des Wärmeverhaltens von Gebäudehüllenkomponenten wird in Nordamerika eher der R-Wert verwendet, während in Europa normalerweise der U-Wert benutzt wird. Wärmedämmung hat eine positive Auswirkung auf die Energiebilanz, weil sie die Betriebsenergiemenge reduziert, die ein Gebäude im Verlauf seiner Nutzungsdauer braucht. Der ökologische Fußabdruck des Materials an sich ist aber auch zu bedenken, obwohl dies schwierig zu definieren ist. Er hängt von Verarbeitungs- und Herstellungsmethoden ab. Die allgemein verwendeten umweltverträglichsten Dämmmaterialien sind Glasfaser, Mineralwolle (basierend auf Stein, Glas, Keramik oder Stahlschlacke, die häufig wegen ihrer Brandbeständigkeit gewählt werden) sowie Holzoder Zellulosefasern, die als steife Platten oder lose und für Einblasanwendungen erhältlich sind. Wärmedämmung kann außerdem weitere Funktionen wie z. B. Brandschutz, Feuchtekontrolle und/oder

Schnitt durch die Außenwand des Woodcube in Hamburg. Die Wand besteht aus tragenden BSH-Platten, die durch Holzdübel verbunden sind, einer Dämmung aus Holzfaser und Zellulose und einer Holzverkleidung. Dieses Beispiel zeigt, dass Holzprodukte sämtliche Anforderungen an eine moderne Fassade erfüllen können.

Lärmschutz übernehmen. Alle Dämmstoffe haben ihre Stärken und Schwächen, die je nach Einzelfall bewertet werden müssen. Sowohl Holzfaser- als auch Zellulosedämmung reagieren anfälliger auf Wassereinwirkung als Dämmstoffe aus Mineralien. Lässt sich diese Einwirkung jedoch genau kontrollieren, können die hygroskopischen Eigenschaften dieser Materialien zur Stabilisierung der Feuchte beitragen, weshalb sie sich besonders für eine dampfdiffusionsoffene Bauweise eignen. Der Wärmedurchlasswiderstand gleicher Dämmdicken unterscheidet sich von einem Material zum anderen. Dabei isolieren Mineralwolle und Glasfaser normalerweise etwas besser als Zellulose- und Holzfaser. Dieser geringe Unterschied in der Dämmwirkung kann jedoch durch andere Entwurfsüberlegungen wie größere thermische Masse (die zum Temperaturausgleich beitragen kann), Brandbeständigkeit oder akustische Eigenschaften aufgewogen werden. Dampfbremsen Dampfbremsen dienen zur Kontrolle von Wasserdampfdiffusion durch die Gebäudehülle und verhindern das Kondensieren von sich durch ein Bauteil bewegendem Dampf an kälteren Oberflächen. Dampfbremsen sind am wichtigsten in kalten Klimazonen, in denen die Notwendigkeit zu heizen (statt zu kühlen) vorherrscht. Sie werden in den meisten Wand- und Dachaufbauten auf der warmen (inneren) Seite der Dämmung angebracht und bestehen normalerweise aus einer Be-

schichtung, einer Membran, Brettern oder sonstigen steifen Materialien. Die Diffusionsrate, mit der sich Dampf durch ein Material bewegt, wird als Diffusionsdurchlasskoeffizient bezeichnet und in perms gemessen. Die metrischen und US-Werte für perms sind verschieden,2 aber die Gestaltungsprinzipien bleiben dieselben. Die relative Wasserdampfdurchlässigkeit von Material wird generell in drei Klassen eingeteilt: diffusionsdicht, diffusionshemmend und diffusionsoffen. Um diffusionsoffene Aufbauten erfolgreich konstruieren zu können, muss man die relative Wasserdampfdurchlässigkeit aller Materialschichten der Gebäudehülle kennen. Von der Innenseite zur Außenseite der Gebäudehülle hin sollten die Schichten zunehmend dampfdurchlässiger werden. Wie im Woodcube [Abb. S. 49 oben; siehe auch S. 82 – 93] sichtbar, ist es in Europa üblich, eine Schicht an der Innenseite der tragenden Wandkonstruktion vorzusehen, die dann als Dampfbremse dient. Dabei kann es sich um gestrichenen Gipskarton, eine Sperrholzplatte, Grobspanplatte (OSB-Platte) oder eine sichtbare BSP-Platte (oder andere Vollholzplatte) handeln. Von dieser Innenfläche nach außen gehend enthält die Wand zusätzliche Isolierschichten, die schrittweise eine immer größere Dampfdurchlässigkeit aufweisen. Wenn Feuchte ins Innere des Wandaufbaus eindringt oder Kondensation zwischen den Schichten auftritt, kann der Aufbau auf natürliche Weise austrocknen, wobei sich die Feuchte von innen nach außen bewegt.

5 Gebäudeleistung | 49

Luftsperren Luftsperren können in einer Gebäudehülle überall da eingesetzt werden, wo das Strömen von Luft in den oder aus dem klimatisierten Bereich – und damit Wärmeverlust und -gewinn sowie Feuchteübertragung – kontrolliert werden soll. Die Geschwindigkeit, mit der die Luft durch eine Luftsperre strömt, hängt vom Druckunterschied zwischen den beiden Seiten ab. In der Praxis wird dies durch Luftdruck im Gebäude, Windrichtung und -geschwindigkeit (wodurch Bereiche hohen und niedrigen Drucks an den Außenflächen des Gebäudes erzeugt werden) sowie den Temperaturunterschied zwischen dem Gebäudeinneren und dem Außenbereich beeinflusst. Während Luftdurchlässigkeit die Luftmenge bezeichnet, die durch eine Luftsperre oder sonstiges Material strömt, ist Luftleckage die Luftmenge, die durch Löcher oder Lücken fließt. Selbst kleine Öffnungen können die Leistung einer Luftsperre sehr beeinträchtigen. Daher ist die Aufrechterhaltung einer durchgehenden Luftsperre von entscheidender Bedeutung. Ebenso kann Wasserdampf durch Luftbewegung transportiert werden. Bei Luftsperren kann es sich um Folien, selbstklebende Membranen, flüssig oder durch Sprühen aufgebrachte Materialien oder Aussteifungsprodukte wie Sperrholz oder Gipskartonplatten handeln. (Es ist anzumerken, dass Materialien wie synthetische Folien dampfdurchlässig sind, obwohl sie als Luftsperre dienen können.) Eine Luftsperre kann an beliebiger Stelle im Aufbau angeordnet werden – ob an einer Innenfläche, Außenfläche oder dazwischen. Es ist wichtig, dass sie durchgehend ist, mit Überlappungen an den Stößen bei Folien oder Membranen, abgedichteten Nähten bei Plattenbauweise, und dass alle Öffnungen (ob Rohre, Leitungen, Fenster oder Türen) auch abgedichtet werden müssen, um Luftleckage zu verhindern. Wassersperren Bei einer Wassersperre handelt es sich um eine innerhalb des Wandaufbaus angeordnete Schicht zum Schutz anfälliger Bauteile vor Schäden durch von außen eindringendes Wasser. In Verbindung mit Abdichtung der Fassade, wasserabweisenden Oberflächen, Abdeckblechen und sonstigen Details dienen

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Wassersperren dazu, Wasser außen vom Gebäude wegzulenken. Die äußerste Schutzschicht ist oft ein vorgehängtes, hinterlüftetes Fassadensystem, bei dem die Außenhaut an vertikalen Latten montiert ist, die an der äußeren Seite des Wandaufbaus befestigt sind. Diese Latten bilden vertikale Hohlräume, die von oben und unten (oder geschossweise) belüftet sind. Wasser, das an der Außenhaut vorbei und in den Hohlraum gelangt, läuft an der Wassersperre hinunter zum nächsten Abdeckblech, von wo es nach außen abgeleitet wird. Bei den Wassersperren kann es sich um mechanisch befestigte Folien, flüssig aufgebrachte Membranen, selbstklebende Membranen oder Hartschaum-Schichten handeln. Wie bei den Luftsperren ist die Detaillierung der Wassersperren und ihrer verschiedenen Abdeckbleche, Kappen und Dichtungen im Holzbau von entscheidender Bedeutung, weil längere Einwirkung von Feuchte zu Pilz- oder Schimmelbefall führen oder günstige Bedingungen für einen Insektenbefall schaffen kann. Feuchteregulierung Um die Feuchte in der Gebäudehülle auf einem akzeptablen Niveau zu halten, müssen die Materialien schon während Transport, Lagerung und Installation geschützt werden. Der Feuchtegehalt der Holzkomponenten sollte vor ihrem Einbau 19 % nicht übersteigen. Feuchteregulierung in Dachaufbauten vor und während des Einbaus ist von entscheidender Bedeutung, da es äußerst schwierig und zeitaufwendig ist, eine einmal nass gewordene Dachkonstruktion zu trocknen. In Skandinavien ist der Schutz des Holzbauwerks während des Bauens gängige Praxis, indem entweder ein auf einem Gerüst montiertes Zelt, wie z. B. bei Limnologen [Abb. S. 24 rechts] und Strandparken [S. 70 – 75], oder ein temporäres Dach wie beim Apartmentgebäude Puukuokka [S. 94 – 99] errichtet wird. In Großbritannien und Nordamerika ist Wetterschutz (über die ab Werk installierte Beschichtung auf Dachplatten und das Verpacken von Bauteilen während des Transports hinaus) meist eine Reaktion auf ungünstige Wetterbedingungen anstatt eine vorbeugende Maßnahme. Mit einer sorgfältig entworfenen und detaillierten Hülle bleibt der Gleichgewichtsfeuchtegehalt des Holzes im

Gebäude unter 19 % und meistens im Bereich zwischen 8 und 12 %. Wärmebrücken Die thermische Leistung einer Gebäudehülle hängt nicht nur von der Durchgängigkeit der Luftsperre ab, sondern auch von der Integrität der Dämmung. In den massiven Abschnitten der Wände und Dächer sollten wärmeleitende Komponenten (wie die aus Beton und Stahl) nicht durch die volle Tiefe der Isolierung reichen, da sie sonst Wärmebrücken schaffen, an denen dann Wärmeverlust oder Kondensation auftritt. Wegen ihres überlegenen Wärmedurchlasswiderstands können Holzelemente die Gebäudehülle ohne erhebliche Auswirkungen auf deren thermische Gesamtleistung durchdringen. Die im Woodcube [Abb. S. 49; siehe auch 82 – 93] verwendeten BSP-Geschossdeckenplatten ragen z. B. 2,5 m aus dem Gebäude und bilden die Außenbalkone. Die gängigere Praxis ist jedoch beim Strandparken Hus B [S. 70 – 75] und Bridport House [S. 64 – 69] umgesetzt, nämlich eine durchgehende Gebäudehülle. Hier wird die Gebäudehülle nicht von den tragenden Balkonteilen durchdrungen, bei denen es sich um unabhängige BSP-Tafeln handelt, die direkt von der Außenwandkonstruktion abgehängt sind (aber die Isolierung nicht durchdringen). Fenster- und Türrahmen, welche die volle Tiefe der Außenwand durchdringen, müssen mithilfe von Isoliermaterial im Rahmen „thermisch unterbrochen“ werden oder aus nicht leitendem Material wie Holz oder Glasfaser gebaut werden. Während leistungsfähige Holzrahmenfenster (oft mit einer äußeren Abdeckung aus Aluminium) in den meisten Ländern schon eine Zeit lang erhältlich sind, werden hochleistungsfähige europäische Vorhangfassaden mit Holzrahmenkonstruktion in Nordamerika erst seit kurzer Zeit verwendet. Diese im Werk vorgefertigten Systeme bieten einen effektiven U-Wert von 0,125 (R-8), wenn sie mit argongefüllten, dreifach verglasten Isolierfenstern ausgestattet sind. Die verbesserte thermische Leistung im Vergleich zu traditionellen Vorhangfassadensystemen beruht zum Teil auf dem Ersatz der Holzleisten durch solche aus Aluminium, aber auch auf der sorgfältigen Detailgestaltung der Mehrfachdichtungen und thermischen

Unterbrechungen innerhalb der Konstruktion. Eine von AIR-INS, einer unabhängigen Prüfstelle in Montreal, durchgeführte Simulation kam zu dem Schluss, dass diese Technologie 30 – 60 % effizienter sein kann als andere nordamerikanische Vorhangfassaden. Und auf ähnliche Weise zeigt Infrarotfotografie von Holzrahmenkonstruktionen der Fassade konsistentere Oberflächentemperaturen mit stark verringertem Wärmebrückeneffekt an Rahmenteilen. Vor Ort montierte Holz-Vorhangfassaden können eine Leistung erreichen, die traditionellen Aluminiumsystemen überlegen ist. Das vor Ort gebaute, am Wood Innovation and Design Centre in Kanada [S. 124 – 133] installierte System, bei dem tragende FSH-Pfosten mit argongefüllten, dreifach verglasten Isolierfenstern kombiniert sind, erreicht einen effektiven U-Wert von 0,2 (R-5), was ca. 40 % besser ist als das eines äquivalenten, vor Ort gebauten Aluminiumsystems. FAZIT

Bei der Verwendung von Holz im Entwurf einer leistungsstarken Gebäudehülle sind das Wissen über die Eigenschaften von Holz sowie umfassende bauphysikalische Kenntnisse notwendig. Bei der Auswahl von Materialien und der Detaillierung sind Temperaturgradienten, Druckunterschiede, Dampftransport und weitere Umweltfaktoren in Betracht zu ziehen. Präzise Fertigung und Schutz vor Feuchte während des Baus sind die Schlüssel zu einer erfolgreichen Umsetzung von wirksamen, zuverlässigen und haltbaren Gebäudehüllen.

ANMERKUNGEN 1

FP Innovations (2009). Acoustic Performance Handbook. Abgerufen von http://www.woodusematrix.com/database/rte/files/CLTAcoustic%20Performance.pdf

2

Ein US perm ist definiert als 1 grain Wasserdampf pro Stunde pro Quadratfuß pro Zoll Quecksilber, während das normale SI perm (im metrischen System) 1 kg pro Sekunde pro Quadratmeter pro Pascal ist.

5 Gebäudeleistung | 51

ENTWURF UND BAU

In einem Vortrag auf dem Third International Congress on Construction History in 2009 merkte Professor Ryan E. Smith, Direktor des Center for Integrated Design and Construction an der University of Utah, an, Technologie sei eine Folge sozialer Bedürfnisse – und nicht umgekehrt.1 Diese Aussage erklärt bis zu einem gewissen Maße, warum sich Bauweisen von Region zu Region auf der ganzen Welt unterscheiden – ein Phänomen, das auf Unterschiede in Geografie, Demografie, Wirtschaft und Verfügbarkeit von Materialien und Fachkräften zurückgeht. Der weltweite Trend zu Gebäuden von höherer Qualität und höherer Leistung, die länger halten und weniger Energie verbrauchen, dient jedoch als Katalysator für

52 | GRUNDLAGEN DES HOLZGESCHOSSBAUS

das Verschwinden solcher Unterschiede. Dies wird besonders deutlich im Entwurf und Bau von Holzhochhäusern, wo die Fertigbauweise ihre Vorteile bei der Lieferung präziser Bauteile von hoher Qualität unter Beweis gestellt hat. In Europa wird die Fertigbauweise sowohl mit Wirtschaftlichkeit als auch mit Qualität assoziiert und hat eine lange Tradition, u. a. mit den viel bewunderten Fertigbau-Sozialwohnungen von Ernst May im Deutschland der 1920er Jahre. Im Gegensatz dazu beginnt Nordamerika erst jetzt die Vorteile des Fertigbaus zu erkennen, da diese Methode lange mit den einfachen in Modulbauweise erstellten Behausungen der vielen Trailer Parks des Kontinents verbunden wurde.

FERTIGBAU- UND ORTBAUWEISE

Wenn ein Großteil der Bauarbeiten als Vorfertigung in der kontrollierten Umgebung einer Produktionsanlage stattfindet, ist das Erreichen einer hohen Verarbeitungsqualität und die Gewährleistung für Bauteile viel einfacher. Generell stellt eine Fabrik eine sicherere Arbeitsumgebung dar, durch welche die Einflüsse des Wetters, die Wahrscheinlichkeit von Arbeitsunfällen durch Stolpern oder Stürzen und – durch das Arbeiten in Werkbankhöhe – die Notwendigkeit von Überkopfarbeiten oder Arbeiten in beengten Räumen eliminiert werden. Außerdem ist die Fabrikproduktion besser planbar und kann zu genaueren Schätzungen von Kosten und Zeit beitragen. Wenn die Produktion in einer Fertigungsstraße stattfindet, kann diese bessere Planbarkeit die Arbeiten vieler Gewerke umfassen. Dies bedeutet, dass elektrische, haustechnische und sonstige Systeme sich leichter in Fertigbauteile integrieren lassen, die vor Ort nur zusammengesteckt werden müssen. Die potenzielle Auswirkung auf Bauzeiten vor Ort im Vergleich zu traditionellen Baumethoden ist erheblich. Es kann eine Zeitersparnis von 50 – 80 % erreicht werden, und dies kann sich in einem erheblichen Unterschied bei den Projektkosten sowie einer geringeren Belastung für die Nachbarschaft der Baustelle bemerkbar machen, was inbesondere in städtischen Bereichen von Vorteil ist. Vor allem bei Stadtsanierung und -verdichtung sind Baustellen meist kompakt und haben – wenn überhaupt – nur kleine Lagerflächen für Material. Vorfertigung ist hier von Vorteil, da Fertigteile bedarfsorientiert (just in time) angeliefert werden, sodass vor Ort kein Lagerbestand notwendig ist und der Einbau sofort erfolgt. Fertigbauweise bei Holzhochhäusern

Bei der Verwendung von Holz kommen die Vorteile der Fertigbauweise im besonderen Maße zum Tragen. Zusätzlich zu den oft vorgefertigten tragenden Teilen wie Balken und Stützen oder Gebäudekomponenten wie Wänden, Fußböden und Dächern macht das geringe Gewicht von Holz den Fertigbau von ganzen Raummodulen möglich. Es können komplett mit fertiggestellten Einbauten ausgestattete Moduleinheiten

gefertigt werden – eine Technik, welche die für Bauarbeiten vor Ort erforderlichen Zeiten auf ein absolutes Minimum reduziert. Diese Technologie wurde sowohl beim Treet [S. 158 – 163] als auch beim Puukuokka Apartmentgebäude [S. 94 – 99] eingesetzt. Je nach Größe dieser Einheiten kann es noch möglich sein, diese nur mit einem Lkw-montierten Kran an Ort und Stelle zu positionieren. Wie zuvor angemerkt bedeuten kürzere Bauzeiten vor Ort eine Reduzierung des baubedingten Verkehrsaufkommens, weniger Störungen für die Nachbarschaft und weniger Staub. Außerdem verringert sich beim Bauen mit Holz der Baulärm, da die meisten Arbeitsschritte nur kleinere Elektrowerkzeuge erfordern. Die Verlegung der Bauarbeiten in die Fabrik stellt auch einen wichtigen Teil des Wetterschutzes dar, der bei Holz kritischer ist als bei anderen Materialien. Die Bauteile werden nur bedarfsgemäß angeliefert und sind während des Transports verpackt, sodass die Einwirkung von Regen und sonstigen Feuchtequellen gut kontrollierbar ist. Da die Fertigung von Gebäudeelementen wie Dach- und Wandpaneelen häufig auch Membranen und Oberflächenverkleidungen umfasst, wird die Wasserempfindlichkeit weiter reduziert. Anerkanntermaßen wirken sich die Vorteile der Fertigbauweise bei Projekten mit einem hohen Grad an Wiederholung am stärksten aus. Hotels und Studentenwohnheime sind Beispiele für ein modulartiges Raumprogramm, für das sich Fertigbau gut eignet. Ein bemerkenswertes Beispiel ist das Hotel Ammerwald mit 93 Betten bei Reutte in Österreich [Entwurf: Oskar Leo Kaufmann und Albert Rüf, Fertigstellung: 2009; Abb. S. 54 und 55]. Das von BMW als Berghotel für seine Mitarbeiter in Auftrag gegebene Projekt umfasst drei aus Brettsperrholz gebaute Geschosse mit Hotelzimmern auf einem zweigeschossigen Betonsockel, in dem die Gemeinschafts- und Betriebsräume der Einrichtung untergebracht sind. Die BSP-Bauteile wurden als Baukastensystem gefertigt, dessen Teile genau in genormte Frachtcontainer passten. Dies ermöglichte einen effizienten Transport per Lkw an den abgelegenen Bauplatz, wo die Installation all dieser Holzbauteile weniger als zehn Tage dauerte. Ein jüngeres Beispiel ist das achtstöckige Studentenwohnheim an der University of East Anglia in

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Das Hotel Ammerwald bei Reutte in Österreich, 2009, Oskar Leo Kaufmann und Albert Rüf, wurde als Baukastensystem gefertigt, dessen einzelne Module inklusive der Bäder vorgefertigt wurden.

Großbritannien (Entwurf: LSI Architects, Fertigstellung: 2013). Der Komplex enthält 230 Studentenwohnungen mit eigenem Badezimmer und wurde in Holztafelbauweise aus tragenden BSP-Wand- und -Bodenplatten errichtet. Das modulare Holzbauwerk wurde in nur 12 Wochen errichtet, einschließlich der Installation des Badmoduls für jede Einheit [Abb. S. 56]. Immobilienmarkt im Wandel

In vielen entwickelten Ländern herrscht ein massiver Mangel an gutem, aber preisgünstigem Wohnraum. Hier kann die modulare Vorfertigung im Bauen zur Lösung beitragen. In Großbritannien, wo die Kostensteigerung bei den Immobilienpreisen weit über die Zuwächse bei den Einkommen hinausgeht, schätzt man, dass 2025 etwa ein Viertel der 20 – 49-Jährigen auf günstige Mieten oder sozialen Wohnungsbau angewiesen sein werden. Derzeit ist die britische Wohnungsbauwirtschaft nur in der Lage, etwa die Hälfte der 250.000 neuen Wohneinheiten zu erstellen, die jedes Jahr fertiggestellt werden müssten, um den Bedarf zu decken. Das Finanzunternehmen Legal & General mit Sitz in London kündigte 2016 an, seine Aktivitäten auf den Mietwohnungsmarkt auszudehnen, und legte Pläne für eine große Produktionsstätte für vorgefertigte Wohnmodule vor. Dort sollen ganze Wohneinheiten aus Brettschichtholz entstehen, die zu Gebäuden mit bis zu 20 Geschossen gestapelt werden können. Es sollen Wohnanlagen in den Vororten und Projekte urbaner Nachverdichtung entstehen und derzeit befinden sich 3000 Wohneinheiten im Großraum London in der Planungsphase. INTEGRALE PLANUNG

Das Entwerfen heutiger nachhaltiger Gebäude erfordert ganzheitliches Denken unter Einbeziehung einer

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Reihe von Disziplinen, die traditionell einzeln oder nacheinander konsultiert wurden. Die verschiedenen Entwurfsbereiche greifen zunehmend ineinander, und die Systeme in einem Gebäude üben mehrere Funktionen aus. Beispielsweise ist die Größe und Anordnung von Fenstern nicht mehr ausschließlich eine architektonische Entscheidung, da die Maximierung von Tageslicht und die Minimierung unerwünschter Sonneneinstrahlung sich auf die Leistungsanforderung an die Haustechnik auswirkt. Schon zu Anfang des Projekts sollte das Team von Ingenieuren und Fachberatern zusammengestellt werden, um Synergien beim Entwurf des Gebäudes zu maximieren und potenzielle Konflikte zu minimieren. Die frühe Beteiligung von Herstellern und Bauunternehmern trägt zum Finden von wirtschaftlichen und praktikablen Lösungen bei. Dieser sogenannte Integrierte Designprozess erlaubt die Betrachtung alternativer Vorgehensweisen in einem frühen Stadium, die Lösung von Konflikten während der Entwurfsphase und die Beschreibung eines Gebäudes in den Bauunterlagen, das vor Beginn jeglicher Fertigung bereits in virtuellen Modellen erprobt wurde. Dieser Ansatz ist beim Entwerfen von Holzhochhäusern von besonderer Bedeutung. Holzelemente in einem Gebäude können mehrere Funktionen ausüben, und die Mitsprache verschiedener Fachberater kann notwendig sein, um die Nutzung dieser potenziellen Synergien sicherzustellen. Dazu gehören beispielsweise tragende Holzbauteile, die bei richtiger Auslegung der Größe zusätzlich zu ihrer statischen Funktion Brandschutz bieten können; Holzoder Holzfaserelemente, die sowohl thermisch als auch akustisch wirksam sind, sowie Holzwerkstoffplatten, die gleichzeitig die Wandoberflächen und einen Teil des Aussteifungssystems des Gebäudes bilden.

Die Hotelgeschosse bestehen aus Brettsperrholz auf einem zweigeschossigen Betonsockel. Die BSP-Bauteile wurden per Lkw an den entlegenen Bauplatz transportiert und in weniger als zehn Tagen zusammengebaut.

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Der modulare Bau des achtstöckigen Studentenwohnheims an der University of East Anglia in Norwich, Großbritannien, 2013, LSI Architects, wurde in Holztafelbauweise aus Brettsperrholz in lediglich 12 Wochen errichtet.

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Ein ungewöhnlicheres Beispiel in diesem Buch ist die vorgehängte hinterlüftete Fassade aus Holz am Woodcube [S. 82 – 93], bei dem der unverkleidete Massivholzbau die Brandschutzvorschriften auf exzellente Weise erfüllt. Integration von Systemen

Im Interesse der Wirtschaftlichkeit und des Innenraumklimas verwenden zeitgenössische Gebäude weniger Oberflächenverkleidung, als dies früher üblich war. Es ist heute gebräuchlicher, Bauteile sichtbar zu lassen, insbesondere wenn Holz das tragende Material ist. Dies führt wiederum dazu, dass Versorgungsleitungen wie elektrische Leitungskanäle, Sprinklerrohre und haustechnische Anlagen in den öffentlichen Bereichen des Gebäudes sichtbar sind. Während es relativ einfach ist, Versorgungssteigleitungen in den Kern kommerziell genutzter Gebäude zu integrieren, wie dies sowohl im Wood Innovation and Design Centre [S. 124 – 133] als auch im LCT One [S. 142 – 151] geschehen ist, ist die horizontale Verteilung viel schwieriger. Die Integration dieser Systeme in das architektonische Gesamtkonzept ist wichtig für einen überzeugenden Entwurf und erfordert beträchtliche Koordination. Das zweischichtige BSP-Deckensystem im Wood Innovation and Design Centre verwendet einen versetzt angeordneten Aufbau, der das Verlegen von Versorgungsleitungen in der Deckenkonstruktion erlaubt, die unterhalb durch Holzlamellenplatten verkleidet ist. Im LCT One nehmen das Holz-Beton-Verbunddeckensystem gemeinsam mit einem Doppelboden die Versorgungsleitungen auf. In Wohngebäuden kann die Verteilung von elektrischen und sanitären Anlagen dezentral sein, was eine Folge der stärkeren Unterteilung des Gebäudeprogramms ist. Der Woodcube [S. 82 – 93] und das Puukuokka Apartmentgebäude [S. 94 – 99] verwenden diesen Ansatz, wobei Ersterer mehrere Versorgungssteigleitungen am Außenrand des Gebäudes platziert und Letzteres sie entlang dem Erschließungsflur in der Mitte anordnet. Wandverkleidungen können auf verschiedene Weise verwendet werden – auf durchgehenden Latten montiert zur Schaffung eines Hohlraums, in dem Leitungen verlegt werden können – und als abgehängte Decken in

Küchen und Badezimmern, um das Belüftungssystem zu verbergen. Im Modul-Fertigbau werden diese Bereiche in den „Nasszellen“ untergebracht, die neben den haustechnischen und elektrischen Steigleitungen angeordnet werden sollten, um lange Versorgungsleitungen zu vermeiden. Wie im Kapitel 5, Gebäudeleistung, angemerkt, müssen die Öffnungen überall da, wo Versorgungsleitungen durch Brandschutzwände, akustische Trennwände oder die Außenhülle dringen, abgedichtet werden, um eine geschlossene thermische Hülle zu erhalten. FAZIT

Genauso wie ein optimaler Entwurf von der gelungenen Integration aller Systeme abhängt, ist die optimale Leistung von Gebäuden abhängig von einer hohen Ausführungsqualität. Es ist wichtig, dass allen Beteiligten am Entwurfs- und Bauprozess klar ist, wie ihre Arbeit mit der anderer zusammenhängt. So wird die Realisierung von leistungsstarken Gebäuden zu einer gemeinsam zu lösenden Aufgabe, was eine enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit zwischen Architekten und Baubetrieben erfordert. Dieses lösungsorientierte Arbeiten ist auf dem neuen Gebiet Holzhochhaus von besonderer Bedeutung.

ANMERKUNGEN 1

Smith, Ryan E. (2009). Prefabrication: A Cultural History. University of Utah. Abgerufen von http://www.bma.arch.unige.it/pdf/construction_history_2009/vol3/smith-ryan_vw_paper_layouted.pdf

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DIE TECHNOLOGIE

Die Entwicklung der zeitgenössischen Massivholzbauweise ist untrennbar mit der Anwendung digitaler Fertigungstechnik auf architektonische Bauteile verbunden. Dies wiederum wurde durch die Entwicklung von Designsoftware möglich, die in der Lage ist, ganze Bauwerke dreidimensional zu modellieren und voll bemaßte Fertigungszeichnungen komplett mit Toleranzen für jedes tragende Element zu erzeugen. Diese Dateien werden an CNC-Werkzeugmaschinen übertragen, die Bauteile fast jeder Größe und Form schneiden, hobeln, bohren und fräsen. Die Genauigkeit der CNC-Fertigung macht außerdem die Integration einer neuen Generation von leistungsstarken, teilweise patentierten Verbindungssystemen möglich.

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CNC-FERTIGUNG

Der Begriff CNC (Computerized Numerical Control, also „rechnergestützte numerische Steuerung“) bezieht sich auf einen Herstellungsprozess, in dem die Werkzeugmaschine durch ein Computerprogramm angewiesen und gesteuert wird. Der Prozess ist auf jedes Material anwendbar und wurde in den 1940er Jahren von der US-Flugzeugindustrie erstmals eingesetzt, um die zunehmend komplizierten Aluminiumteile zu fertigen. Die Anwendung von CNC-Technologie auf die Herstellung von Holzmöbeln geht zurück auf die 1970er Jahre mit der Einführung von Maschinen, die sich präzise, aber nur entlang einer einzigen Achse zum Bohren

einfacher Löcher bewegen konnten. Als Nächstes kamen Zweiachs-Maschinen, die einen Sägeschnitt im rechten Winkel zum anfänglichen Verfahrweg machen konnten; dann die Dreiachs-Maschinen, die sich linear in die X-, Y- und Z-Richtung bewegen konnten. Moderne CNC-Maschinen können außerdem Prozesse ausführen, die Rotation um eine oder mehrere dieser Achsen einschließen und höchst komplizierte Formen schneiden, fräsen und bohren. Diese Arbeitsschritte können sowohl einen sich bewegenden Tisch (auf dem das Bauteil liegt) als auch einen beweglichen Schneidkopf erfordern. Für Holzhochhäuser bietet CNC zahlreiche Vorteile. Durch die Automatisierung des Produktionsprozesses reduziert CNC-Herstellung die Anzahl von erforderlichen Facharbeitern und verlagert die Arbeit vom Freien in die Fabrik. CNC-Produktion bietet außerdem viel größere Präzision als manuelle Fertigung. Toleranzen von +/–0,5 mm oder weniger sind erreichbar, was die Schwere und Häufigkeit von Fehlern bei der Montage von Bauteilen vor Ort stark reduziert. Wie in Kapitel 5, Gebäudeleistung, erläutert, ist diese Präzision besonders kritisch, wenn es um Gebäude geht, bei denen hohe Leistungsanforderungen bestehen. Die CNC-Fertigung erlaubt erhebliche Flexibilität bei der Organisation von Produktionsplänen. Es ist möglich, eine große Anzahl verschiedener Bauteile nacheinander mit minimalen Stillstandzeiten herzustellen. Dies bedeutet: Gruppen zusammengehöriger Bauteile können bedarfsorientiert (just in time) produziert werden oder mehrere Produktionen können gleichzeitig laufen. Diese Flexibilität führt dann wiederum zu höherer Wirtschaftlichkeit und gut planbaren Produktionskosten und zeitlichen Abläufen. CNC-Technik erleichtert außerdem die Integration moderner Verbindungssysteme. VERBINDUNGSSYSTEME

Bei einem Holzhochhaus sind – wie bei allen anderen Bauwerken – Verbindungen notwendig, welche für Festigkeit, Steifigkeit, Standfestigkeit und Duktilität sorgen, um den unterschiedlichen Kräften Widerstand zu leisten, denen ein Gebäude ausgesetzt ist. Eine Verbindung sollte als ein System betrachtet werden, das alle

Elemente integriert, die zur Abtragung der Last von einem Bauteil des Bauwerks zum anderen und letztendlich in das Erdreich notwendig sind. Die Leistung von Verbindungen ist besonders kritisch bei hohen Windlasten oder seismischen Kräften, da der Einsturz von Gebäuden unter solchen Bedingungen häufig durch Versagen der Verbindungen verursacht wird. Je höher ein Gebäude, desto größer die Belastung: beim Eigengewicht wegen des zusätzlichen Gewichts jedes Stockwerks; bei der Nutzlast wegen der zusätzlichen Oberfläche, auf die Windlasten auftreffen, oder der erhöhten seismischen Kräfte, die auf ein schwereres Gebäude einwirken. Die bei den in diesem Buch vorgestellten Projekten verwendeten Verbindungssysteme sind zur Übertragung von Lasten von Holz auf Holz, Holz auf Stahl und Holz auf Beton ausgelegt. Dazu gehören traditionelle Techniken wie Dübel und Schwalbenschwänze, Befestigungselemente wie Nägel, Schrauben, Halterungen, Aufhänger, Zuganker und Flachstahlanker sowie verschiedene, teils patentierte Systeme, darunter auch Klebeverbindungen mit Epoxidharz und anderen Klebern. Nicht sichtbare Verbinder kommen dort zum Einsatz, wo das Tragwerk sichtbar belassen wurde und Brandschutzauflagen zu erfüllen sind. Wie in Kapitel 5, Gebäudeleistung, S. 39 – 41 erklärt, werden die Metallteile der Verbindung durch Holz verdeckt und dadurch wie vorgeschrieben vor Wärmeeinwirkung geschützt. Bei Holztragwerken müssen Verbindungen jeglicher Art die natürlichen Eigenschaften des Materials mit in Betracht ziehen, wie dessen unterschiedliche Festigkeit in Faserrichtung oder quer dazu, seine Zellstruktur sowie seine Reaktion auf Änderungen im Feuchtegehalt (durch Ausdehnung und Zusammenziehen). Holz zeigt besseres Tragverhalten, wenn Lasten parallel zur Faserrichtung einwirken, wenn mehrere kleine (anstatt weniger großer) Verbinder zur Verteilung der Last verwendet werden und wenn das Material auf einen Feuchtegehalt zwischen 8 und 15 % getrocknet und in diesem Bereich gehalten wird. Weiterhin ist zu beachten, dass Massivholzelemente von Natur aus steif sind. Zur Ableitung von seismischen und Windkräften muss Duktilität durch die Verbindungen erzeugt werden – gewöhnlich durch die Verwendung von Stahl.

7 Die Technologie | 59

LASTABTRAGUNG

Beim Bullitt Center, Seattle, besteht eine Stahlverbindung zwischen den Stützen, die dieselbe Höhe wie die Brettstapeldecke aufweist. Diese Stahlabstandhalter minimieren die Auswirkung von Quell- und Schwindprozessen im Holz.

Beim Wood Innovation and Design Centre wurde ein System von HSK verwendet, bei dem Metallgewebestreifen mit Epoxidharz in Sägeschnitte geklebt werden, um die oberen und unteren Platten des BSP-Fußbodensystems miteinander zu verbinden.

Beim Earth Sciences Building in Vancouver sorgt eine bewegliche Stahlverbindung der V-förmigen Streben für ausreichende Duktilität, um seismische Kräfte aufzunehmen.

60 | GRUNDLAGEN DES HOLZGESCHOSSBAUS

Wie in Kapitel 4, Konstruktionssysteme, S. 32, erklärt, ist es wichtig, Längsholz nicht in vertikalen tragenden Teilen zu verwenden, um Schwinden, Bruch oder Defor mierung zu vermeiden. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden: bei Stützen durch direkten vertikalen Lasteintrag von Hirnholz auf Hirnholz, wie beim Wood Innovation and Design Centre [S. 124 – 133] unter Verwendung von Stahlplatten und Dübelverbinder realisiert [Abb. S. 61 rechts]; durch die Verwendung von in die Fußbodenplatten eingesetzten Abstandhaltern oder Dübeln wie in der Via Cenni [S. 76 – 81]; oder durch miteinander verzahnte Wandund Bodenplatten, wie sie im Bridport House [S. 64 – 69] zum Einsatz kamen. Jedes Vorgehen hat Auswirkungen auf die Wahl der Verbindungen. Bei Rahmensystemen können die Pfosten-Riegel-Verbindungen auf verschiedene Weise hergestellt werden. Dazu gehören Verbindungen in der Form von „Kästen“ wie beim Bullitt Center [Abb. S. 60 oben; siehe auch S. 118 – 123], nicht sichtbare Epoxidharzverbindungen wie beim Wood Innovation and Design Centre [Abb. S. 60 Mitte] und beim LCT One [S. 142 – 151] oder eingebettete Stahlplatten wie beim Treet [S. 158 – 163]. Alternativ sind Verbindungen aus Holz möglich, wie die speziell gefertigten ovalen Dübel, die am TamediaHauptsitz [Abb. S. 61 links; siehe S. 108 – 117] verwendet wurden, oder das Verbindungsdetail innerhalb der Stütze am Earth Sciences Building. Querkräfte können auch auf verschiedene Weise aufgenommen werden, beispielsweise durch Aussteifungen oder Wandscheiben gemeinsam mit Deckenscheiben. Wandscheiben sind mit dem Fundament durch Schubanker und Befestigungsanker verbunden. Aussteifungen werden beim Treet [S. 158 – 163] verwendet, und Diagonalaussteifungen finden sich am Earth Sciences Building [Abb. S. 60 unten; siehe auch S. 102 – 107], wo bewegliche Stahlverbindungen und Dübel die erforderliche Duktilität bieten. Innen oder am Gebäuderand angeordnete Wandscheiben bilden einen Teil des Quersystems in den meisten BSH-Tragstrukturen, wobei die Via Cenni eine pragmatische Lösung für die Aufnahme seismischer Kräfte gefunden hat. Dort sind die Wände an den Decken gleichsam „festgenäht“ mithilfe dicht zusammen, im

CNC-gefertigte Dübel verbinden die Rahmenkonstruktion des

Beim Wood Innovation and Design Centre in Prince George,

Tamedia-Hauptsitzes in Zürich. Die ovale Form der Dübel sorgt

British Columbia, verbinden Stahlstangen die Holzstützen. Da

für eine feste Passung und somit Stabilität gegen Querkräfte.

jeweils Hirnholzteile aufeinandertreffen, wird ein Schwinden des Materials vermieden.

Winkel von 45 ° zur Vertikalen und gegeneinander versetzt angebrachter Edelstahlschrauben von hoher Festigkeit – ähnlich wie die im leichten Holzbau verwendete Technik, Nägel schräg gegeneinander einzuschlagen („toe-nailing“). Die geringen Abstände und die diesen Schrauben innewohnende Duktilität erzeugen eine gleichmäßige Abtragung seismischer Kräfte durch das gesamte Tragwerk. Beim Strandparken Hus B [S. 70 – 75] halten vertikal durch die BSP-Wände laufende Stahlstangen das Gebäude vom höchsten Stockwerk bis zum Betonsockel mit der Garage zusammen. Diese Zuganker zusammen mit Wandscheiben verbessern die Querstabilität und können durch Wind erzeugten Auftriebskräften widerstehen. Deckenscheiben für Scherfestigkeit lassen sich durch das Verbinden von BSP- oder LVL-Platten miteinander durch Überlappverbindungen oder Keilverzahnung oder die Hinzufügung von Sperrholz in einem sich überlappenden Muster herstellen. Als Alternative kann auch ein auf BSP- oder andere Bodenplatten gegossener Stahlbetonboden als Membran dienen. Die Firma Cree entwickelte zum Zusammenfügen benachbarter Holz-Fertigbeton-Verbundtafeln im LCT One [S. 142 – 151] ein eigenes Verbindungssystem. Das Holz-Beton-Verbundfußbodensystem des Earth Sciences Building [Abb. S. 60 unten; siehe auch S. 102 – 107] setzt ein spezielles Verbindungssystem ein, bestehend aus in Sägeschnitte geklebten Metallgewebestreifen in den FSH-Fußbodenplatten, die dann mit einem Betonboden vergossen wurden. In diesem System bildet die Stahlbetonabdeckung die Deckenscheibe. Ein ähn-

liches System, aber mit Epoxidharz, wird an dem ganz aus Holz bestehenden Tragwerk des Wood Innovation and Design Centre [S. 124 – 133] verwendet. Hier sind die oberen und unteren Platten des zweischichtigen BSP-Deckensystems (die senkrecht zueinander verlaufen) an ihren Schnittpunkten mithilfe von Metallgewebestreifen mit Epoxidkleber in Sägeschnittfugen geklebt. FAZIT

Während die vertikalen, seitlichen und anderen auf Holzhochhäuser einwirkenden Kräfte allerorts ähnlicher Natur sind, können die zum Widerstand gegen diese Kräfte verwendeten Methoden je nach Region verschieden sein. Die Wahl der Verbindungen bildet einen Teil einer integrierten Vorgehensweise bei der Tragwerksplanung, die durch Materialwahl, Leistungsanforderungen, die Gebäudefunktion, örtliche Baupraktiken und Wirtschaftlichkeit beeinflusst wird. Aus der technischen Perspektive hängt die Realisierung des vollen Potenzials von hohen Holzbauwerken wesentlich von der Präzision des Entwurfs und der digitalisierten Fertigung sowie der Verwendung hoch effizienter Verbindungssysteme ab. In dem Maße, wie das Selbstvertrauen bei Architekten, Bauingenieuren und – am wichtigsten – bei Bauträgern und örtlichen Behörden steigt, wird sich eine neue Generation von Holzhochhäusern entwickeln.

7 Die Technologie | 61

HOLZPLATTENSYSTEME Bei Systemen aus Massivholzplatten werden die vertikalen und horizontalen Lasten von massiven Wandelementen abgetragen, die im Grundriss in regelmäßigen Abständen sowie in zwei Richtungen angeordnet sind. Die meist aus Brettsperrholz bestehenden Elemente sind idealerweise gleich ausgebildet und liegen in jedem Geschoss an der gleichen Stelle. Weil Systeme aus Massivholzplatten oft zu rasterförmigen Grundrissanordnungen führen, die während der Lebensdauer des Gebäudes nur bedingt offen für Umbauten sind, eignen sie sich im Allgemeinen eher für Wohnungsbauten mit ihrer feststehenden Nutzung. Dass Architekten und Tragwerksplaner diese Grundprinzipien dennoch auf vielfältige Weise variieren können, zeigen die im Folgenden präsentierten Projekte: – Im Bridport House ermöglichen als Abfangträger eingesetzte Brettsperrholz-Platten das Aufsetzen des kleineren Tragwerksrasters der oberen Wohngeschosse auf das größere Tragwerksraster der Maisonettewohnungen im Erdgeschoss.

62 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

– Beim Strandparken Hus B kamen Wandelemente mit einem Kern aus Brettsperrholz zum Einsatz – die Anlieferung der im Werk vorgefertigten Bauteile erfolgte mit Fassadenverkleidung, Wärmedämmung und bereits eingebauten Fenstern und Türen. – Der nach strengen Erdbebennormen errichtete Wohnungsbau Via Cenni verfügt über ein ausgesteiftes modulares Tragwerk, bei dem Wand- und Deckenelemente mit vielen besonders langen Schrauben verbunden wurden. – Der Woodcube ermöglicht dank Unterzügen aus Holz-Stahl-Verbundbauteilen große Spannweiten und bietet dadurch eine hohe Flexibilität bei etwaigen späteren Umbauten. – Das Puukuokka Apartmentgebäude besteht aus vorgefertigten Raummodulen aus tragenden Brettsperrholz-Platten, die auf der Baustelle aufeinandergestapelt wurden.

| 63

BRIDPORT HOUSE London, England

[Karakusevic Carson Architects] 2011 Fertigstellung The London Borough of Hackney Bauherr Peter Brett Associates Tragwerksplanung Eurban Holzbau Willmott Dixon Bauausführung Wohnen Nutzung

Dieses soziale Wohnbauprojekt verfeinert die Technik der tragenden Brettsperrholz-Konstruktion und verbessert deren Ökonomie, Effizienz und Tragverhalten.

64 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

Das Gebäude ist in sich gedreht und von beiden Seiten zugänglich.

Das 2011 fertiggestellte soziale Wohnbauprojekt wurde vom Londoner Stadtbezirk Hackney in Auftrag gegeben – einer der führenden, öffentlichen Verfechter hoher Holzbauten im Vereinigten Königreich. Es ist die erste von fünf Phasen der Neugestaltung des Colville Estate, einer ungünstig geplanten, introvertierten Siedlung aus den 1960er Jahren, die hauptsächlich aus mittelhohen, geradlinigen Blöcken bestand. Mit geringem Gewicht, schnell und einfach zu errichten, demonstriert das Bridport House viele der Vorteile, die vorgefertigte Massivholzbauten bei der Verdichtung bestehender Stadtgebiete aufweisen. KONZEPT

Das Bridport House war der Gewinner eines Gestaltungswettbewerbs für ein Wohnprojekt, das bestehende, fünfgeschossige Gebäude mit 20 Wohneinheiten durch ein mehr als doppelt so großes Projekt ersetzen sollte. Der Auftrag sah lediglich zwei Jahre vom Ent-

wurf bis zur Baufertigstellung vor. Das Gelände mit schlechten Bodenbedingungen, durchzogen von 2,5 m breiten, viktorianischen Abwasserkanälen, stellte eine weitere Herausforderung dar. Dieses letztere Hindernis hatte zur Folge, dass jeder dort platzierte Ersatz die Fundamentbelastung um nicht mehr als 15 % erhöhen durfte. Die Lösung war eine achtgeschossige Brettsperrholz-Struktur mit einer Bodenplatte aus Beton im Erdgeschoss, die auf Bohrpfählen gegründet wurde. Das Gebäude mit seinen 41 Einheiten auf 4020 m2 verfügt über zweigeschossige Maisonettewohnungen im Erdgeschoss mit eigenen Zugängen und innen liegenden Treppen sowie über sechs Geschosse darüber mit Ein- bis Dreizimmerwohnungen. Die oberen Etagen werden über zwei doppelgeschossige Eingangslobbys erschlossen. Die dunkle Backsteinfassade gibt dem Gebäude einen edlen Charakter, was ungewöhnlich für einen sozialen Wohnbau dieser Art ist. Die hervorragenden Balkone,

Bridport House | 65

3 3 3 3 3 3

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2

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7

7

2

7

7

7

Schnitt AA

A

A

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3

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5

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A

Grundriss Erdgeschoss

66 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

A

Grundriss Regelgeschoss

1

Außenbereich

2

Eingangsbereich

3

Apartment

4

Privater Außenbereich

5

Treppenhaus

6

Balkon

7

Zweigeschossige Wohnung

Eine der Wohnungen im Bau

1

2

3

4

2

Axonometrische Detailzeichnung der BSP-Schwalbenschwanzverbindungen 1 In vertikale BSP-Platten wurden Schwalbenschwänze geschnit-

ten. Diese Einschnitte passen in entsprechende Einschnitte in den horizontalen Brettern, wodurch in den vertikalen Wänden eine Lastübertragung von Hirnholz zu Hirnholz zustande kommt. 2 Wandelemente aus BSP 3 Schwalbenschwänze in den horizon-

talen Paneelen ermöglichen eine direkte Lastübertragung in den vertikalen Teilen. 4 Metallklammern verbinden die einzelnen Platten zusätzlich miteinander.

die von Stangen direkt aus den Brettsperrholz-Platten gehalten werden, beleben die Fassade zur Straßenseite hin. KONSTRUKTION

Größere Maisonettewohnungen im Erdgeschoss und kleinere Wohneinheiten darüber zu bauen, stellte eine planerische Herausforderung dar, da das Konstruktionsraster der Wohnungen mit dem der Maisonettes überlagert werden musste. Dies erforderte die Schaffung einer Transferstruktur aus Brettsperrholz im zweiten Stock, mit Brettsperrholz-Wandelementen als Abfangbalken zwischen den Wohnungstrennwänden der Maisonettes darunter. Die Übertragung der vertikalen Lasten wurde mit eigens hergestellten Stahl-Auflagerschuhen bewerkstelligt.

Eine weitere Herausforderung hing mit der Höhe und der für das Gebäude angewandten Baumethode zusammen. Die Bedenken waren zum einen, dass die Verwendung von Brettsperrholz-Bodenplatten in Längsfaserrichtung zur vertikalen Lastabtragung des Gebäudes in einem achtgeschossigen Gebäude zu übermäßigem Schwund führen könnte, und zweitens, dass die überlagerten Lasten das Problem noch verschärfen könnten, indem sie die Bodenplatten eindrücken. Die Lösung war letztendlich, sowohl an Boden- als auch an die Wandplatten „Verzahnungen“ anzubringen, sodass diese mit der Schwalbenschwanz-Methode verbunden werden konnten. Die Vorsprünge auf der oberen Fläche der einzelnen Wandplatten stehen somit in Kontakt mit der unteren Fläche der Platten darüber,

Bridport House | 67

Außenansicht der zweigeschossigen Wohneinheit im Erdgeschoss

und die Last wird so auf eine Hirnholzfläche mit ausreichender Tragfähigkeit übertragen. Die Wandplatten variieren in ihrer Stärke von 100 mm an der Spitze des Gebäudes bis zu 160 mm am Boden – eine Reaktion auf die größeren überlagerten Lasten. Gleichzeitig bilden die Vorsprünge der Bodenplatten eine Verbindung mit den ausgeschnittenen Teilen der Wandplatten und stellen so genügend Auflagefläche bereit, um Eigenund Nutzlasten in die Querwände, und damit in die Fundamente, zu übertragen.

68 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

Die seitliche Aussteifung des Gebäudes ist eine Kombination aus Querwänden in eine Richtung und einer Deckenscheibe, die Lasten in der anderen Richtung auf die Treppen- und Aufzugsschächte aus Brettsperrholz überträgt. Dies schafft eine gewisse Flexibilität in der Grundrissgestaltung und erlaubt Innenwände aus einer leichten Metallständerwand, die bei Bedarf leicht demontierbar und neu konfigurierbar sind. Die Wohnungstrennwände bestehen aus Brettsperrholz-Platten mit Lattung, 50 mm Schalldämmung und

1 2 3

4

5

6 7

8

9

Detailschnitt 1

Außenwand mit Mauerwerksfassade

2

Tragende Wand in BSP

3

Mauerwerksrücksprung für Schattenfuge

4

Tür mit hochwertiger Zweifachverglasung in Holz-Aluminium-Rahmen

5

Geländer aus beschichtetem verzinktem Flachstahl

6

Wärmedämmung

7

Haupttragwerk aus BSP

8

Fenster mit hochwertiger Zweifachverglasung in Holz-Aluminum-Rahmen

9

Mauerwerk auf Zugangshöhe

zwei Schichten Gipskartonplatten auf beiden Seiten. Die Böden haben einen Sand- und Zementestrichbelag mit zwei Schichten von Gipskartonplatten an der Deckenunterseite. Darüber hinaus gibt es eine abgehängte Decke mit einer Schicht aus Gipskartonplatten und 50 mm Schalldämmung. Diese Maßnahmen bieten ein Schalldämmmaß von ca. 60 dB, deutlich mehr als vorgeschrieben. Der Brandschutz erfolgt durch Einkapselung. Das Gebäude benötigt also keine Sprinkleranlagen, ist aber mit einem Rauchmeldesystem ausgestattet. Als Mitglieder der Kundengruppe ihre Bedenken gegen diesen Ansatz äußerten, organisierte das Entwurfsteam eine Demonstration für die Bewohner. Ihre Zweifel wurden ausgeräumt, als sie sahen, wie schwierig es war, eine Brettsperrholz-Platte zu entzünden und wie vorhersehbar sich diese im Brandfall verhielt. Aus Sicht des Bezirks hat der Bau des Bridport House alle Erwartungen erfüllt oder sogar übertroffen. Die Errichtung der Konstruktion aus Brettsperrholz-Elementen erfolgte in nur zehn Wochen, mit durchschnittlich nur einer Lkw-Lieferung Sperrholzplatten pro Tag. Die Plattenmontage war sauber und ruhig im Vergleich zum Bau mit Stahl oder Beton. Mit einer Montagemannschaft von nur fünf oder sechs Arbeitern war das zusätzliche Verkehrsaufkommen in der Nähe der Baustelle ebenfalls minimal. FAZIT

Hier wurden nicht nur die vielen praktischen Vorteile des mehrgeschossigen Holzbaus im Rahmen der städtischen Verdichtung unterstrichen, sondern auch damit verbundene ökologische Argumente bekräftigt. Um britische Planungsbestimmungen zu erfüllen, sind die meisten großen Gebäude dazu verpflichtet, mindestens 10 % ihres Energiebedarfs aus erneuerbaren Quellen vor Ort zu produzieren. Im Falle des Bridport House machten die Architekten aber erfolgreich geltend, dass das Gebäude mit dem CO2, das in der Konstruktion gebunden war, plus den im Vergleich zum Betonbau eingesparten CO2-Emissionen für die ersten 27 Jahre CO2-positiv wäre.

Bridport House | 69

STRANDPARKEN HUS B Sundbyberg, Schweden

[Wingårdh Arkitektkontor] 2012 Fertigstellung Folkhem Bauherr Martinsons Tragwerksplanung Martinsons Holzbau Folkhem Produktion AB Bauausführung Wohnen Nutzung

Mit seinem Satteldach und seiner Verkleidung aus WesternRed-Cedar-Schindeln bietet Stockholms erstes hohes Holzbauprojekt eine neue Ästhetik für mehrgeschossigen Wohnungsbau mit Brettsperrholz.

70 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

Das Gelände befindet sich in Sundbyberg, einer

Mit seiner traditionellen, regionalen Giebelform und seinen natürlichen Materialien

kleinen und dicht besiedelten Gemeinde im Groß-

stellt das Strandparken Hus B eine Abkehr von Flachdächern und glatten Oberflächen

raum Stockholm.

dar, wie sie bei Mehrfamilienhäusern aus Brettsperrholz häufig anzutreffen sind.

Mit einer Fläche von nur 8,8 km2 und mehr als 44.000 Einwohnern ist Sundbyberg Schwedens kleinste und am dichtesten besiedelte Gemeinde. Sie liegt im Großraum Stockholm, nördlich des Stadtzentrums. Sundbyberg ist in Stockholms Transportsystem integriert, ist aber ansonsten relativ eigenständig. Mit zahlreichen Parks und Waldflächen sowie einem eigenen Einzelhandels- und Gewerbezentrum wurde Sundbyberg zu einer begehrten Adresse. KONZEPT

Das Projekt Strandparken ist Teil einer groß angelegten Initiative zur Sanierung von Industriebrachen in Stockholms Stadtgebiet. Das Gelände grenzt an den See Mälaren, was man schnell als großes Potenzial für eine exklusivere Wohnanlage erkannte. Zu diesem Zweck schlugen die Architekten eine Reihe von schmalen Gebäuden mit großzügigen Wohnungen vor, die über eine großartige Aussicht über das Wasser verfügen sollten. Die Architekten regten auch an, die Gebäude, darunter zwei achtgeschossige Hochhäuser, aus Holz zu bauen, was in dieser Größenordnung Neu-

land war, sowohl für den Bauträger als auch für die Gemeinde. Das Satteldach und die Verkleidung aus Zederschindeln des Strandparken Hus B stellen eine Abkehr von der geradlinigen Geometrie und den gleichförmigen, glatten Oberflächen dar, die typisch für viele der bis heute gebauten Wohnhäuser aus Brettsperrholz ist. Die Form erinnert an viele ähnliche Bauten, die im Zuge von Schwedens Wohnbauboom nach dem Zweiten Weltkrieg entstanden, während die großen Balkone und die Verwendung von natürlichen Materialien zeitgenössischen Marktansprüchen entsprechen. KONSTRUKTION

Für den Bauträger Folkhem war die Entscheidung mutig, sich auf ein vorgefertigtes Brettsperrholz-Gebäude dieser Größenordnung einzulassen, da bisher nur kleine Wohnbauprojekte geplant worden waren. Das Projektteam stützte sich auf die Erfahrung von Martinsons, der die Brettsperrholz-Platten herstellte und vor Ort aufbaute, die bei dem wegweisenden Limnologen-Projekt in Växjö im Jahr 2009 verwendet wurden.

Strandparken Hus B | 71

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5

3 3 3 3 3 1

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Schnitt AA

1

Eingang

2

Lobby

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Wohnung

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Bad

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Balkon

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Dachboden

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Treppen- und Aufzugskern

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Parkgarage

Während der Bauarbeiten wurden Arbeiter und die Baustelle 4 3

4

durch ein Zelt geschützt. Die vorgefertigten Brettsperrholz-

4

Wandelemente wurden mit Tür- und Fensteröffnungen,

3

Dämmung sowie Innen- und Außenverkleidung angeliefert. 3

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Grundriss Erdgeschoss

3

Grundriss Regelgeschoss

72 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

Ein Kran hob die vorgefertigten Platten an ihren Platz.

1

2

3

4

5

Darstellung der Bauschritte 1 Während der Bauphase wurde das Gebäude durch ein auf Gerüste montiertes Zelt geschützt,

das mit fortschreitender Arbeit nach oben gezogen werden konnte. 2 Die vorgefertigten Wand- und Deckenplatten wurden komplett mit Türen, Fenstern und Zederschindelverkleidung auf die Baustelle geliefert. 3 Die Platten wurden von einem Brückenkran an ihren Platz gehoben, der sich über die Länge des Gebäudes erstreckte. 4 Die leichte Konstruktion wurde durch 23 Stahl-Zugstangen verankert, die durchgehend vom Dach bis zum Betonfundament verlaufen. 5 Der Bodenaufbau umfasst einen flachen Holzzwischenboden, der eine Warmwasser-Strahlungsheizung, 120 mm dicke BSP-Platten, Schalldämmung und eine unabhängig getragene Zwischendecke aufnimmt.

Um ihre eigenen Mitarbeiter mit den Verfahrens- und Verarbeitungsschritten, die bei einem Projekt dieser Größenordnung ungewohnt sein würden, vertraut zu machen, verwendete Folkhem zwei bestehende Baracken auf dem Gelände für Schulungszwecke. Dazu gehörte die probeweise Anbringung der vorgeschlagenen Western-Red-Cedar-Schindelverkleidung. Das achtgeschossige Hus B hat eine Bruttogeschossfläche von 4060 m2 und umfasst 31 Wohnungen zwischen 55 und 150 m2. Die Innen- und Außenwände aus Brettsperrholz tragen die Brettsperrholz-Deckenplatten für das nächste Geschoss, und diese bilden wiederum eine Plattform für die darüberliegenden Wände. An einigen Stellen werden Balken aus Brettschichtholz verwendet, um längere Spannweiten

an Balkonöffnungen oder größere Innenräume zu schaffen. Seit Beginn der Produktion von Brettsperrholz im Jahr 2003 hat Martinsons standardisierte Bauteile für Außenwände, Innenwände und Wohnungstrennwände entwickelt. Im Strandparken haben die Außenwandplatten auf der ganzen Höhe des Gebäudes eine gleichbleibende Dicke von 450 mm. Sie bestehen aus einer 120 mm dicken Brettsperrholz-Platte, drei Schichten von 70 mm dicker Wärmedämmung, Baupappe, Lattung und Zederschindeln. Die Innenflächen der Platten sind mit 15 mm Gipskartonplatten ausgekleidet. Die Platten werden werksseitig geschnitten und je nach Bedarf mit bereits montierten Türen, Fenstern und Fassaden geliefert. Die Außenwandplatten wurden

Strandparken Hus B | 73

Die Inneneinrichtung besteht aus Kiefernholz-

Das Äußere des Gebäudes ist mit Western-Red-Cedar-Schindeln verkleidet, einem natürlich

platten, die auf die Baustelle als vorgefertigte

haltbaren Material, das im Laufe der Zeit zu einer silbergrauen Farbe verwittern wird.

Einheiten geliefert wurden.

mit einer Verkleidung aus Western-Red-Cedar-Schindeln hergestellt. Alle Platten sind leicht genug, um mit nur einem auf dem Lkw montierten Kran verladen zu werden. Die Montage fand unter einem großen Zelt statt, das sowohl den Arbeitern als auch dem Holz Schutz vor der Witterung bot. Mit voranschreitendem Bau wurde dieses Zelt mittels eines Gerüsts angehoben. Ein Brückenkran (zwischen Türmen an beiden Enden des Gebäudes) erlaubte das freie Bewegen von Materialien unter dem Zelt. Für das Projekt Strandparken Hus B wurde das Holztragwerk auf einer halb versenkten Tiefgarage aus Beton errichtet, die nicht nur das Holz vor Kontakt mit Oberflächenwasser oder physischen Schäden schützt, sondern auch das leichte Tragwerk im Boden verankert. Durchgehende Zugstangen aus Stahl verlaufen von der Betonplatte bis zum Dachgeschoss, um so einem Auftrieb durch Windsog entgegenzuwirken. Die seitliche Aussteifung des Tragwerks erfolgt durch eine Kombination aus Treppenhäusern und Aufzugsschächten aus Brettsperrholz sowie mehreren Brettsperrholz-Trennwänden, die als Wandscheiben fungieren. Brandschutzanforderungen werden durch Sprinkler in jeder Einheit und eine feuerhemmende Behandlung der Zederschindeln im Erdgeschoss erfüllt. Die Trittschallübertragung durch die Etagen wird durch die Montage von Akustikdecken unterhalb der tragenden Geschossdecken minimiert; diese Akustikdecke liegt

74 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

auf einem Vorsprung an den Wänden auf. Die Beheizung erfolgt durch ein Hydronik-System, das innerhalb eines flachen Doppelbodens verborgen ist. Wärmebrücken durch die Wandaufbauten werden durch die Gestaltung der Balkone als separate, an der Außenseite des Gebäudes aufgehängte Tragwerke minimiert. FAZIT

Da dieses erste Gebäude einen Prototyp für den Bauträger darstellte, wurden die Gesamtkosten auf ca. 12 % über denen eines konventionellen Betonbaus angesetzt. Im Zuge der Umsetzung der anderen Bauabschnitte dürfte eine verbesserte Effizienz bei der Herstellung und Montage die Bauzeit reduzieren und letztlich diese Mehrkosten beseitigen. Der Erfolg des Projekts Strandparken Hus B bestätigt die Akzeptanz hoher Holzbauten innerhalb eines umkämpften und anspruchsvollen Immobilienmarkts. Es ist auch ein bahnbrechendes Projekt für Schwedens größten Ballungsraum, der trotz der Aufhebung der zweigeschossigen Maximalhöhe für Holzbauten in den nationalen Bauvorschriften im Jahr 1996 nur selten größere Holzbauten genehmigt hat.

1

2

3

Detailschnitt 1

Dachschindeln (19 mm) bedecken eine EPDM-Dachbahn

2

Rinne aus Titanzink für Wasser und Schnee

3

Verglasung des äußeren Patios (Schiebetür)

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Western-Red-Cedar-Schindeln 19 mm auf Unterkonstruktion

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5 15

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Sperrholz

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Verzinkte Stahlhalterung

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Abhängungsstab aus Stahl

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Wetterbeständiges Thermoholz 92 × 21 mm

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BSH-Balken 140 × 270 mm

10 Gipskartonplatten 2 × 13 mm 11 Wärmedämmung 240 mm 12 BSH-Balken (über Öffnung) 13 Thermische Trennung 14 145 mm Doppelboden aus Holz zur Unterbringung der Warmwasser-Strahlungsheizung

6

15 BSP-Deckenplatten, getragen von der BSP-Wand

7

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8

Strandparken Hus B | 75

WOHNUNGSBAU VIA CENNI Mailand, Italien

[Rossiprodi Associati] 2013 Fertigstellung Polaris Real Estate SGR SpA Bauherr Borlini & Zanini SA Tragwerksplanung Carron Generalunternehmer MAK Holz Beratung Holzbau Stora Enso Holzwerkstoffe Service Legno Holzbau

In Italiens teuerster Stadt und in einer erdbebengefährdeten Zone gelegen, waren die wichtigsten Ziele dieses Projekts mit 124 Wohnungen Erschwinglichkeit und Sicherheit.

76 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

Wohnen Nutzung

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Innenhof

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Ladenflächen

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Wohnbereich

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Parkplatz

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Balkon

Schnitt AA

Via Cenni verfügt über einen großen gemeinsamen Innenhof für die vier Hochhäuser aus Brettsperrholz.

Europas größte Wohnanlage aus Brettsperrholz befindet sich in einem Vorort Mailands, dort wo die kompakteren Blöcke der traditionellen Stadt in eine offenere Anordnung übergehen. Das Gebiet ist geprägt von funktional getrennten Bereichen und durchsetzt mit Feldern und Parks. Obwohl es viele Geschäfte in der Umgebung gibt, fehlte es an einem eindeutigen Charakter und an einem sozialen Zentrum, in dem die Bewohner zusammenkommen können. Darüber hinaus ist Mailand die teuerste Stadt Italiens und die Bereitstellung von günstigem Wohnraum ist ein dringendes Anliegen. Daher war es das Ziel des Via-Cenni-Projekts, durch die Verwendung einer Kombination aus innovativen Finanzierungsmodellen und zeitgemäßen Massivholztechnologien ein hochwertiges und wettbewerbsfähiges Projekt zu liefern, das seinen Bewohnern mit niedrigem und mittlerem Einkommen mehrere Miet- und Mietkauf-Optionen bieten würde.

KONZEPT

In Reaktion auf den heterogenen räumlichen Kontext bestand das wichtigste architektonische Ziel darin, Möglichkeiten für sozialen Dialog zu schaffen. Dies geschah mithilfe einer Vielzahl von Bauformen, um auf diese Weise die demografische Vielfalt der Bewohner anzuerkennen und zu erhalten. Das zentrale gestalterische und formbildende Element sind fließend ineinander übergehende öffentliche und halb öffentliche Freiflächen, die die Integration von verschiedenen Dienstleistungen und Funktionen sowie von der Gemeinschaft und dem Bezirk fördern. Um diesen Freiraum wurde das 30.000 m² große Raumprogramm angeordnet, bestehend aus 124 Wohneinheiten, Gemeinschaftsräumen und ergänzenden Gewerbe- und Einzelhandelsflächen. Es gliedert sich in vier ähnliche (aber nicht identische) neungeschossige Hochhäuser, die durch niedrigere Bauten verbunden sind. Diese

Wohnungsbau Via Cenni | 77

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Grundriss Regelgeschoss

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Grünflächen

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Innenhof

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Ladenflächen

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Wohnbereich

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Fußgängerbrücke

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Parkplatz

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2

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Grundriss Erdgeschoss

niedrigeren Bauten sind in der Gestaltung von traditionellen Bauernhäusern der Region inspiriert, bei denen lange, lineare Gebäude eine direkte Beziehung mit der angrenzenden Freifläche haben. Im Herzen des Komplexes wird ein großer Innenhof durch umlaufend angeordnete Einzelhandels- und Gewerbebereiche belebt. KONSTRUKTION

Im April 2009 führte ein Erdbeben mit dem Epizentrum in der italienischen Stadt L’Aquila zum Tod von mehr als 300 Menschen. Obwohl fast 500 km südlich von Mailand gelegen, reagierten die Regulierungsbehörden damit, dass alle Neubauten des Landes strengste Auflagen zum Erdbebenschutz erfüllen müssen. Obwohl mehrere Brettsperrholz-Bauten für die Olympischen Winterspiele in Turin 2006 errichtet wurden (und viele andere niedrige Wohnbauten seitdem), begrenzten italienische Bauvorschriften dennoch die

78 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

Höhe von Holzbauten auf drei Geschosse aus Gründen des Brandschutzes. Infolgedessen musste das Entwurfsteam seine Pläne dem Ministerium für Infrastruktur und Transport zur Begutachtung und Genehmigung im Einzelfall vorlegen. Obwohl auf der Ebene des Erdgeschosses miteinander verbunden, sind die vier Hochhäuser statisch unabhängig von den umgebenden niedrigeren Gebäuden, um den Tragwerksentwurf zu standardisieren und die Analyse des seismischen Verhaltens zu vereinfachen. Auf einem Untergeschoss aus Beton sitzend, messen die Hochhäuser 13,5 × 19,0 m im Grundriss und sind mit tragenden Wand- und Deckenplatten aus Brettsperrholz in einer Plattformanordnung gebaut. Fünflagige Brettsperrholz-Deckenplatten werden miteinander verbunden, um durchlaufende Deckenscheiben von gleichmäßiger Dicke zu erhalten, die entweder 200 oder 230 mm in der Tiefe betragen. Die Innenwände sind regelmäßig angeordnet, und wo es möglich

Bohrungen für die Schrauben- und Plat-

Der Aufzugsschacht aus Brettsperrholz

tenverbindungen, die auf den untersten

ist Teil des Aussteifungssystems des

drei Geschossen verwendet werden.

jeweiligen Gebäudes.

Die Größe der Baustelle führte zu logistischen Herausforderungen.

Ein Kran wurde verwendet, um die BrettsperrholzPlatten anzuheben und richtig zu positionieren.

war, liegen sie in allen neun Geschossen des Gebäudes übereinander. Dies schafft drei durchlaufende Wandscheiben in einer Richtung und vier in die andere Richtung. Die Außenwände zeigen ein sehr regelmäßiges Muster aus einzelnen Fensteröffnungen. Einige größere Öffnungen sind von Stürzen aus Brettschichtholz überspannt, aber dies ändert nichts an dem insgesamt zellenförmigen Charakter des Systems. Dieses wurde entworfen, um das gleichmäßige Verteilen von seismischen und anderen Kräften in das gesamte Tragwerk zu gewährleisten. Die fünflagigen Brettsperrholz-Wandplatten nehmen in der Dicke ab (und somit in der Steifigkeit): von 200 mm im untersten Geschoss bis zu 120 mm im

obersten. Treppen- und Aufzugskerne sind ebenfalls aus Brettsperrholz gebaut. Insgesamt hat das Brettsperrholz-Tragwerk in etwa ein Sechstel des Gewichts eines Äquivalents aus Beton, was das Ausmaß der seismischen Kräfte reduziert. Zwei Arten von Verbindungen wurden entwickelt, um die Wand- und Bodenplatten aus Brettsperrholz zu verbinden. Die erste Art wird in den ersten drei Geschossen und auch bei der Verankerung der Brettsperrholz-Wandplatten im Untergeschoss aus Beton benutzt. Sie besteht aus stählernen T-Scheiben, die sich an der Ober- und Unterseite der Wandplatten befinden und mit 7 mm starken Dübeln befestigt werden. Die Flansche der T-Platten werden durch 16 mm dicke Bolzen befestigt.

Wohnungsbau Via Cenni | 79

Verbindungssysteme im Tragwerk Schraubenverbindung (links) 1 Brettsperrholz1

Wandpaneel 2 ASSY-Schrauben diagonal durch die

1

Brettsperrholz-Deckenplatten in die Wandplatten gebohrt 3 ASSY-Schrauben verbinden die Brett-

2

sperrholz-Deckenplatten mit den Brettsperrholz-

5

Wandplatten. 4 Brettsperrholz-Deckenplatten Bolzenverbindung (rechts) 5 Bolzen verbindet 6 3

Metallhalter und Brettsperrholz-Wandplatten. 6 Metallverbinder befestigen Brettsperrholz-Boden-

7

platten an Wandplatten. 7 Die Bolzen werden durch Unterlegscheiben und Muttern gehalten.

4

4

8 1 1

A

Anordnung der Baukörper A Sportflächen, Erschließung, gemeinsamer Innenhof

und Parkplätze B Wandscheiben sind miteinander verbunden und schaffen ein stabiles System. C Der niedrigere Gebäudesockel mit Gemeinschaftsflächen verbindet die vier Türme. D Die Türme bieten erschwinglichen Wohnraum.

80 | PROJEKTAUSWAHL: 8 HOLZPLATTENSYSTEME

B

C

D

Die zweite Art wird in den oberen Geschossen des Hochhauses verwendet und stützt sich ausschließlich auf Selbstbohrschrauben. Paare von Schrauben werden in einem Winkel von 45 ° in entgegengesetzte Richtungen auf beiden Seiten des Fensters eingefügt. Eng angeordnet, „nähen“ diese Schrauben die Brettsperrholz-Platten sozusagen zusammen und erstellen damit eine durchgehende Verbindung mit hoher Steifigkeit, die Lasten gleichmäßig und effizient von einer Platte zur anderen überträgt. Die Montage dieser Verbindung vor Ort ist sehr einfach und erlaubt Korrekturen von kleineren Unstimmigkeiten bei der Ausrichtung der Platten. Das Ergebnis ist ein einheitliches dreidimensi-

Ein großer öffentlicher Bereich bietet Freiräume für die Bewohner.

Sportanlagen und Sitzmöglichkeiten wurden in die Außenbereiche integriert.

nales Tragwerkssystem, in dem seismische Kräfte effektiv verteilt und im gesamten Gebäude abgeführt werden. Offenliegende Innenflächen aus Brettsperrholz sind durch eine Schicht aus auf Latten montierten Gipskartonplatten vor Feuer geschützt. Der leere Raum zwischen dem Gipskarton und dem Holz wird verwendet, um Installationsleitungen, die Rohre der Sprinkleranlage und anderes zu verlegen. Die Außenverkleidung besteht aus Zementputz. Der gesamte Komplex wurde in 16 Monaten erbaut, ca. 50 % schneller als ein vergleichbarer herkömmlicher Betonrahmenbau. Die Kosten des Holztragwerks betrugen 19 % weniger als bei einer Betonkonstruktion.

FAZIT

Dieses Projekt hat sich bei seinen Bewohnern als sehr beliebt herausgestellt. Sie schätzen das Gemeinschaftsgefühl und empfinden es zu jeder Jahreszeit als ruhig und komfortabel. Außerdem ist es sehr günstig zu heizen und zu kühlen. Mit seinem einfachen, kostengünstigen und leicht reproduzierbaren Bauverfahren hat das Projekt Via Cenni die Realisierbarkeit von hohen Holzbauten in erdbebengefährdeten Zonen nachgewiesen und so Änderungen der Bauvorschriften bewirkt, die den Einsatz dieser Konstruktionsmethode weiter fördern werden.

Wohnungsbau Via Cenni | 81

WOODCUBE Hamburg, Deutschland

[Architekturagentur Stuttgart] 2013 Fertigstellung DeepGreen Development Bauherr Isenmann Ingenieure Tragwerksplanung Thoma Holz 100 GmbH Holzbau Wohnen Nutzung

Dieses Projekt untersucht die vielen umweltfreundlichen Eigenschaften von Holz und bietet eine neue Vision urbanen Lebens, die über Energieeffizienz hinausgeht und den Lebenszyklus des Gebäudes sowie die Gesundheit der Bewohner berücksichtigt.

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Die Brettsperrholz-Platten ragen 2,5 m hervor und bilden die Untersicht der Balkone.

Von 2006 bis 2013 war die Stadt Hamburg Gastgeberin der Internationalen Bauausstellung (IBA), einer Initiative, die 70 innovative Planungs- und Bauprojekte konzipierte und realisierte und sich mit Arten der Stadterneuerung auseinandersetzte, die sich durch Verantwortung gegenüber der Umwelt und soziale Ausgewogenheit auszeichneten. Diese Projekte, die zum Teil auf Vorstellungen der dezentralen Gewinnung erneuerbarer Energien und der Nutzung lokaler Ressourcen basierten, bilden nun den Kern der Stadterneuerung der vorwiegend industriell genutzten Elbe-Insel Wilhelmsburg. Zum Vermächtnis der IBA gehört der Woodcube, ein Gebäude mit 1370 m2 Fläche und fünf Geschossen, das fast vollständig aus Holz errichtet wurde. Die sorgfältige Vorbereitung und Forschungsarbeit durch das Institut für urbanen Holzbau, die dem innovativen Entwurf zugrunde liegt, bestätigt die Vielseitigkeit von Holz, seinem möglichen Beitrag zu einer

nachhaltigen Entwicklung und seine Effizienz bei der Verbesserung einer Vielzahl von Gebäudeleistungen. KONZEPT

Aus städtebaulicher Sicht wurde der Woodcube als Prototyp für einen systematisierten und dennoch flexiblen Ansatz für den Entwurf und Bau von Mehrfamilienhäusern konzipiert. Gleichzeitig wollte das Entwurfsteam die Nachhaltigkeitsdiskussion, die sich weitgehend auf die Betriebsenergie von Gebäuden beschränkt, auf die Themen CO2-neutrales Bauen und gesundes Raumklima erweitern. BAUWEISE

Niedrigenergiehäuser wie die nach dem PassivhausStandard gebauten weisen in der Regel eine versiegelte und hochgradig wärmegedämmte Hülle auf, um Wärmegewinn und -verlust zu steuern. Oft werden die

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Das Gebäude ist Teil des Energieverbunds Wilhelmsburg Mitte, der Wärme aus erneuerbaren Quellen erzeugt.

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Schnitt AA

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Eingang

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Wohnung

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Balkon

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Treppenhauskern in Beton

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Untergeschoss in Beton

Im Inneren wurden die Brettsperrholz-Platten sichtbar belassen. Effiziente LED-Beleuchtung erhellt die Innenräume

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Grundriss Erdgeschoss

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Grundriss Regelgeschoss

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Wand- und Geschossaufbau Im Woodcube sind weder Leim oder Klebstoffe verarbeitet. Stattdessen wird an den Verbindungsstellen das Brettsperrholz-Dübelsystem mit hochfesten ASSY-Schrauben kombiniert. 1 Diagonale ASSY-Schrauben in einer Dach- und einer Wandplatte aus Brettsperrholz 2 Brettsperrholz-Dachplatte mit Nuten an den Kanten, um die Bauteile passgerecht aneinanderzufügen 3 Trocken zusammengefügte Brettsperrholz-Wandplatte 4 ASSY-Schrauben verbinden die Wände, die Wandkanten verfügen über Nuten für Eckverbindungen.

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Der Woodcube wurde aus vorgefertigten Wand- und Deckenplatten erbaut. Während der Bauzeit und noch vor Realisierung des Dachs wurden die Bauteile mit Planen und Gerüsten trocken gehalten.

Materialien für Dampfbremsen und Dämmung unter Verwendung schädlicher Chemikalien hergestellt, die noch lange nach der Installation Toxine freisetzen können. In ähnlicher Weise emittieren manche Materialien, die für die Brandschutzkapselung mehrstöckiger Gebäude verwendet werden, um den Brandschutzvorschriften zu entsprechen, gesundheitsschädliche Dämpfe oder geben Staub ab. Darüber hinaus konzentrieren sich die meisten Niedrigenergiehaus-Standards ausschließlich auf die Reduzierung der Betriebsenergie und nicht auf die Quelle dieser Energie selbst. In diesen Standards unberücksichtigt bleiben auch die graue Energie, die in den für den Bau des Gebäudes verwendeten Materialien enthalten ist, der CO2-Fußabdruck, der Lebenszyklus des Gebäudes oder Auswirkungen dieser Materialien auf die Umwelt. Daher beschloss das Entwurfsteam, mit heimischem, nachhaltig bewirtschaftetem Holz zu

beginnen, einem „smarten“1 multifunktionalen Material, das im Prinzip alle diese Kriterien erfüllt. Ferner sollten durch Untersuchungen und Tests Lösungen entwickelt werden, die sowohl die Leistungsanforderungen als auch geltende Bauvorschriften erfüllen würden. Der Woodcube hat eine Grundfläche von 15,1 × 15,1 m. Die Außenwände sind tragend, und den Gebäudekern bilden eine Betontreppe und ein Aufzugsschacht, die beide auf einem Betonfundament stehen. Es gibt keine Zwischenstützen, das Gebäudeinnere wurde durch nicht tragende Metallständer-Leichtbauwände unterteilt, was bei verändertem Platzbedarf die Neukonfigurierung der Räume ermöglicht. Ebenfalls im Dienst dieser Flexibilität steht das Zusammenfassen der Steigleitungen an den Außenwänden. Der Woodcube besteht aus acht unterschiedlich zugeschnittenen Wohnungen, von der Einzimmerwohnung bis zur Maisonettewohnung.

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Verbindung mit dem Gebäudekern Ein zentraler Gebäudekern aus Beton enthält das Treppenhaus und dient der Aufnahme seitlicher Lasten. 1 Dachplatten sind miteinander verbunden. 2 Betonkern mit Treppenhaus 3 Stahlwinkel aus Metall verbinden die Brettsperrholz-Platten mit dem Betonkern. 4 Dachplatten werden um den

Betonkern herum zugeschnitten. 5 Nach dem Errichten werden die Geschosse mit Dämmplatten, Schallisolierung und dem Bodensystem aus Holz ausgestattet.

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Zwischen Gebäudekern und Außenwand erstreckt sich das stützenfreie Geschoss.

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C

Klebstofffreies Kreuzlagenholz A Die Brettsperrholz-Platten verwenden keine Klebstoffe. Die Wand wurde mit Buchenholzdübeln errichtet, die durch die Wand-

schichten geführt wurden. Die Dübel werden im Ofen unter den Feuchtigkeitsgehalt der anderen Komponenten getrocknet, sodass er sich ausdehnt und fest sitzt, sobald er den Feuchtigkeitsgehalt der anderen Komponenten wieder angenommen hat. B Die Holzelemente, die an die Hauptstützen grenzen, verfügen über diagonale, horizontale und vertikale Rillen. Die darin einge-

schlossene Luft erhöht die Wärmedämmung. C Die vorgefertigten Wandplatten bestehen aus 12 Schichten Holz und Mineralwolle. Diese Schichten sind trocken zusammengefügt und bilden die Hauptkonstruktion, während sie gleichzeitig ein hohes Maß an Wärmedämmung bieten.

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Detailschnitt 1

Holzstütze

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Brettsperrholz-Wandabschnitt

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Innenwandverkleidung

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Außenwandverkleidung

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Schiebetürsystem

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Dreifachverglasung

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Holzboden

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Geschossdecke in Brettsperrholz

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Die Außenfassade ist mit unbehandelten horizontalen Lärchenlatten verkleidet.

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Für Wände, Decken und Dach wurden vorgefertigte Massivholzplatten verwendet, die aus Kreuzlagenholz in Schichten aus horizontalen, vertikalen und diagonalen Platten bestehen. Die Schichten sind mechanisch durch Buchendübel verbunden, die in Bohrungen senkrecht zur Plattenfläche in einem Raster von 240 × 300 mm eingefügt wurden. Die Verbindung zwischen den Schichten entsteht, indem die Dübel getrocknet und in enge Bohrungen eingeführt werden, wo sie sich ausdehnen, bis sie ihren Gleichgewichtsfeuchtegehalt erreichen. Dies erzeugt eine Reibpassung, und die Platte erhält eine Stärke, die mit der herkömmlicher Brettsperrholz-Platten vergleichbar ist, ohne dass Klebstoffe erforderlich sind. Die trockene Konstruktion aus einem einzigen Material ermöglicht die Zerlegung dieser Platten und die Wiederverwendung einzelner Komponenten. Die Wandplatten sind 320 mm dick und bestehen (von innen nach außen) aus einer 251 mm dicken, gedübelten und aus Kreuzlagenholz bestehenden Decklage Fichte (mit einem massiven Holzkern von 80 mm), einer 44 mm starken Schicht aus Holzweichfaserisolierung und 28 mm Brettlagen aus Fichtenholz. Statische Lasten werden von den massiven Holzkernen getragen, die vertikal die gesamte Geschosshöhe einnehmen. Der Rest des insgesamt 250 mm dicken Holzes dient der Feuerbeständigkeit. Die Brettsperrholz-Deckenplatten erstrecken sich zwischen den Außenwänden und dem Aufzugskern stützenfrei über 6 m. Nur wo die Platten aus dem Gebäude ragen, um Balkone zu bilden, ist ein Stahl-Holz-Verbundträger erforderlich, um die Steifigkeit zu erhöhen. Diese Träger haben dieselbe Tiefe wie die Platten und sorgen für eine bündige Bodenfläche, um eine flexible Platzierung der Innenwände zu ermöglichen. Die Außenverkleidung des Woodcube besteht aus einer Verschalung aus unbehandeltem Lärchenholz, die keine durchgehende Gebäudehülle ausbildet, sondern in kleine Einheiten unterteilt (500 mm Höhe) ist. Diese sollen im Brandfall das Ausbreiten von Flammen in die Höhe verhindern. Eine Fassadenschalungsbahn auf Zellulosebasis innerhalb der Wand verhindert das Eindringen von Rauch in das Gebäude und dient auch als Luftsperre. Diese Anordnung wurde im Hinblick auf die örtlichen Brandschutzvorschriften getestet und ist das erste System ohne Brandschutzkapselung, das die Anforderungen für die Gebäudeklasse 4 (zwei Stunden

Brandwiderstandsdauer) erfüllt, ohne dass Sprinkler oder Brandschutzanstrich erforderlich sind. Die Wandkonstruktion hat einen Wärmedurchgang von 0,19 W/m2/°C (R53-Äquivalent). Die Wärmedämmung wurde verbessert, indem die einzelnen Brettschichten mit Rillen versehen wurden, die makroskopische nicht zirkulierende Luftkissen erzeugen, die die Wärmeleitfähigkeit der Wände weiter reduzieren. Die Dachkonstruktion hat eine Wärmedurchgang von 0,105 W/m2/°C (R95-Äquivalent), somit liegt der jährliche Betriebsenergieverbrauch des Woodcube bei 18 KWh/m2 – das entspricht fast dem Passivhaus-Standard. Diese Energie stammt aus erneuerbaren Energiequellen, z. B. aus einer Photovoltaikanlage auf dem Dach. Die dampfdurchlässige Wandkonstruktion eliminiert die Gefahr von Kondensation und Schimmelbildung, die Platten haben diesbezüglich eine 50-jährige Herstellergarantie. Das in den Holzplatten gespeicherte CO2 überkompensiert den CO2-Fußabdruck der Beton- und Stahlkomponenten, sodass der Woodcube während seiner erwarteten 50-jährigen Lebensdauer eine CO2-neutrale oder sogar CO2-positive Betriebsleistung erbringt. FAZIT

Der Woodcube nutzt die vielfältigen positiven Umwelteigenschaften von Holz, einschließlich seiner Verwendung als Bio-Brennstoff, seinem niedrigen Anteil an grauer Energie, seiner Fähigkeit, CO2 zu absorbieren und zu speichern, seiner dämmenden Eigenschaften, seiner Widerstandsfähigkeit gegen Feuer und seinem Beitrag zu gesundem Raumklima. Während die Gebäudekosten auf dem gegenwärtigen Markt nicht konkurrenzfähig sind, nimmt das Gebäude dennoch eine wichtige Vorreiterrolle ein und kann grundlegende Änderungen anstoßen. Auch positioniert es Holz neu als natürliches „smartes“ Material, das eine aktive Rolle bei vielen Aspekten der Gebäudeleistung spielt.

ANMERKUNGEN 1

„Smarte“ Materialien waren ein Schwerpunktthema der IBA, siehe Beitrag „Smart Material Houses“. Abgerufen von http://www. iba-hamburg.de/projekte/bauausstellung-in-der-bauausstellung/ smart-material-houses/projekt/smart-material-houses.html

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PUUKUOKKA APARTMENTGEBÄUDE Jyväskylä, Finnland

[OOPEAA] 2015 Fertigstellung Lakea und Stadt Jyväskylä Bauherr Stora Enso Tragwerksplanung Stora Enso Holzbau Keski-Suomen Rakennuslinja Bauausführung Wohnen Nutzung

Indem es das Potenzial der Vorfertigung ganzer Raummodule ausschöpft, zeigt dieses Projekt eine radikal neue Herangehensweise an die Gestaltung und Realisierung von hohen Holzbauten.

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Lageplan und Ansicht

Eine Fassade des Gebäudes ist schwarz gebeizt, während die andere mit unbehandeltem Lärchenholz verkleidet ist.

Inmitten von Hügeln und Wäldern von Mittelfinnland am nördlichen Ufer des Sees Päijänne gelegen, ist Jyväskylä eine schnell wachsende Stadt mit ca. 140.000 Einwohnern. Sie ist seit langem bekannt für die Qualität ihrer Hochschulen, die die dortige Wirtschaft unterstützen, die heute auf wissensbasierten Dienstleistungen im Gesundheitswesen, IT und Technologien für erneuerbare Energien basiert. Architektonisch ist die Stadt bekannt für ihre einzigartige Sammlung von Werken des großen finnischen Architekten Alvar Aalto. Diese Kultur der Innovation macht Jyväskylä zu einem idealen Ort für die Realisierung von Finnlands erstem achtgeschossigem Mehrfamilienhaus aus Brettsperrholz. Das Puukuokka Apartmentgebäude profitiert von den jüngsten Änderungen der Bauvorschriften des Landes und verwendet zudem eine neue Art der Projektabwicklung, die aus einer Neuausrichtung von Finnlands Holzprodukt- und Bauindustrie entstanden ist. Die zuvor kaum zusammenarbeitenden Branchenvertreter erkannten, dass sie ohne eine gemeinsame Vision nicht von den Chancen profitieren konnten, die sich ihnen durch neue Materialien wie Brettsperrholz oder neue Technologien wie digitale Fertigung boten. Restriktive Bauvorschriften, ein Mangel an qualifizierten Schreinern und eine Bauindustrie, die typischer-

weise sowohl Entwurf als auch Bauausführung anbietet, haben dazu geführt, dass die Markteinführung von lokal produziertem Brettsperrholz allein nicht zu einem Katalysator für Veränderungen werden konnte. Und so war es für Interessengruppen aus der Industrie notwendig, das Material in einen neuen und ganzheitlichen Ansatz im Bauen zu integrieren, der Holz als geeignetes Material für größere Projekte neu positionieren würde. KONZEPT

Das im Jahr 2015 fertiggestellte Puukuokka Apartmentgebäude ist der erste Bauabschnitt eines aus drei Gebäuden bestehenden Komplexes, entworfen von den Architekten OOPEAA in Zusammenarbeit mit dem Bauträger Lakea und der Stadtplanungsabteilung Jyväskylä. Nach der Fertigstellung aller Bauabschnitte wird der Komplex 150 Wohnungen mit einer Nettogeschossfläche von ca. 10.000 m2 umfassen. Das Puukuokka-Projekt erforscht das Potenzial von vorgefertigter Brettsperrholz-Modulbauweise, um das Ziel der Stadt zur Bereitstellung von qualitativ hochwertigem, ökologisch verantwortlichem und bezahlbarem Wohnraum für die Bürger zu erreichen. Der erste Bauabschnitt umfasst Wohnungen, die in der Größe

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Zugang mit Außenbereich

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Eingang und Atrium

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Wohnung

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Außenterrasse

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Atrium

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Parkplatz

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Balkon

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Grundriss Erdgeschoss

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Grundriss Regelgeschoss

Schnitt AA

von 54 m2 für Ein-Zimmer-Einheiten, bis zu 76 m2 für Drei-Zimmer-Einheiten reichen. Die langlebige, kosteneffiziente, CO2-arme Bauweise bildet auch eine Voraussetzung für die Einführung einer innovativen Lease-toown-Finanzierungsstrategie (Mietkauf). Dieses Konzept sorgt für soziale Nachhaltigkeit durch die Förderung stabiler Gemeinschaften. Eine 7 %-Anzahlung auf den Kaufpreis einer Wohnung kann einem Käufer eine staatlich garantierte Anleihe sichern, und nach einer Mietdauer von 20 Jahren erhält er die Wohnung als Eigentum.

tieren können und dabei zugleich eine hohe architektonische Qualität des Projekts ermöglichen. Die gestapelten Module sind in der Lage, die erforderlichen vertikalen Lasten bis zur von der Bauvorschrift zugelassenen achtgeschossigen Maximalhöhe zu tragen. Besonders in nördlichen Klimazonen, mit ihren langen Wintern, bietet die Vorfertigung viele Vorteile, sowohl in der Qualität als auch in der Kostenkontrolle. Beim Puukuokka-Projekt besteht jede Wohnung aus zwei vorgefertigten Modulen – einem „nassen“ und einem „trockenen“. Das „trockene“ Modul umfasst das Wohnzimmer, den Balkon und das Schlafzimmer, während das „nasse“ Modul das Badezimmer und die Küche beherbergt. Um das Material möglichst effizient zu nutzen, hat OOPEAA sorgfältig die Modulabmessungen geplant, um Verschnitt zu vermeiden. Die fertigen Module, einschließlich Boden- und Wandbelägen, Küchen- und Badarmaturen, wurden auf Justin-time-Basis zur Baustelle transportiert, um dort wie Legosteine auf beiden Seiten eines zentralen Bereichs gestapelt zu werden, der später die Haupterschließung bilden würde. Wandstärken verringern sich von unten

KONSTRUKTION

Das Gebäude folgt der Kontur des Grundstücks, um den Felsboden und die vorhandene Vegetation so wenig wie möglich zu beeinträchtigen. Über der Tiefgarage in Ortbeton besteht das Gebäude aus vorgefertigten Wohnungsmodulen, die aus Fichtenbrettsperrholz-Platten bestehen. OOPEAA arbeitete eng mit dem Brettsperrholz-Hersteller Stora Enso zusammen, um ein System von tragenden Modulen zu entwickeln, die von den Vorteilen der werksseitigen Produktion profi-

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Die Innenflure enden in natürlich belichteten Atrien, die sich

Das Atrium bietet reichlich Licht und frische Luft für die

über alle acht Geschosse des Gebäudes erstrecken.

Erschließungsbereiche des Puukuokka Apartmentgebäude.

A

Balkon (kalt)

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Luftschlitz

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Wohnung (warm)

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Betonestrich mit integrierter

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Balkon (halb warm)

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Wohnung (warm)

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Dämmung 100 mm

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Brettschichtholz-Platte

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Glasschiebetür

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Dach des Balkons

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Dämmung 50 mm

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Fußbodenheizung

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Schnitt durch den Balkon

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nach oben und spiegeln so die geringeren Lasten wider, die von den oberen Geschossen getragen werden müssen. Das Dach wurde vor Ort in Teilen vorgefertigt. Die Größe des Grundstücks erlaubte es, eine temporäre Dachkonstruktion herzustellen, die mit fortschreitendem Bau vom Boden aus angehoben werden konnte und über jedes abgeschlossene Geschoss aus Modulen gesetzt werden konnte. Vor der Ankunft des nächsten Satzes von Modulen wurde das Dach entfernt und wieder auf dem Boden platziert. Diese Vorgehensweise zum Schutz vor Witterung war wegen des hohen Werts und der Empfindlichkeit der vollständig fertig montierten Module vertretbar. Alle haustechnischen Installationen, einschließlich Strom und Installationen für Wärme und Wasser, sind in Steigleitungen in den Flurwänden integriert. Dies ermöglicht es, Wohnungsmodule leicht „einzustecken“, und erleichtert den Zugang für Reparaturen. Die Flure werden durch Brettsperrholz-„Brücken“ gebildet, die zwischen den gegenüberliegenden Modulstapeln verlaufen. Ein Gefühl der Offenheit entsteht in diesen gemeinsam genutzten

Puukuokka Apartmentgebäude | 97

Häuserblock im Bau. Die Module werden per Lastwagen geliefert und mit einem Kran in Position gebracht.

Montageabfolge der vorgefertigten Module 1 Fassade wird an das modulare System angebracht, sobald die Struktur fertig ist. 2 „Trockene“ vorgefertigte Module kommen

komplett mit Innenausbau auf die Baustelle. 3 „Nasse“ Module kommen mit WC und Waschbecken installiert auf die Baustelle. 4 Steigleitungen und Haustechnik sind zwischen den vorgefertigten Modulen und dem vor Ort gefertigten Hausgang integriert.

5 Geländer 6 Die vor Ort gebauten Atrien an beiden Enden des Gebäudes erstrecken sich über die volle Höhe des Gebäudes und spenden beiden Seiten der Einheiten viel natürliches Tageslicht und Luft. 7 Brettsperrholz-Treppen verbinden die Stockwerke. 8 Nach der Montage wird die Rahmenkonstruktion zusammen mit den Decken- und Wandplatten stabil und selbstragend. 9 Die

Innenflurwände sorgen für zusätzliche Aussteifung und nehmen Querkräfte auf.

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Auf der Straßenfassade wurde die Fichtenverkleidung mit einer dunklen Farbe versehen und die meisten Balkone sind in den Baukörper eingeschnitten.

Räumen, die großzügig, mit viel Tageslicht und Blick auf die umliegende Landschaft, geplant wurden. Die Gänge enden in Atrien, die sich über die volle Höhe des Gebäudes erstrecken. Eingeschnittene Fenster spenden Tageslicht, und automatisierte Lüftungsöffnungen im Dach verhindern im Brandfall Rauchbildung. Das gesamte Gebäude verfügt über Sprinkleranlagen, und offenliegende Holzoberflächen besitzen eine schwer entflammbare Beschichtung. Die Wohnungsmodule verfügen über einen werksseitig eingebauten Betonbelag mit elektrischer Bodenheizung und Parkettboden. Die Brettsperrholz-Decken sind auf Sicht belassen, eine unkonventionelle Lösung, welche die Beteiligung eines Brandschutzingenieurs erforderte. Die Wände sind in Übereinstimmung mit den finnischen Brandvorschriften mit Gipskartonplatten verkleidet, die auch eine visuelle Abwechslung zu den horizontalen Holzflächen bieten. Zwischen der Decke einer Einheit und dem Boden der darüberliegenden Einheit dient eine Mineralfaserdämmung zur Reduktion der Geräuschübertragung. Da Decke und Boden unabhängige Systeme sind, wird zudem die Trittschallübertragung reduziert. Wo über oder unter bewohnten Flächen in den Baukörper Balkone eingeschnitten sind, wurde die Dicke von 50 mm

auf 100 mm erhöht, um so das erforderliche Maß an Wärmedämmung zu bieten. Nach außen zeigt das Gebäude einen dualen Charakter: Die Längsansicht bildet seine öffentliche Fassade und die andere seine private Fassade. Auf der Hofseite sind die vorgefertigten Lärchenbretter unbehandelt belassen, sodass sie silbergrau verwittern werden. Diese Fassade wird durch auskragende Balkone gegliedert. Auf der Straßenfassade wurde die Fichtenverkleidung mit einer dunklen Farbe versehen und die meisten Balkone sind in den Baukörper eingeschnitten und mit Glasschiebetüren abgeschlossen. Außenwände haben eine 180 mm Mineralwolldämmung zwischen den tragenden Brettsperrholz-Platten und den Holzverkleidungen. FAZIT

Puukuokka ist ein Beispiel einer produktiven Zusammenarbeit zwischen Architekten, Ingenieuren und Industrie. Es kann als ein Prototyp für einen neuen Ansatz für den Entwurf und die Ausführung von mittelhohen und hohen Wohnanlagen gesehen werden, ein Ansatz, der auf die Möglichkeiten und Einschränkungen der lokalen Bauwirtschaft reagiert. Sein Erfolg lässt auch in Zukunft auf umweltfreundliche Bauten in hoher Qualität zu einem wettbewerbsfähigen Preis hoffen.

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SKELETTBAUWEISE Bei Systemen in Skelettbauweise erfolgt die vertikale Lastabtragung mithilfe eines Skeletts aus miteinander verbundenen Stützen und Trägern. Sie sind vor allem geeignet für Bauaufgaben, die größere und flexiblere Innenräume benötigen wie zum z. B. Gewerbebauten, öffentliche Gebäude und Versammlungsstätten. Systeme in Skelettbauweise ermöglichen einen größeren Glasanteil an der Fassade und dadurch einen anderen architektonischen Ausdruck als etwa Wohngebäude. Sie erfordern stets zusätzliche Maßnahmen wie z. B. eine Queraussteifung oder aussteifende Wandscheiben, um auch Horizontalkräfte aufnehmen zu können. Unterschiedliche Entwurfsansätze für Holzskelettbauten werden auf den folgenden Seiten präsentiert:

– Das Earth Sciences Building kombiniert eine klassische Pfosten-Riegel-Konstruktion mit der zeitgenössischen Detaillierung von Verbindungsknoten sowie einer Holz-Beton-Verbundkonstruktion. – Der Tamedia-Hauptsitz lotet die Potenziale digitaler Fertigungsmethoden aus, um eine vom japanischen Holzhandwerk inspirierte Konstruktion zu schaffen. – Das Bullitt Center verfügt über eine Pfosten-RiegelKonstruktion aus Brettschichtholz sowie Geschossdecken aus Brettstapel-Elementen und erinnert an die Gewerbegebäude des späten 19. und frühen 20. Jahrhunderts. – Das Wood Innovation and Design Centre weist eine ausgeklügelte Deckenkonstruktion komplett aus Holz auf, die innerhalb des Deckenaufbaus die Haustechnik aufnehmen kann.

100 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

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EARTH SCIENCES BUILDING Vancouver, Kanada

[Perkins + Will] 2012 Fertigstellung University of British Columbia Bauherr Equilibrium Consulting Tragwerksplanung Structurlam Holzbau Bird Construction Bauleitung Bildung Nutzung

In Einklang mit seinem progressiven Lehrprogramm erforscht dieses Gebäude das Potenzial neuer Massivholztechnologie, um die ehrgeizigen Nachhaltigkeitsziele des Bauherrn zu erreichen.

102 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

Stützen aus Brettschichtholz wurden in vielen Teilen des Gebäudes verbaut.

Situiert auf dem Hauptcampus der University of British Columbia, wurde der Bau des fünfgeschossigen, 15.800 m2 großen Earth Sciences Building (ESB) im August 2012 abgeschlossen. Es vereint Lehr-, Laborund Verwaltungsräume für mehrere verwandte Fakultäten, die vorher über den Campus verteilt waren. Der gewählte Standort ist in exponierter Lage, gegenüber der zentralen Durchfahrtsstraße der Haupthalle des Beatty Biodiversity Museum. So erzeugt das Projekt ein „Tor“ zu dem neuen Wissenschafts- und Technikbezirk. Mit dieser Rolle im Hinterkopf wurden die Aufwertung des öffentlichen Raums und die Verbindung mit dem Rest des Campus wichtige und treibende Kräfte bei der Gestaltung. KONZEPT

Diese städtischen Gestaltungsansprüche führten zu einem architektonischen Ansatz, der auf Transparenz nach außen setzt, und zu einer Grundrissorganisation, die die informelle Nutzung des Gebäudes durch andere Campusnutzer fördert. Zu diesem Zweck versuchte der Entwurf nicht nur akademischen Räume mit moderner technischer Ausstattung für den formellen Unterricht zur Verfügung zu stellen, sondern auch flexible, informelle Lernräume, die Zusammenarbeit fördern und zukünftige Anpassungen des Gebäudes zulassen. Der strategische Standort des Projekts und sein progressives Forschungsprogramm begünstigten die Idee eines hochkarätigen, technisch fortschrittlichen Gebäudes, das die Nachhaltigkeitsziele der Universität

unterstützen konnte. Mit dem Aufkommen des modernen Massivholzbaus in Europa, der erst seit kurzem in Nordamerika eingesetzt wird, war die UBC (die zu diesem Zeitpunkt bereits zwei kleinere Massivholzbauprojekte in Auftrag gegeben hatte) offen für die weitere Erkundung des Potenzials dieser Technologie im Rahmen des Earth Sciences Building. KONSTRUKTION

Die Form des Gebäudes ergab sich aus den Beschränkungen des Grundstücks, programmatischen Anforderungen und dem Wunsch, die Verwendung von passiven, ökologischen Entwurfsstrategien zu maximieren. Der L-förmige Grundriss besteht aus zwei Flügeln, getrennt durch ein fünfgeschossiges Atrium, in dem die externen und internen Erschließungswege zusammenlaufen. Eine skulpturale hölzerne Treppe prägt den Raum; ihre kühne Auskragung wird durch die überlegene Stärke und erhöhte Festigkeit der Holzwerkstoffe und der modernen Verbindungssysteme ermöglicht. Die hochgefährlichen Bereiche (mit schwerem Gerät und komplexen haustechnischen Anforderungen) befinden sich in dem als Betonrahmenkonstruktion konzipierten Südflügel. Der Großteil des Raumprogramms umfasst hier Labors und damit verknüpfte Klassenzimmer und Nebenzimmer. Nutzungsbereiche mit geringerer Gefahrbildung wurden im Nordflügel untergebracht, der aus einer Holzrahmenkonstruktion aus Brettschichtholz und Holz-Beton-Verbunddecken besteht. Hier sind Büros und drei Hörsäle untergebracht.

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Grundriss Regelgeschoss

Grundriss Erdgeschoss

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Atrium

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Hörsaal

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Hochlabor

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Klassenraum

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Computerräume

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Gemeinschaftsraum

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Laboratorien

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Schnitt AA

104 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

Die wichtigsten öffentlichen Bereiche des Projekts, einschließlich des Atriums, Cafés, Museums und der informellen Lernräume, befinden sich im Erdgeschoss, das vollständig verglast ist und so eine sowohl visuelle als auch physische Verbindung zum umliegenden Campus herstellt. Das quadratische Tragwerkraster mit 6,4 m Seitenlänge wurde gewählt, um es passend zu dem des Beatty Biodiversity Museums gegenüber zu machen. Genauso verhält es sich mit der Höhe des Vordachs, das die Ost- und Südseite des Gebäudes umschließt. Das Vordach erstreckt sich über den Vorplatz und zieht so die angrenzenden Fairview Commons mit ein, die zu den wichtigsten öffentlichen Freiflächen der UBC zählen. Das Earth Sciences Building war eines der ersten Projekte in Nordamerika, das europäische Vorfertigungsmethoden, Holz-Beton-Verbundelemente und leistungsfähige Verbindungssysteme in einer präzise konstruierten und modernen Version des traditionellen Massivholzrahmenbaus anwendete. Der Nordflügel verfügt über einen Holzrahmenbau aus Brettschichtholz, eine modifizierte Version des BalloonFraming (Ständerbauweise). Die BrettschichtholzStützen erstrecken sich über die volle Höhe des Gebäudes und Balken sind mit den Stützen mithilfe von Sherpa-Verbindungen befestigt. Diese Stahlverbinder bestehen aus zwei Teilen, welche in der Fabrik an die Balken und Stützen angebracht werden. Wenn diese

HBV-Metallgewebestreifen werden in die

Ein modifiziertes HBV-Verbindungssystem

Spanstreifenholz-Platten eingesetzt,

wird verwendet, um die freitragende Treppe

bevor der Betonbelag gegossen wird.

zu sichern.

1

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Schnitt durch die Verbunddecke 1

Betonbelag

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Dämmplatten

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HBV-Metallgewebestreifen

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Zugschraube für die Verbindung von Spanstreifenholz zu Brettschichtholz

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BSH-Stütze

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Bodenplatten aus Spanstreifenholz

dann vor Ort zusammengeführt werden, bilden sie eine moderne Stahlversion der traditionellen hölzernen Schwalbenschwanz-Verbindung. Das endgültige Aussehen ist sehr ordentlich, der Anschluss ist durch die Holzelemente verdeckt und vor Feuer geschützt. Bei den Stützen wurde darauf geachtet, dass Hirnholz auf Hirnholz trifft, damit das Schwindverhalten des Holzes sich nicht auf die statische Leistung auswirkt. Eine weitere innovative Komponente des Projekts ist das System der geschosshohen, den Innenraum prägenden Streben aus Brettschichtholz, die auf der Innenseite des Gebäudes offenliegen und durch die Verglasung der Südfassade sichtbar sind. Gemeinsam mit einem Treppenhaus aus Beton und den Deckenscheiben bilden sie das seitliche Aussteifungssystem des Gebäudes. Die aussteifenden Streben selbst sind aufgrund ihrer dreieckigen Konfiguration starr, sodass die Ableitung der seismischen Kräfte durch die Verformung von mehreren Stahlverbindern erfolgt. Die Verbunddecke besteht aus Spanstreifenholz und Beton, verbunden durch das in Deutschland entwickel-

te HBV-System. Die Konstruktion dieses Deckenaufbaus begann mit der Montage von SpanstreifenholzPlatten zwischen den 6,4 m auseinanderliegenden Balken. Sobald dieser tragende Unterboden vorhanden war, erforderte die Montage des HBV-Systems, dass Metallgewebestreifen in Einschnitte in den Spanstreifenholz-Platten eingefügt und mit Epoxidharz verklebt werden. Ein Bewehrungsgitter aus Betonstahl wurde dann auf „Abstandhalter“ gelegt und die Betonplatte wurde gegossen, um so eine Deckenkonstruktion mit Verbundwirkung zu erstellen. Neben der erhöhten Festigkeit reduziert das Gewicht des Betons Vibrationen und verbessert die akustische Leistung. Dies war das erste Mal, dass Spanstreifenholz für ein HBV-System verwendet wurde (die Entscheidung fiel, weil die Verfügbarkeit von Brettsperrholz im gesetzten Zeitrahmen unsicher war). Um die ausreichende Leistungsfähigkeit der Deckenkonstruktion sicherzustellen, wurden von FP Innovations, einer kanadischen Forschungseinrichtung mit Fokus auf Holzprodukte, in vollem Umfang Tests durchgeführt.

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V-förmige Aussteifung 1 Die Streben lagern auf den Spanstreifenholz-Böden. 2 Brettschichtholz-Stützen halten die Decken und sorgen für

die seitliche Aussteifung. 3 Brettschichtholz-Stützen bilden Befestigungspunkte für die diagonalen Streben; Metallbügel sind darin eingebettet. 4 Zweiteilige Metallhalterungen leiten die Kräfte aus der Aussteifung ab. 5 Die untere stiftförmige Halterung ermöglicht Bewegung innerhalb des Systems. 6 Die obere Halterung ist am Brettschichtholz-Balken angebracht und bildet einen Verbindungspunkt zwischen zwei Diagonalstreben. 7 Diagonalstreben sind konisch und bestehen aus einem abgerundeten Vierkantprofil. 8 Das Gelenk des Metallstifts ist in die diagonale Verstrebung eingebaut. 9 Metallverstrebungen sind zweizinkig, um ausreichend Verbindungsfläche zu schaffen. 10 Metallverbinder erstrecken sich nach unten in die diagonalen Verstrebungen, eine Lücke an der Unterseite der

Verbinder lässt Bewegung zu.

Das Konstruktionsfoto zeigt, wie der Anschluss

Das V-förmige Aussteifungssystem im Bau.

zwischen Brettschichtholz-Balken und -Stütze

Metallverbinder in den Brettschichtholz-Balken

durch eine verdeckte Verbindung gelöst wurde.

bilden eine abgewinkelte Verbindung.

106 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

Ein Vordach aus Brettsperrholz erstreckt sich von außen nach innen und

Die freitragende Treppe ist ein Blickfang im fünfgeschossigen

spendet Schatten.

Atrium.

Der Brettschichtholz-Rahmen für das gesamte Gebäude wurde errichtet und die Decken und das Dach aus Spanstreifenholz wurden montiert, bevor mit dem Gießen der Betonplatten angefangen wurde. Betonarbeiten begannen im oberen Geschoss des Gebäudes, um so während der späteren Arbeiten ein gewisses Maß an Schutz vor Witterung für die unteren Ebenen zu bieten. Da die Höhe des ESB die von den Bauvorschriften für Massivholzbauten mit öffentlicher Nutzung erlaubte Höhe überschritt, war eine Sonderlösung notwendig, um nachzuweisen, dass die Holzstruktur den Brandschutzvorschriften gerecht wird, und zwar in gleichem Maße wie ein nicht brennbares Gebäude. Diese Sonderlösung umfasste folgende Maßnahmen: die Aufteilung des Raumprogramms in Bereiche von hohem und niedrigem Gefährdungspotenzial (daher wurden die Labore, von denen hohe Gefährdung ausgeht, im Südflügel aus Beton untergebracht); der Einsatz verdeckter Verbindungen in der Holzkonstruktion, mit Stahlteilen, die durch Holz geschützt sind; die Unterseite der Spanstreifenholz-Bodenplatte wurde mit schwer entflammbaren abgehängten Decken ge-

schützt; die Montage einer Sprinkleranlage und die Bestimmung, dass die Atrium-Treppe als Fluchtweg im Brandfall ausgewiesen werden durfte. Das Gebäude wird auf zwei Seiten durch ein äußeres Vordach umschlossen. Da das Vordach keine kritische Komponente im Zeitplan für das gesamte Projekt war, konnte es aus vorgefertigten Brettsperrholz-Platten (statt des sonst verwendeten Spanstreifenholzes), an der Unterseite der Brettsperrholz-Balken mit Zugschrauben befestigt, konstruiert werden. Das Resultat ist eine gleichmäßige, flache Untersicht, die eine nahtlose Verbindung zwischen Innen- und Außenraum schafft. FAZIT

Das Earth Sciences Building stellt einen entscheidenden Schritt in der Entwicklung des Massivholzbaus in Nordamerika dar. Nach dem erfolgreichen Abschluss von mehreren Projekten in kleinerem Maßstab, meistens Wohngebäude aus Brettsperrholz, hat sich gezeigt, dass zeitgenössische Massivholztechnologie auch in einem größeren Maßstab erfolgreich angewendet werden kann.

Earth Sciences Building | 107

TAMEDIA-HAUPTSITZ Zürich, Schweiz

[Shigeru Ban Architects] 2013 Fertigstellung Tamedia AG Bauherr Creation Holz GmbH Tragwerksplanung Blumer-Lehmann AG Holzbau HRS Real Estate AG Bauausführung Büro Nutzung

Der komplexe, durch traditionelle japanische Zimmermannstechniken inspirierte Holzskelettbau wurde erst mithilfe der Präzision digitaler Fertigungsmethoden möglich.

108 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

Mit seinem eleganten, digital generierten Holztragwerk spiegelt der neue Eingang zum Tamedia-Hauptsitz den Geist der Kreativität und Innovation wider, der auch bei der Unternehmensphilosophie des Medienunternehmens im Mittelpunkt steht. Die klar gegliederte Tragstruktur und das Mansarddach des Gebäudes passen sich an den historischen Kontext des Umfelds an. Das neue Gebäude breitet sich über das benachbarte Gebäude aus und schafft in diesen Geschossen Büro- und Gemeinschaftsräume.

Im Zentrum von Zürich gelegen, bietet dieses Projekt Arbeitsplätze für 500 Mitarbeiter der Schweizer Mediengruppe Tamedia, die ihr Geschäft dadurch an einem Ort in der Stadt konzentrieren konnte. Der Neubau ersetzt ein bestehendes Gebäude und nutzt dessen ursprüngliche Grundfläche, doch seine beiden obersten Geschosse ragen über das benachbarte Gebäude hinaus und schaffen so eine durchgehende Straßenfront von fast 50 m in Richtung des SihlKanals. Die Hauptachse des Gebäudes erstreckt sich bis zur Kreuzung der Werdstrasse und des Stauffacherquai und schafft so einen neuen Haupteingang für den gesamten Tamedia-Komplex. Das auffälligste Merkmal des Gebäudes ist sein offenliegendes Holztragwerk, das nicht nur innen sichtbar ist, sondern auch durch die vollverglaste Doppelfassade. KONZEPT

Als kreatives Unternehmen wollte Tamedia für seine Mitarbeiter ein entspannendes und zugleich inspirierendes Arbeitsumfeld schaffen, das zu informeller Interaktion und Zusammenarbeit einladen würde. Die

Wahl eines sichtbaren Holztragwerks, verpackt in einer Glashülle, unterstützt diese Ziele. Die Verwendung von durch traditionelle japanische Zimmermannstechniken inspirierten Verbindungen gibt den Innenräumen die Atmosphäre eines heimeligen Wohnzimmers. Die geringe graue Energie und der gebundene Kohlenstoff der 2000 m3 Brettschichtholz aus Fichte im Holztragwerk trägt auch zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele Tamedias bei. Das Gebäude hatte beim Bau eine niedrige Kohlenstoffbilanz und mit seiner energieeffizienten Gebäudehülle und dem Grundwasser-Heizund Kühlsystem ist es auch im Betrieb CO2-neutral. Das gewünschte Raumprogramm für ein neues und modernes Gebäude innerhalb der strengen städtebaulichen Richtlinien zu errichten – noch dazu auf einem begrenzten Grundstück neben weiteren Gebäuden in laufendem Betrieb –, stellte eine architektonische und logistische Herausforderung dar. Die Wahl eines Mansarddachs und dessen Ausweitung über das benachbarte Gebäude maximierte die zur Verfügung stehende Fläche innerhalb der zulässigen Gebäudehöhe, während die Wahl des vorgefertigten Holztragwerks die

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Lageplan

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Schnitt AA

Bauzeit reduzierte sowie Lärm und andere Formen von Störungen für die Bewohner der umliegenden Gebäude minimierte. KONSTRUKTION

Der Wunsch nach einer rundum verglasten Hülle und einem sichtbaren Tragwerk, in dem auch die Verbindungen aus Holz gefertigt sein sollten, stellte eine Herausforderung für den Entwurf dar. Diesen Problemen wurde mit einem integrierten Ansatz begegnet, der programmatische und technische Innovation beinhaltet. Die gesamte Ostfassade des Gebäudes wurde auf voller Höhe als eine Doppelfassade entworfen, mit Loungebereichen in dem Zwischenraum zwischen der äußeren und inneren Glaswand, die großzügige Ausblicke erlauben. Die äußere Glaswand lässt sich teilweise öffnen, wodurch – wenn das Wetter es erlaubt – aus den geschlossenen Sitzbereichen Außenterrassen werden können. Daher sind diese Bereiche, die mit Abluft aus den angrenzenden Büros klimatisiert werden, nicht nur Teil der gesamten passiven Belüftungs- und Energiestrategien für das Gebäude, sondern sie verstärken noch zusätzlich die einzigartige

110 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

Verbindung zwischen den Innenräumen des Gebäudes und seiner Umgebung. Besonderes Augenmerk wurde auf die Verarbeitung der Fassadenöffnungen gelegt, um so niedrige Wärmedurchgangskoeffizienten zu erreichen, die Zürichs strengen energetischen Richtlinien gerecht werden. Der Hauptteil des Gebäudes ist 38,15 m lang und 11 m breit und wird von acht tragenden Rahmen im Abstand von 5,45 m überspannt. Jeder Rahmen besteht aus vier Stützen in gleichmäßigem Abstand, die sich über die gesamte Höhe des Gebäudes von 21 m erstrecken, Doppelzangen für jedes Geschoss und einer Reihe von Querbalken mit ovalem Querschnitt, die an jeder Stütze durch die Doppelzangen hindurchgesteckt sind. Wegen ihrer ovalen Form können sich diese Querbalken nicht drehen, was es ihnen ermöglicht, die seitlichen Kräfte, denen das Gebäude eventuell ausgesetzt wird, aufzunehmen. Zugleich verhindern sie, dass sich der Rahmen des Tragwerks verwindet. Die Elemente des Rahmensystems sind CNC-gefräst, um einen präzisen „Bausatz“ zu schaffen. Ein 1:1-Prototyp wurde erstellt und getestet, um dort die Verbindungen zu verfeinern und sicherzustellen, dass die

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Eingang

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Empfang

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Mehrzweckbereich

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Atrium

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Büro

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Besprechungsräume

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Offene/geschlossene Lounge

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Technikraum

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Grundriss Regelgeschoss

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Grundriss Erdgeschoss

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Die tragenden Holzrahmen wurden vor Ort zusammengebaut. Sobald sie an ihren Platz gehoben waren, konnte die Montage von Decken und Wänden beginnen. Die Verbindungen bringen traditionelle japanische Zimmermannstechniken mit moderner schweizerischer Fertigungskompetenz zusammen.

Die einzelnen Holzkomponenten werden zu einem Pfosten-Riegel-System zusammengefügt.

112 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

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Detailschnitt 1

Externer Sonnenschutz (Stoff)

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Stahl-Vierkantrohr 140 × 140 mm

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Brettschichtholz (Fichte)

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Holzträger 200 × 267 mm

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Dreifachverglasung

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Dreischichtplatte 45 mm und Mineralwolle 60 – 160 mm

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Stahl-Unterkonstruktion für Doppelboden

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Teppich und Doppelboden

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Installationsraum

10 Kühl-/Heizplatte 11 Sand 80 mm 12 Holzauflager

Montage auf der Baustelle reibungslos ablaufen würde. Die Präzision der CNC-Fertigung war entscheidend für den Erfolg dieses Projekts. Die Holzverbindungen erforderten ein hohes Maß an Präzision zur Erreichung von Passgenauigkeit, und die Vermeidung des Eindringens von Feuchtigkeit in den verschiedenen Holzkomponenten stellte sicher, dass die maximale Leistung über die Lebensdauer des Gebäudes realisiert werden konnte. Um Schweizer Brandschutzvorschriften zu entsprechen und die erforderliche Feuerwiderstandsklasse zu erreichen, wurden alle freiliegenden Tragwerke in jeder Richtung mit 40 mm überdimensioniert. Dies schafft eine abbrennbare Schicht, die im Brandfall die statische Stabilität des Gebäudes für die erforderliche Dauer von 60 Minuten erhält.

FAZIT

Der Tamedia-Hauptsitz bestätigt die Eignung von Holz als tragendes Material in einem anspruchsvollen Büroumfeld, in dem Ästhetik und Langlebigkeit mit der Sorge um die Ökologie und die Gesundheit der Mitarbeiter Hand in Hand gehen. Der Erfolg dieses Projekts ist sowohl gestalterisch als auch technisch das Ergebnis einer hoch entwickelten und nahtlos integrierten Planung und Ausführung. Das fein gegliederte Tragwerk mit seinen geschwungenen Elementen verdeutlicht die Präzision und Ausdruckskraft der digitalen Fertigung. Während die Verarbeitung des Tragwerks ein unverkennbares Unikat ist und sich nicht ohne weiteres vervielfältigen lässt, sind diese zugrunde liegenden Botschaften doch problemlos übertragbar.

Tamedia-Hauptsitz | 113

Details der CNC-gefrästen Komponenten

CNC-Fertigung Die CNC-Maschine bei Blumer-Lehmann AG fertigte die einzelnen Holzkomponenten als präzises „Baukastensystem“. 1 BrettschichtholzPlatte 2 Ein 3D-Modell von jedem Bauteil steuert die CNC-Fertigung. 3 Die große CNC-Anlage 4 Präzise gefräste ovale Öffnungen für die Querbalken sorgen für eine formschlüssige Verbindung. 5 Die CNC-Maschine kann durch Fünf-Achs-Bearbeitung Winkel erzeugen. 6 Aufgrund des großen Durchmessers der Teile wurde eine lange Fräse benötigt. 7 Die fertigen Teile werden vor dem Transport von Hand

geprüft. 8 Feine Details werden von Hand nachbearbeitet.

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Die Holzverbindungen zusammen mit den ovalen Querbalken sorgen für eine stabile Rahmenkonstruktion.

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Rahmenaufbau 1 CNC-gefräster ovaler Querbalken 2 CNC-gefräster Hauptbalken 3 Formschlüssiges Stützensystem 4 Die Stütze wird

durch das Balkenraster fixiert. 5 Die Hauptbalken tragen die Lasten aus dem Gebäude ab. 6 Ovale Querbalken machen das System formstabil und steifen es gegen Querkräfte aus.

Tamedia-Hauptsitz | 115

Gestaltungskonzept 1 Bestehendes Tamedia-Gebäude 2 Mansarddach greift die Form der historischen

Nachbargebäude auf. 3 Fassade für die Aufstockung des Nachbargebäudes 4 Tragende Massivholzrahmen 5 Fassade für Neubau 6 Die Eingangsfassade nimmt

den städtischen Maßstab auf.

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116 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

Das Gebäude wurde mit einer Doppelfassade entworfen, die den Energiebedarf für Heizung und Kühlung reduziert. Der Zwischenraum beherbergt Versammlungsbereiche und Besprechungszimmer, die die traditionelleren Büroflächen ergänzen.

Tamedia-Hauptsitz | 117

BULLITT CENTER Seattle, USA

[The Miller Hull Partnership] 2013 Fertigstellung The Bullitt Foundation/Point 32 Bauherr DCI Tragwerksplanung Calvert Holzbau Schuchart Bauausführung Büro Nutzung

Als prototypischer Gewerbebau, der auf eine Lebensdauer von 250 Jahren ausgelegt ist, verwendet das Bullitt Center nur so viel Energie, wie es produzieren kann.

118 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

Schnitt AA

Das große Solardach produziert nicht nur Energie, sondern verhindert durch den Überstand auch eine sommerliche Überhitzung des Gebäudes.

Das Bullitt Center erlaubt weite Blicke auf die Innenstadt von Seattle und die Berge und das Meer im Hintergrund.

Die Bullitt Foundation wurde 1952 in Seattle, Washington, durch Dorothy Bullitt gegründet, eine führende Geschäftsfrau und Philanthropin, deren Familie auf eine lange Geschichte in der Einrichtung von sozialen und kulturellen Einrichtungen zurückblicken kann. Im 21. Jahrhundert kam die Stiftung zu der Überzeugung, dass in Zukunft „nachhaltige menschliche Institutionen und Unternehmen auf den gleichen ökologischen Prinzipien beruhen werden, die alle Ökosysteme beherrschen“.1 Das neue Gebäude beherbergt die Büros der Bullitt Foundation auf einer halben Etage, während die übrigen Geschossflächen zur Büronutzung vermietet wurden. Mit dem Ziel, den „grünsten“ Gewerbebau der Welt zu schaffen, verschrieb sich die Stiftung den Grundsätzen der Living Building Challenge (LBC), Nordamerikas fortschrittlichstem Bewertungssystem

für nachhaltiges Bauen. Um eine LBC-Zertifizierung zu erlangen, müssen Gebäude einer Reihe von Leistungsanforderungen gerecht werden, einschließlich der Wahl einer zuvor erschlossenen „Industriebrache“, 100 % Stromerzeugung vor Ort aus erneuerbaren Energieträgern, 100 % des Wasserbedarfs aus Regenwasser und Abfallmanagement vor Ort. KONZEPT

Durch ein niedriges Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, eine leistungsfähige Gebäudehülle, energieeffiziente Anlagen und Systeme sowie Strategien zur erweiterten Tageslichtnutzung gelang es dem Bullitt Center, seinen Energiebedarf um 80 % im Vergleich zu einem traditionell gebauten Gewerbebau der gleichen Größe zu reduzieren. Dadurch kann das Gebäude mit einer Photovoltaikanlage versorgt werden, die die gesamte

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Grundriss Regelgeschoss

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Eingang

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Lobby

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Apartment

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Bad

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Balkon

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Dachgeschoss

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Treppen- und Aufzugskern

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Parkplatz

Grundriss Erdgeschoss

Fläche des überhängenden Dachs bedeckt. Darüber hinaus bereitet das Gebäude sein Abwasser auf und verfügt über Müllaufbereitung vor Ort. Außerdem wurde es aus widerstandsfähigen, ungiftigen Materialien konstruiert, die eine sehr lange Lebensdauer des Gebäudes und eine hohe Qualität der Innenausstattung ermöglichen. KONSTRUKTION

Der sechsgeschossige Bau umfasst ein 4830 m2 großes Sockelgeschoss, das zwei Untergeschosse in Betonbauweise mit vier darüberliegenden Geschossen aus Massivholz verbindet. Die Wahl fiel nicht unmittelbar auf Holz als Baustoff. Die Architekten gingen zunächst davon aus, dass die Speichermasse einer Betonkonstruktion benötigt würde, um die erforderliche energetische Leistung zu erzielen. Lebenszyklusvergleiche der verschiedenen Tragstruktur-Optionen erga-

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ben jedoch, dass Holz nicht das Ziel von Netto-NullEnergie gefährdete und gleichzeitig zusätzliche ästhetische und ökologische Vorteile bot. Holz könnte die Haltbarkeitsanforderungen von gewünschten 250 Jahren erfüllen, ein gesundes Raumklima schaffen und zur Erfüllung der CO2-neutralen Ziele des Projekts beitragen. Der Bau ist eine Rahmenkonstruktion aus Brettschichtholz, die Geschossdecken sowie das Dach sind in Brettstapelbauweise ausgeführt. Diese Art von Holzbau war für gewerbliche Gebäude bis in die 1920er Jahre üblich, aber das Bullitt Center war das erste seiner Art im Zentrum von Seattle seit fast einem Jahrhundert. Die Stützen und Balken aus Douglas-Fir-Brettschichtholz reichen in ihrer Größe von 130 × 380 mm bis 310 × 534 mm. Die Abmessungen der Brettstapeldecken betragen 2 × 6 (38 × 140 mm) für die Decken und 2 × 4 (38 × 89 mm) für das Dach. Gemäß den Anforderungen

Brettstapeldecken sorgen für zusätzliche Stabilität.

Die thermische Speichermasse der Betonböden und große hochleistungsfähige Fenster sind Teil der Nachhaltigkeitsstrategie.

der LBC stammt das Holz aus einem Umkreis von 1000 km und ist vom Forest Stewardship Council (FSC) zertifiziert. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit war es notwendig, industrielles Brettschichtholz zu verwenden und einfache Verbindungen zu entwerfen, die kostengünstig herzustellen und schnell zu montieren sind. Anstatt verdeckter Stahlverbinder entwickelte das Entwurfsteam eine „Kasten“-Verbindung, die an den Stützen befestigt werden konnte, wodurch eine vorübergehende Abstützung der Träger während der Bauphase überflüssig wurde. Jeder Balken aus Brettschichtholz wurde vor Ort zugeschnitten, per Kran in die Kästen gehoben und mit Schrauben gesichert. Da man sich für Schrauben entschied (anstelle von Bolzen mit größerem Durchmesser), musste man nicht vorbohren und ermöglichte dadurch näher an das Trägerende herangerückte Ver-

bindungen, wodurch die Größe der Kästen reduziert werden konnte. Um die Auswirkungen des Schwindverhaltens zu minimieren, das auftreten könnte, wenn die geschosshohen Stützen die Deckenbalken belasteten, wurde ein Stahlrohrabstandhalter zwischen dem oberen Rand einer Stütze und dem unteren Rand der darüberliegenden Stütze montiert. Diese Art der Verarbeitung isoliert das Quell- und Schwindverhalten in den Deckenbalken auf die jeweilige einzelne Etage. Die Stahlabstandhalter erlauben es jedem Deckenbalken, ca. 75 mm direkte Last auf die Stützen auszuüben. Tests zeigten, dass dieser Ansatz ein angemessenes Maß an Sicherheit gegen Einsturz im Brandfall bot und die offenliegenden Stahlverbindungsteile daher nicht brandschutzbeschichtet werden mussten. Das Tragwerk soll ansonsten den erforderlichen Brandwiderstand durch die Überdimensionierung der

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Axonometrische Zeichnungen der Stahlverbindungen Stahlverbindungen innerhalb der Tragstruktur widerstehen seismischen Kräften und reduzieren die Bauzeit. 1 Brettschichtholz-Balken bilden das Haupttragsystem der oberen vier Geschosse. 2 Metallverbindungen verbinden die Stützen und Balken. Die Stahlanschlüsse überbrücken die kleinen Unterschiede in der Länge der Balken. 3 Stahlstützen 4 Stahlbalken 5 V-förmige Stahlstreben schützen das Gebäude gegen seitliche und seismische Kräfte.

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Bauablauf: Eine Stahlkonstruktion dient als Erdgeschoss, Balken aus Brettschichtholz werden mit der Stahlkonstruktion verbunden, Stahlverbindungen verbinden Pfeiler und Balken; V-förmige Stahlstreben sorgen für zusätzliche Stabilität.

122 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

Die warme Anmutung der Holzdecken schafft eine angenehme Arbeitsatmosphäre für die verschiedenen Nutzer.

Bauelemente und die Berechnung der Abbrandgeschwindigkeit bieten. Die Stadt Seattle unterstützte das Projekt und gewährte eine lockere Auslegung ihrer eigenen Vorschriften zur Unterstützung der Projektziele. In einem Fall erlaubte die Stadt eine Lockerung der Höhenbegrenzung für sechsgeschossige Gebäude, sodass die Geschosse nun eine Höhe von bis zu 4,7 m haben durften. Dies geschah, um mehr Tageslicht eindringen zu lassen und den Energiebedarf für die künstliche Beleuchtung zu reduzieren; Vorteile, die durch die Wahl von Brettstapeldecken weiter verstärkt wurden. Viel flacher als eine konventionelle auf Balken aufgelegte Decke, verzichtet diese auf Randunterzüge, sodass vom Boden bis zur Decke über die volle Länge verglast werden konnte.

FAZIT

In ihrem Bestreben, die Akzeptanz solcher Bauten am Markt zu erhöhen, trug die Bullitt Foundation die Kosten für die umfangreiche Forschung und Entwicklung dieses Prototyps eines urbanen Gewerbebaus. In den Worten der Stiftung: „Das Ziel des Bullit Center ist es, die Art und Weise, wie Gebäude entworfen, gebaut und betrieben werden, zu verändern, die langfristige Gebäudeleistung zu verbessern und eine umfassendere Umsetzung von Energieeffizienz, erneuerbaren Energien und anderen grünen Bautechniken voranzutreiben.“2 ANMERKUNGEN 1

Denis Hayes, Präsident und CEO, Bullitt Foundation, 2008.

2

Das Bullitt Center. Abgerufen von http://www.bullittcenter.org

Bullitt Center | 123

WOOD INNOVATION AND DESIGN CENTRE Prince George, Kanada

[MGA | Michael Green Architecture] 2014 Fertigstellung MJTST Bauherr Equilibrium Consulting Tragwerksplanung Structurlam Holzbau PCL Bauausführung Büro, Forschung Nutzung

Zu den konstruktiven Innovationen dieses Projekts zählt ein Deckensystem mit versetzt angeordneten Brettsperrholz-Platten, das die Haustechnik verbirgt und gleichzeitig die Holzdeckenkonstruktion sichtbar belässt.

124 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

Der Eingang zum WIDC ist ein zweigeschossiges, offenes Atrium mit Brettschichtholz-Stützen von 335 × 370 mm und Brettschichtholz-Balken von 311 × 570 mm in Ständerbauweise. Bei den Stützen liegt Hirnholz immer auf Hirnholz auf, sodass die Lasten in der Konstruktion sicher abgetragen werden können.

Das Wood Innovation and Design Centre (WIDC) wurde im Oktober 2014 fertiggestellt. Es befindet sich im Stadtzentrum von Prince George, der größten Stadt im Norden von British Columbia, einem wichtigen Zentrum der Holzindustrie der Provinz. Das sechs Stockwerke plus Dachgeschoss mit Versorgungstechnik umfassende, 29,5 m hohe Gebäude wurde von der Provinzregierung finanziert, um die gegenwärtige Verwendung und das zukünftige Potenzial der Massivholzbauweise zu demonstrieren und um als „Schaufenster“ für lokale Holzprodukte und Fertigungsprozesse zu dienen. KONZEPT

Das WIDC ist das erste große Holzgebäude in Kanada, das die Flächen- und Höhenbegrenzungen der aktuell geltenden Bauvorschriften überschreitet. Um die Grenzen des Materials auszuloten, wird im WIDC Holz überall dort eingesetzt, wo es mit den Bauvorschriften vereinbar ist. Dazu gehört ein innovatives Konstruktionssystem unter Verwendung regional hergestellter Massivholzprodukte sowie verschiedenste Holzoberflächen im Innen- und Außenbereich. Die Ständerbauweise ermöglicht große Spannweiten und offene, flexi-

ble Geschossflächen ohne Verwendung von Stahl- oder Betonbauteilen. Oberhalb der Bodenplatte wird kein Beton verwendet, mit Ausnahme eines Estrichs im Dachgeschoss, wo die Versorgungstechnik untergebracht ist. Hauptmieter des WIDC ist die University of Northern British Columbia (UNBC), die ihre Master-Studiengänge in Holztechnik und -wissenschaft auf den ersten zweieinhalb Etagen unterbringt: mit Forschungseinrichtungen, einem Hörsaal und Seminarräumen. Forstwirtschaftliche Organisationen des öffentlichen und privaten Sektors werden die oberen Etagen belegen. Damit wird das WIDC ein Treffpunkt für Forscher, Wissenschaftler, Gestalter und andere sein, die sich mit Holz und seiner Verwendung beschäftigen. Die Form des Gebäudes ist schlicht und elegant und bringt die Schönheit des Holzes zur Geltung. Die Gebäudehülle erinnert an Baumrinde, die sich vom Stamm eines Baumes schält; auf der Nordseite ist sie dick und schützend, dünner und offener hingegen auf der Südseite, wo die Fassade transparenter wird, um die passive Gewinnung von Solarwärme zu ermöglichen. Nach Osten und Westen verringern die Holzpfosten der vorgehängten Glasfassade die Einstrahlung der

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Grundriss Erdgeschoss

Grundriss Regelgeschoss

1 Vorraum 2 Präsentationsbereich 3 Café 4 Zugang Aufzüge 5 Vortragsraum

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8 Elektroraum 9 Mechanikraum 10 Abfall und Recycling

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13 Zwischengeschoss 14 Mietflächen 15 Unterrichtsraum

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Die Treppe und die Bänke im Atrium bestehen aus Furnierschichtholz und laden die Nutzer des Gebäudes ein, den Bereich für informelle Begegnungen zu nutzen.

flach stehenden auf- und untergehenden Sonne. Die Sommersonne wird mit einem Blendschutz aus Holzlamellen in Schach gehalten. KONSTRUKTION

Bei der Konstruktion handelt es sich um eine einfache, „trocken“ erstellte Struktur aus Brettsperrholz-Bodenplatten, Stützen und Trägern aus Brettschichtholz und Brettsperrholz-Wänden. Das Holztragwerk ist sichtbar, ebenso wie in den meisten Räumen die Deckenkonstruktion. Diese einfache Struktur ermöglicht die Übertragbarkeit und Wiederholbarkeit der Bauweise. Der Boden besteht aus zwei Schichten von BrettsperrholzPlatten, die auf zwei übereinanderliegenden Ebenen verlaufen. Die Brettsperrholz-Platten jeder Schicht

sind mit Abstand angeordnet, um durchgehende Hohlräume innerhalb der Geschossdecke zu schaffen, die die Haustechnik aufnehmen, während die Holzoberflächen der oberen und unteren Platten sichtbar bleiben können. Der nach oben weisende Hohlraum wird mit einer Sperrholzplatte abgedeckt. Man entschied sich für diese ausschließlich auf Holz beruhende Deckenkonstruktion, die zwischen den Ständern 6 m überspannt, um die Verwendung von Beton und somit das Gewicht des Gebäudes auf ein Minimum zu reduzieren. Die Entscheidung, bei der Deckenkonstruktion auf Beton zu verzichten und das Tragwerk sichtbar zu belassen, bedeutete eine Herausforderung für die Schalldämmung. Doch mithilfe umfangreicher Analysen und

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Diagramm zweier Deckenkonstruktionen Im WIDC (rechts) kann das Deckensystem mit versetzt angeordneten Brettsperrholz-Platten die Haustechnik innerhalb der Konstruktion aufnehmen. Das ermöglicht größere Raumhöhen als bei einer konventionellen Holzbalkendecke (links). 1 Die Haustechnik verläuft vertikal durch die Geschossdecken. 2 Hohlräume in den Decken nehmen die Haustechnik auf. 3 Abgehängte Decken verringern die Raumhöhe in den Geschossen. 4 Die Haustechnik verläuft zwischen den versetzt angeordneten Bodenplatten. 5 Akustikmatten verbessern den Schallschutz. 6 Leichte Zugänglichkeit ermöglicht Flexibilität innerhalb des Gebäudes. 7 Akustikpaneele auf der Unterseite der Hohlräume sorgen für Schallschutz und ermöglichen leichten Zugang.

Bauablauf WIDC musste innerhalb eines engen Zeitplans realisiert werden. Der Aufzugskern aus Brettsperrholz-Platten wurde als Erstes errichtet, gefolgt von den Geschossdecken. Eine innovative Deckenkonstruktion nimmt die Haustechnik innerhalb der Geschossdecke auf. Dieses System kann flexibel auf Änderungen in der Nutzung reagieren.

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Deckenaufbau A Der Zuschnitt der Brettsperrholz-Deckenkonstruktion erfolgte in vorgegebenen Abständen mit

einer Mafell MKS 185 EC Handkreissäge vor Ort. Die 750 mm lange Nut wird mit einer Tauchsäge präzise in die oberen und unteren Brettsperrholz-Deckenplatten gefräst. B Nachdem die Nuten in das Brettsperrholz-System gefräst wurden, wird die 750 mm lange und 150 mm tiefe HSK-Metallplatte eingeführt. Das HSK-Gitter ist alle 50 mm perforiert. Es wird 75 mm tief in die Nut in der unteren Platte und 75 mm tief in die Nut in der oberen Platte eingesetzt. C Der Kanal wird mit einem HSK-Epoxidkleber aufgefüllt, der die beiden Platten miteinander verbindet. Das HSK-Epoxidsystem verwendet einen pneumatisch unterstützen Applikator, der gewährleistet, dass das Epoxid den Kanal gleichmäßig ausfüllt.

HSK-Verbindungssystem Die gestuften drei- und fünfschichtigen Brettsperrholz-Bodenplatten haben eine HSK-Verbindung, bestehend aus einer perforierten Metallplatte, die in einer vor Ort in die Platten gefrästen Nut eingesetzt und mit einem HSK-Epoxidkleber befestigt wurde. Das HSK-Verbindungssystem ist nicht nur effizienter und kosteneffektiver als diagonale Verschraubung, es sorgt auch für größere Steifigkeit der Geschosskonstruktion.

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Diagramm und Schnitt der Deckenkonstruktion 1

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Mittelpfosten aus Furnierschichtholz

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Teppich 9mm

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Brettschichtholz-Stütze

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Schalldämmender Unterboden 7 mm

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Sperrholz zweilagig 13 mm

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Sprinkleranlange und Haustechnik in Deckenhohlraum

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Brettsperrholz dreilagig 99 mm

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Schalldämmung

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Distanzholz 19 × 38 mm in Abständen von 75 mm, Lamellendecke, schwarzer Stoff, Schalldämmung

10 Brettschichtholzstütze 11 Abgehängte Leuchte 12 Brettsperrholz fünflagig 169 mm 7 8 6 9 10

13 Haustechnik in Bodenvertiefung 14 Holzlamellen 15 Hohlraum für Haustechnik 16 Halbsteife Glaswolle-Dämmplatten 50 mm 17 Sprinklerleitung, akustische Versiegelung um Austrittsöffnung 18 Gipskartonplatte 2 × 16 mm 19 Halbsteife Glaswolle-Dämmplatten 2 × 25 mm

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20 Vorhangfassade, Aluminiumverblendung, Furnierschicht-

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holz, Dreifachverglasung

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A Die seitliche Aussteifung erfolgt in erster Linie durch den Gebäudekern mit Aufzug und Treppe, die aus Brettsperrholz-Platten bestehen. Diese Wände

sind mit dem Fundament mit Befestigungsankern verbunden. B Verdeckte Schwalbenschwanz-Verbindung aus Aluminium. Pitzl-Verbinder sorgen für den Anschluss zwischen Trägern und Balken des Brettschichtholzrahmens. C Versetzt angeordnete Brettsperrholz-Deckenplatten werden eingebaut. Die Stützen des oberen Geschosses tragen ihre Lasten direkt auf die Stützen des darunterliegenden Geschosses ab. Windträger aus Furnierschichtholz und SIPs wurden anschließend in jedem Geschoss verbaut. D Die Gebäudehülle mit Verglasung und Holzverkleidung wird angebracht, anschließend folgt das Dach. Die Leitungen und die inneren Trennwände werden eingebaut. E Die Bauweise des WIDC lässt sich auf Gebäude von bis zu 30 Geschossen übertragen.

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Durch das HSK-Verbindungssystem war es möglich, die Haustechnik im Deckenaufbau unterzubringen, was Flexibilität für zukünftige Grundrissänderungen schafft. Die Decken haben ein akustisch gedämmtes Unterbodensystem.

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Ansicht der Ostfassade. Die Glasfassade wird von einer Holzkonstruktion gestützt.

Tests gelang es dem Projektteam, effizient schallgedämmte Decken und Trennwände zu entwickeln und der Bauordnung von British Columbia zu entsprechen. Bei den Decken wurde ein akustisch gedämmtes Unterbodensystem lose über den Hohlräumen verlegt, die durch Revisionsöffnungen zugänglich bleiben. Licht- und Feuerlöschanlagen verlaufen in den Deckenaussparungen, verborgen hinter einfachen, abnehmbaren Holzlatten. Die Schalldämmung der Geschosse wurde zusätzlich durch ein Schallschutzsystem verbessert, das sich an der Unterseite der oberen Brettsperrholz-Schicht innerhalb der Deckenkonstruktion befindet. Die die Haustechnik aufnehmenden Hohlräume bieten Flexibilität für zukünftige Grundrissänderungen und vermeiden abgehängte Decken zur Aufnahme von Leitungen. Zusätzliche Schalldämmungsmaßnahmen waren erforderlich, um die Akustik im Hörsaal zu verbessern, sowohl hinsichtlich der Schallisolierung zu angrenzenden Räumen als auch in Bezug auf Sprachverständlichkeit innerhalb des Raums. Statt die Holzkonstruktion durch Beschichtung mit nicht brennbarem Material gegen Feuer zu schützen, bleibt das Holz freigelegt. Die Feuerbeständigkeit wurde in Computermodellen bestätigt. Das Massivholz verbrennt so langsam, dass ausreichend Zeit für Löschmaßnahmen bleibt. Im Brandfall sind die am stärksten gefährdeten Elemente der Konstruktion tatsächlich die Stahlverbindungen zwischen den Massivholzelementen. Alle Verbindungen sind deshalb ins Holz eingesetzt und durch es geschützt.

132 | PROJEKTAUSWAHL: 9 SKELETTBAUWEISE

FAZIT

Das Wood Innovation and Design Centre war Gegenstand einer detaillierten Lebenszyklusanalyse, die die Holzbauweise mit einer hypothetischen Alternative in Betonbauweise verglich. Die Leistung des Holzgebäudes war bei jedem untersuchten Aspekt überlegen: potenzielle Auswirkung auf die Erderwärmung (88 % Verbesserung); Verbrauch nicht erneuerbarer Energie (43 % Verbesserung); Versauerung (47 % Verbesserung); und Ozonabbau (54 % Verbesserung).1 Dank der umfangreichen ingenieurwissenschaftlichen Tests durch das Projektteam, die die Sicherheit der Massivholzbauweise bewiesen, war dieses Projekt Vorbild für viele Gebäude in Nordamerika. In dem Maße, wie man dem Beispiel von WIDC auch anderswo auf dem Kontinent folgt, werden die Bauvorschriften in Nordamerika zweifellos darauf reagieren und die Massivholzbauweise bei großen Gebäuden als sichere Standardpraxis anerkennen.

ANMERKUNGEN 1

Athena Sustainable Materials Institute (2015) New Environmental Building Declaration for WIDC. Abgerufen von http://www. athenasmi.org/news-item/new-environmental-building-declarationfor-widc/

Das Vordach am Haupteingang aus zwei Furnierschichtholz-Platten ruht auf einer Reihe von Stützen aus Alaska-Zedernholz. Die Verglasung stellt eine optische Verbindung zum Präsentationsbereich her.

Wood Innovation and Design Centre | 133

HYBRIDE SYSTEME Das Tragwerk muss nicht nur den Anforderungen des Bauprogramms entsprechen, es muss stets auch Effizienz und Ökonomie der eingesetzten Mittel wahren. In manchen Fällen bieten reine Holzkonstruktionen nicht die optimale Lösung. Hybride Systeme, die verschiedene Materialien und konstruktive Ansätze kombinieren, finden weite Verbreitung. Sie werden gewählt aus architektonischen, konstruktiven, ökologischen oder ökonomischen Gründen – oder wegen regional typischer Bautechniken oder Bauvorschriften. Die auf den nächsten Seiten präsentierten Projektbeispiele zeigen folgende Lösungen: – Die Decken im Wohn- und Geschäftshaus Badenerstrasse bestehen aus vorgefertigten Furnierschichtholz-Platten, während bei den Wänden eng zusammenstehende Pfosten zum Einsatz kommen, die den CO2-Fußabdruck minimieren und die Recycelbarkeit sicherstellen soll.

134 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

– Das LCT One verfügt über eine Holz-Beton-Verbunddecke sowie vorgefertigte Brettschichtholz-Wandelemente, die zugleich als Stützen fungieren – beides zusammen beschleunigt den Bauprozess und minimiert den Materialverbrauch. – Das Wohn- und Geschäftshaus 17–21 Wenlock Road besitzt ein Erdgeschoss und einen Erschließungskern aus Beton, kombiniert mit einer Stahlrahmenkonstruktion, die die für die Fassade typischen Auskragungen ermöglicht, sowie Brettsperrholz-Platten für Wände und Decken. – Das Treet Apartmentgebäude ist gekennzeichnet durch eine äußere Tragstruktur aus Brettschichtholz-Fachwerkträgern, Treppen und Aufzugsschächten aus Brettsperrholz sowie hybride Brettschichtholz/Beton-„Supergeschosse“, die als besonders verstärkte Ebenen die modularen, gestapelten Wohnungseinheiten tragen.

| 135

WOHN- UND GESCHÄFTSHAUS BADENERSTRASSE Zürich, Schweiz

[Pool Architekten] 2010 Fertigstellung Baugenossenschaft Zurlinden Bauherr SJB Kempter Fitze AG Tragwerksplanung Zimmereigenossenschaft Zürich Holzbau Caretta Weidmann AG Bauausführung Wohnen/Büros Nutzung

Das Projekt in der Badenerstrasse stellt gängige Annahmen über die Verwendung von Holz in der modernen Architektur infrage und bietet eine Low-Tech-Vision von Nachhaltigkeit.

136 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

1

Supermarkt

2

Private Wohnungen

3

Parkgarage

2 2 2 2 2 2 1 3

Schnitt AA

Der zentral in Zürich gelegene Bau erfüllt als erstes Gebäude der Schweiz die Anforderungen der neuen Energievorschriften gemäß den Kriterien der 2000-Watt-Gesellschaft.1 Das Gebäude belegt das gesamte Grundstück zwischen Badenerstrasse und dem neuen Stadtpark Hardau. Die Mischnutzung umfasst Geschäftsflächen in einem Sockelgeschoss und sechs darüberliegende Geschosse mit 54 Wohnungen. Es wurde unter Verwendung vor Ort montierter Massivholzplatten errichtet.

bung her. Zu beiden Seiten angeordnete Hauseingänge stärken die Verbindung zur unmittelbaren Nachbarschaft und sorgen für eine Belebung des öffentlichen Bereichs. Die Fassade ist mit Faserzementplatten verkleidet, die dem Gebäude eine gewisse Massivität verleihen, was seiner Lage im Stadtzentrum angemessen ist. Als solches fügt es sich problemlos zwischen seine historischen Nachbarn ein, die mehrheitlich Putz- oder Steinfassaden besitzen. KONSTRUKTION

KONZEPT

Die Wohneinheiten über dem Sockelgeschoss sind in sechs aneinandergrenzende Rechtecke eingeteilt, die abwechselnd nach vorn zum Park und nach hinten zur Badenerstrasse verschoben sind. Als Ergebnis sind beide Hauptfassaden stark artikuliert als eine Reihe vertikaler, durch Innenhöfe voneinander getrennter Volumen. Alle Einheiten bilden eine lineare Abfolge, die die gesamte Gebäudetiefe einnimmt. Das ermöglicht Querlüftung, natürliches Licht aus verschiedenen Richtungen und die Gestaltung einer eher „geschlossenen“ Fassade zur belebten Straße und einer offeneren zum Park hin. Balkone auf der Parkseite betonen die vertikalen Volumen zusätzlich und stellen eine visuelle Verbindung zwischen dem Gebäude und seiner Umge-

Die sechs Wohngeschosse sind in einer einfachen Schottenbauweise errichtet, die bis ins oberste Stockwerk gleich bleibt. Die Holzkonstruktion bot zahlreiche Vorteile. Neben der kürzeren Bauzeit, die auf die Verwendung vorgefertigter modularer Elemente zurückzuführen ist, hat Holz ein geringeres Gewicht und umweltfreundliche Eigenschaften, die mit den Projektzielen in Einklang standen. Dieses Gebäude verwendet als erstes Projekt das von dem Schweizer Ingenieur und Zimmermann Hermann Blumer entwickelte Wandsystem „Top Wall“ als hauptsächliches konstruktives System. Das System basiert auf standardisierten vertikalen Bohlen aus Fichtenholz mit dem Querschnitt 100 × 200 mm, die für einen effektiven Einsatz nicht technisch getrocknet werden müssen. Die Elemente werden nicht industriell zu

Wohn- und Geschäftshaus Badenerstrasse | 137

2

3

4

A

1

Supermarkt

2

Treppenhaus

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Balkon

4

Aufzugsschacht

A

Grundriss Regelgeschoss

1

A

A

Grundriss Erdgeschoss

Wandplatten vorgefertigt (wie heute im Holzmassivbau üblich), sondern stattdessen auf einer Schwelle positioniert und mit Buchenholzdübeln von 20 mm Durchmesser oder Dübelankern in vorgebohrte Löcher montiert. Die Decken bestehen aus vorgefertigten Platten, die oben und unten 40 mm dickes Furnierschichtholz aufweisen, sowie 160 mm tiefen Trägern; Hohlräume wurden mit einer 50-mm-Schicht Splitt gefüllt. Auf den Holzplatten befindet sich eine 30 mm dicke Trittschalldämmung, darauf 70 mm Zementestrich (mit Fußbodenheizung) und ein Bodenbelag. Unter den Holzplatten sind Gipsfaserplatten auf Federschienen montiert. Mit Einführung der digitalen Fertigung wurde das Bauen mit Massivholz zur präzisen High-Tech-Bauweise. Im Gegensatz dazu ist der Ansatz bei diesem Projekt (insbesondere bei den Wänden) technisch absichtlich einfach gehalten. Hier werden die natürlichen Eigenschaften sowie die Veränderlichkeit von Holz als orga-

138 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

nischem Material akzeptiert und integriert. Zwei Aspekte sind von besonderem Interesse: Erstens sind die vertikalen Elemente mit einer 10 mm breiten Fuge angeordnet, was dem Holz ermöglicht, sich senkrecht zur Faser zusammenzuziehen oder auszudehnen. Während die Bauteile in der Vertikalen präzise sind, ermöglicht diese Bauweise eine Veränderung der horizontalen Dimension um 5 %. Es ist nicht erforderlich, das Material zu bearbeiten, um Astknoten und Spalten zu vermeiden, da diese die Gesamtleistung des Systems nicht beeinträchtigen. Weil zweitens das Holz nicht verarbeitet, verklebt oder genagelt wird, kann es problemlos abgebaut und ohne Einschränkung mit seiner vollen konstruktiven Leistung wiederverwendet werden, wenn es an seinem Einsatzort ausgedient hat. So kann das Material in andere qualitativ hochwertige Holzbauwerke integriert werden, wie es mit – grundsätzlich wiederverwertbarem – Holz bis in die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts hinein gängige Praxis war.

Die diffusionsoffene Betonverkleidung bildet

Ein Arbeiter setzt die horizontalen Dübel ein, die die Bohlen zu einer zusammenhängenden

die äußerste Schicht der hochgedämmten

Wand verbinden.

hinterlüfteten Fassade.

1

Detailschnitt

2

1

Diffusionsoffene Betonverkleidung

2

Wandsystem „Top Wall” aus massiver

3 4 5

6 7

Fichte 3

Wärmedämmung auf beiden Seiten der Holzbohlen

4

Luftschicht

5

Gipsfaserplatten zweilagig

6

Schalldämmung

7

Installationskanal

8

OSB-Platte

9

Buchenholzdübel

10 Trittschalldämmung

8

11 Aufhängung für Akustikdecke

9

12 Gipsfaserdecke

4 10 11 6 12

Wohn- und Geschäftshaus Badenerstrasse | 139

Nicht tragende Wände im Gebäudeinneren bestehen aus

Wand vor der Anbringung der Gipsfaserplatte. Beachtenswert sind die Metall-

Holz und Metallelementen, abhängig von den durch sie

klammern, mit denen die Wandabschnitte stabilisiert und mit dem Boden verbunden

hindurchführenden Leitungen und Installationen.

werden.

Die Außenwandkonstruktion besteht im Kern aus Holzbohlen, ferner 80 mm Mineralfaserdämmung, 30 mm Unterkonstruktion, Filz und einer Gipsfaserplatte zur Innenseite; Windbremse, 160 mm Mineralfaserdämmung, 30 mm Unterkonstruktion und 70 mm vorgehängte Faserzementelemente zur Außenseite. Unter Einhaltung der neuen Anforderungen an die Energieeffizienz der Stadt Zürich waren die vom SIA Effizienzpfad Energie2 festgesetzten Normen die Grundlage für die Kalkulation der Verbrauchs- und Herstellungsenergie, um sowohl die Bauweise als auch das Energieprofil des Gebäudes zu optimieren. Die Entscheidung für ein Konstruktionssystem, das auf Schnittholz basiert, senkte die Herstellungsenergie für den Neubau maßgeblich. Die Verbrauchsenergie wird von einer Wärmepumpe, Solarmodulen und Wärmerückgewinnung aus dem Supermarkt im Erdgeschoss geliefert.

140 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

FAZIT

Das Projekt Badenerstrasse erweitert nicht nur unser Verständnis von zeitgenössischen Ansätzen nachhaltigen Bauens, indem es einige gängige Annahmen und vorgefasste Meinungen infrage stellt, sondern nimmt bereits eine Zukunft vorweg, in der Ressourcenknappheit die Wiederverwertung und -verwendung von Gebäuden und Baumaterialien zum Gebot der Industrie machen wird.

ANMERKUNGEN 1

Die 2000-Watt-Gesellschaft ist ein von der ETH Zürich entwickeltes Modell, demzufolge der Energiebedarf jedes Erdenbewohners auf einen Durchschnittswert von 2000 Watt reduziert werden sollte. Berechnungen zufolge sollte diese Größenordnung eine langfristige Stabilisierung des Klimas ermöglichen.

2

„Merkblatt SIA Effizienzpfad Energie“ (SIA 2040), 2011. http://www.sia.ch/de/themen/energie/effizienzpfad-energie/

1

2

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3

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10

Skizze des Wandsystems „Top Wall“ 1 100 mm Fichtenholzbohle 2 200 mm Breite der Fichtenholzbohle 3 Wandbohlen sind durch eine 10-mm-Fuge getrennt, um Verschie-

bungen und Ausdehnen innerhalb der Wand zu ermöglichen. 4 Holzschwellen mit regelmäßigen Bohrungen bilden die Basis für

das Wandsystem. 5 Holzdübel werden in die Löcher gesteckt und positionieren die Bohlen in der Wand. 6 Jede Bohle wird auf einen eigenen Dübel gesteckt. Horizontale Dübel verbinden die Bohlen. 7 Dübel werden oben in die Bohlen eingesetzt und halten die nächste

Stützschicht aus Holz. 8 Die Stützschicht hält die nächste Wandschicht und bildet einen Rahmen für den Boden. 9 Deckenplatten aus Holz werden auf die Holzbohlen gesetzt. 10 Das Verfahren wird beim Aufbau der nächsten Etage wiederholt.

Das „Top Wall“-System vor und während der Konstruktion. Die Dübel sind bereits eingefügt, die Bohlen werden nun aufgesteckt.

Wohn- und Geschäftshaus Badenerstrasse | 141

LCT ONE Dornbirn, Österreich

[Architekten Hermann Kaufmann] 2012 Fertigstellung Cree GmbH, eine Abteilung der Rhomberg Group Bauherr Merz Kley Partner Zt GmbH Tragwerksplanung Sohm HolzBautechnik GmbH Holzbau Cree GmbH, eine Abteilung der Rhomberg Group Bauausführung Büro Nutzung

In diesem Beispiel zeitgenössischer Handwerkskunst bestimmt die Detaillierung der Komponenten das Gesamtkonzept; das Ergebnis ist elegant, poetisch und funktional.

142 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

In der Eingangslobby sind die Brettschichtholz-Stützen und -Balken sichtbar belassen, sodass die Besucher die Bauprinzipien des LCT One verstehen können.

Der im Jahr 2012 fertiggestellte Life Cycle Tower (LCT) One befindet sich im österreichischen Bundesland Vorarlberg und stützt sich auf die architektonische Tradition der Region. Von seiner gebirgigen Topografie bestimmt, entwickelte Vorarlberg einen handwerkbasierten Holzbau, der Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Eleganz kombiniert. Modernisiert, um hochpräzise digitale Fertigung mit einzubeziehen, bleibt die sorgfältige Detaillierung der hölzernen Tragwerke im Mittelpunkt der zeitgenössischen Gestaltung. KONZEPT

Mit einer Bruttofläche von 2300 m² und einer Höhe von acht Geschossen steht der LCT One als Prototyp für eine neue Herangehensweise im Bauen, die die Klimabilanz und ökologischen Auswirkungen der Stadtentwicklung auf der ganzen Welt positiv beeinflussen könnte. Unterstützt durch die Regionalentwicklung Vorarlberg, ein Zusammenschluss aus kommunalen, fachlichen und technischen Organisationen, ist das Gebäude das Ergebnis eines zweiphasigen Forschungs-

projekts von Creative Resource and Energy Efficiency (Cree), einer Abteilung der Rhomberg Gruppe. Phase 1 (bekannt als „8+“ und in Zusammenarbeit mit dem Architekten Michael Schluder durchgeführt) bestätigte die technische Zuverlässigkeit des Holzhochhausbaus; Phase 2 verfeinerte das ursprüngliche Konzept in eine Hybrid-Lösung, die mit Standard-Betonbauten mit bis zu 30 Geschossen konkurrieren könnte. Konzipiert als Bürogebäude, benutzt der LCT One ein stark systematisiertes und dennoch hochflexibles Stützen-, Balken- und Platten-Hybridsystem aus Massivholz und Beton. Noch vor der genauen Planung des LCT One stellte das Projektteam einen Bauvorantrag an die Genehmigungsbehörde. Die Erlaubnis für das Projekt wurde grundsätzlich erteilt, solange der Entwurf die Einhaltung bestimmter Vorschriften, insbesondere in Bezug auf Brandschutz, gewährleisten konnte. Mit Ausnahme des vor Ort betonierten Treppenhauskerns (Vorgabe der Genehmigungsbehörde) besteht das Gebäude vollständig aus vorfabrizierten Wand- und Deckenkomponenten, was die Bauzeit vor Ort auf nur acht Tage verkürzt hat.

LCT One | 143

KONSTRUKTION Das wohlproportionierte Fassadensystem verleiht dem Gebäude ein schlichtes und elegantes Erscheinungsbild.

1

Eingang

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Ausstellungsfläche

3

Bürofläche

4

Betonkern

5

Betonfundament

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4

3

4

3

4

3

4

3

4

3

4

2

4

1 5

144 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

4

Konzeptionell ist der LCT One aus einem „Baukastensystem“ mit nur drei Teilen aufgebaut: tragende Stützen an den Fassaden, Deckenelemente zwischen den Stützen und dem Beton-Treppenhauskern sowie Fassadenplatten, die das Gebäude umhüllen. In der Praxis wurde die Zahl der Systemteile sogar auf zwei reduziert, da die Stützen in die Außenwandplatten integriert wurden. Die Wahl eines Brettschichtholz-Rahmens anstatt eines tragenden Brettsperrholzplatten-Systems für das vertikale Tragwerk beruhte auf dem Wunsch, den Materialeinsatz zu optimieren. Im Gegensatz zu Brettsperrholz, wo alternierende Lamellen senkrecht zueinander stehen, sind die Fasern in Brettschichtholz in eine Richtung orientiert. Da die vertikalen Lasten so immer auf Hirnholzflächen treffen, wird das Problem des durch Feuchtigkeit bedingten Quell- und Schwindverhaltens des Holzes neutralisiert. Der LCT One verwendet Doppelstützen aus Brettschichtholz mit jeweils 240 × 240 mm Querschnitt und einer 10-mm-Fuge dazwischen. Diese Abmessungen resultieren aus der Anforderung nach 90 Minuten Feuerwiderstand, und die Stützenabstände betragen 2,7 m. Die Geschosshöhe im LCT One beträgt 3,3 m, prinzipiell kann das System an jede andere gewünschte Geschosshöhe angepasst werden. Die Holz-BetonVerbunddecken messen 2,7 × 8,1 m und bestehen aus vier Brettschichtholz-Balken mit einem Querschnitt

A

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7

7

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Eingang

2

Ausstellungsfläche

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Lager und WC

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Treppen

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Fahrstuhl

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Lager

7

Bürofläche

A

Grundriss Erdgeschoss

A

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2 1

Grundriss Regelgeschoss

A

LCT One | 145

Bauablauf: Anbringung der Platten A Die Verbunddeckenplatte wird auf dem Wandelement platziert. B Das vollständige Wandelement wird herabgelassen und auf das Stahl-

rohr gesetzt. C Sobald die Platte an ihrem Platz ist, wird sie temporär gesichert. D Nicht schwindender Mörtel wird um das Stahlrohr angebracht; eine sichere und feuerfeste Methode, um die beiden Teile miteinander zu verbinden. E Ein Kran wird verwendet, um die nächste Verbunddeckenplatte entsprechend ihrer Löcher in den vier Ecken auf das Wandsystem zu platzieren. F Sobald die Deckenplatte montiert ist, wiederholen die Arbeiter den Vorgang im nächsten Geschoss. Jedes Geschoss nimmt etwa einen Tag in Anspruch.

A

B

C

D

E

F

Durch die Verwendung von vorgefertigten Paneelen konnte beim LCT One ein Geschoss binnen eines Tages montiert werden. Bauablauf der Anbringung der Wand- und Deckenplatten.

146 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

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9 2

6

Diagramm und Detailschnitt Wandaufbau 1

Brettschichtholz-Stützen

2

Anschlusspunkte aus Stahl

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Fensterrahmen

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Grobspanplatte

5

Betondecke

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Aluminiumfassade

7

Zementgebundene Spanplatten

8

Wärmedämmung

9

Zugeschnittenes Holz

10 Verbindung mit Stahlplatte 11 Betonbodenbelag 12 Nicht schwindender Mörtel 13 Stahlrohr

12 13

1

LCT One | 147

Verbunddeckensystem 1 Die Platten wurden strengen Brandschutztests unterzogen. Die oberste Betonschicht

schützt die oberen Geschosse vor Feuer und ermöglicht es den Nutzern somit, rechtzeitig zu flüchten. 2 Digitale Fertigungstechniken für die Wandelemente und die Verbunddecke führten zu einem hohen Maß an Genauigkeit. 3 Installationen können zwischen den Balken untergebracht werden und sind dann durch Heiz- und Kühlpaneele (Kühlbalken) verdeckt, die zwischen die Balken passen.

1

2

Sobald die Brettschichtholz-Balken angeordnet sind, wird eine Gussform geschaffen und Beton wird in diese gegossen. Aus der Vorfertigung ergibt sich eine große Präzision. Jede Deckenplatte wurde mit einer Bautoleranz von 10 mm gefertigt. 3

Die Deckenplatten haben in allen Ecken Löcher, damit jede Platte leichter an ihren Platz gesteckt werden kann; das Decken- und Wandsystem kann mit einem hohen Maß an Genauigkeit verbunden werden.

148 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

Bauablauf

1

2

1 Auf dem Betonfundament wird der Aufzugs-/

Treppenbetonkern auf die volle Höhe des Gebäudes betoniert. Dies schafft eine statische Unterstützung und Verankerung für das Holzkomponentensystem. 2 Gruppenweise werden die vorgefertigten Wandelemente entweder auf dem Betonfundament oder auf den Holz-Beton-Verbunddecken in den höheren Geschossen platziert. 3 Die Verbunddecke verfügt über Löcher in jeder der vier Ecken für eine schnelle Platzierung. 4 Jedes Geschoss nahm etwa einen Tag in Anspruch, wodurch sich eine sehr 3

4

kurze Bauzeit für das gesamte Gebäude ergab.

LCT One | 149

Innenraum mit allen Platten montiert. Der Raum ist frei von Stützen oder Hindernissen, Installationen verlaufen durch Decken- und Wandpaneele und das Geschoss kann für die jeweiligen Nutzer angepasst werden.

von 240 × 280 mm und einer 80 mm dicken Betonplatte, die als Rippendecke mit Unterzügen an den kurzen Seiten ausgeführt wurden. Der Beton erhöht die Speichermasse des Gebäudes, verbessert die akustische Leistung und verhindert den Brandüberschlag zwischen Geschossen. Die Decken wurden in der Vorfertigung gegossen, sodass die Bautoleranz von 12 mm für Ortbeton auf weniger als 1 mm reduziert werden konnte. Diese Technik eliminiert auch „nasse“ Bauabläufe, reduziert so die Bauzeit und minimiert die Möglichkeit von Feuchteschäden an Holzteilen. Die Decken haben in jeder Ecke runde Löcher, durch welche die Stahlrohre geführt werden, die an den Oberseiten der BrettschichtholzStützen montiert sind. Die entstehende Verbindung wird mit nicht schwindendem Mörtel gefüllt. Durch diese nicht brennbare Plattform zwischen den einzel-

150 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

nen geschosshohen Stützen erfüllt der Entwurf die Anforderung der Genehmigungsbehörde für eine feuertechnische Trennung zwischen den Geschossen. Stahlplatten und -schrauben verbinden die Balkenenden mit tragenden Stützen und die Randbalken mit angrenzenden Platten. Dadurch entsteht eine Scheidewand, die horizontale Kräfte auf den Treppenhauskern aus Beton überträgt. Alle Trennwände sind nicht tragend. Die Rippendecke verläuft vom Rand des Gebäudes bis zum Treppenhauskern. Zwischen den Rippen befindet sich eine Installationsebene, welche Elektroleitungen, andere Haustechnik sowie Brandschutzsysteme enthalten, die in vertikalen Steigleitungen im Kern zusammenlaufen. Die Betonplatte und die Unterzüge schaffen eine nicht brennbare Auskleidung für die Installationsebene. Doppelböden enthalten zusätzlichen Raum für Installationen und reduzieren die Über-

Im LCT One befindet sind auch der Sitz der Cree GmbH.

tragung von Trittschall von einem Geschoss zum anderen. Da die Außenwände nicht tragend sind, hätten diese vollständig verglast werden können. Im LCT One erhielten diese Wände allerdings eine rahmenförmige Verkleidung aus Grobspanplatten (OSB) mit Pfosten aus Holzwerkstoff. Durch die Lochfassade konnten die Brettschichtholz-Stützen in die Wände eingebaut werden, eine Technik, welche den Bau vereinfachte und die Bauzeit weiter reduzierte. Die Platten wurden vollisoliert nach Passivhaus-Standard und bereits mit fertigen Oberflächen auf die Baustelle geliefert. Jedoch wurde, um das Risiko einer Beschädigung während des Transports zu minimieren, die Aluminiumfassade erst vor Ort angebracht. Jedes Geschoss besteht aus fünf Wandplatten und neun Deckenplatten, von denen jede lediglich einige Minuten

Montagezeit benötigt. Infolgedessen nahm jedes Geschoss nur fünf Stunden in Anspruch, inklusive der Verfugung der Verbindungen und der Abdichtung der äußeren Hülle. FAZIT

Durch die Optimierung von Materialien erreicht der Entwurf und der Bau des LCT One einen um 50 % reduzierten Ressourcenverbrauch und einen Rückgang der CO2-Emissionen von 90 % im Vergleich zur konventionellen Betonskelettkonstruktion. Ein CO2-neutraler Bau wäre theoretisch möglich gewesen, hätte man den Treppenhauskern mit einem aus Brettsperrholz ersetzt. Ästhetisch verleiht die präzise Detaillierung der Komponenten und deren sorgfältige Montage in ein kohärentes Tragwerkssystem dem LCT One eine funktionale und doch elegante Architektursprache.

LCT One | 151

WOHN- UND GESCHÄFTSHAUS 17–21 WENLOCK ROAD London, England

[Hawkins\Brown] 2015 Fertigstellung Regal Homes Bauherr Pringuer-James Consulting Engineers (Beton); Engenuity (Holz und Stahl) Tragwerksplanung Binderholz Holzbau B&K Structures Bauausführung Wohnen, Geschäfte Nutzung

Ein Hybridbau aus Holz, Beton und Stahl war die effizienteste Lösung für die komplexe Geometrie dieses Tragwerks, bei dem der kreuzförmige Grundriss für gute Tageslichtverhältnisse und Querlüftung in jeder Wohnung sorgt.

152 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

Viele der Wohnungen blicken über den angrenzenden Park, wobei jede aufgrund der versetzten Geometrie einen eigenen Charkter besitzt.

1

Eingang

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Autoaufzug zur Tiefgarage

3

Gemeinschaftsbereich

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Wohnung

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Schnitt AA

Dieses zehngeschossige, gemischt genutzte Gebäude besteht aus Geschäftsräumen im Erdgeschoss und 50 Wohneinheiten darüber. Das Projekt befindet sich neben dem historischen Regent’s Canal im Londoner Bezirk Hackney. Dieser Bezirk trat schon früh für den Massivholzbau ein und dort befinden sich auch das Apartmentgebäude Murray Grove (2009) und das Bridport House (2012). Lange Zeit einer der ärmsten Stadtteile Londons, befindet sich Hackney nun im Aufschwung und Stadtumbau. Wegen der Nähe zum Londoner Zentrum und den Freizeit- und Erholungsmöglichkeiten, die durch den Kanal, dessen Leinpfad und den nahe gelegenen Olympic Legacy Park geboten werden, sind neue Bewohnerschichten dort eingezogen. Mit der Mischung aus sozialem Wohnungsbau und freifinanzierten Wohnungen, ist das Projekt 17–21 Wenlock Road typisch für diese Veränderungen.

KONZEPT

In London haben verdichtete Wohnprojekte wie dieses oft zu einer Standardtypologie geführt, die aus zwei gegenüberliegenden Wohnblocks mit linearem Innenhof besteht. Diese Konfiguration ist nur selten optimal für Tageslichteinfall und Belüftung, reagiert oft schlecht auf den unmittelbaren städtischen Kontext und bietet nur undifferenzierte Außenräume zur gemeinschaftlichen Nutzung. Der Entwurf wollte diese Mängel vermeiden und sah daher ein kreuzförmiges Grundrisskonzept vor, bei dem Wohnungen wesentlich offener sind und über mehr Tageslicht sowie Querlüftung verfügen. Der vierflügelige Grundriss definiert zusätzlich vier kleinere Höfe mit unterschiedlicher Ausrichtung und Charakter. Um die Aussicht auf den Kanal hervorzuheben und die Wohnungen zu individualisieren, ist der Grundriss auf dem rechteckigen Grundstück gedreht, sodass überei-

Wohn- und Geschäftshaus 17–21 Wenlock Road | 153

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Eingang

2

Ladenfläche

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Fahrradraum

Autoaufzug zur

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Tiefgarage

Aufzugskern 4

Grundriss Erdgeschoss

Treppen- und

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Wenlock Basin (Kanal)

Gemeinschafts-

8

Wohnung

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9

Balkon

Grundriss Regelgeschoss

Die Western-Red-Cedar-Fassade sorgt für eine langlebige und nachhaltige Gebäudehülle. Die Geometrie des Gebäudes schafft vier Innenhöfe, jeder davon mit einem anderen Charakter.

154 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

Über dem kreuzförmigen Grundriss entwickeln sich die Geschosse leicht versetzt nach oben.

nanderliegende Geschosse leicht versetzt sind und somit großzügige Balkone entstehen. KONSTRUKTION

Als der Londoner Bezirk Hackney im Jahr 2012 die Baugenehmigung erteilte, schuf er einen Präzedenzfall durch die Forderung, dass das Projekt mit Holzwerkstoffen gebaut werden sollte. Damit reagierte er auf die gerade aufkommende Marktnachfrage nach solchen Bauten und stellte zugleich einige technische Anforderungen auf. Die Architekten hatten zuvor Brettsperrholz für große Flachbauten in einem Schulprojekt verwendet und erkannt, dass sich das Material dann am besten als Tragwerk eignet, wenn die Wände übereinanderliegen und somit die Lastabtragung direkt verläuft. Angesichts der geplanten Versatzgeometrie des Gebäudes entschieden sie sich für ein Hybridsystem. Das wirtschaftlichste und flexibelste System verbindet die drei wichtigsten Baustoffe: Beton, Stahl und Holz.

Die Tiefgarage und die Gewerbefläche im Erdgeschoss sind in Stahlbeton ausgeführt. Darüber erstreckt sich ein Treppen- und Aufzugskern aus Beton, der die erforderliche seitliche Aussteifung bietet. Um diesen Kern ist ein Stahlrahmen angebracht, bestehend aus Stützen und Trägern mit quadratischen Hohlprofilen. Am Rand des Gebäudes, wo der Rahmen die Lasten der Außenwände tragen muss, werden einheitliche (I-Profil) Stützen und Träger verwendet. Dieser äußere Rahmen ist in der Lage, die vertikale Last der Außenwände aufzunehmen und die Auskragungen der Balkone zu tragen, sodass die Brettsperrholz-Platten als nicht tragende Ausfachung verwendet werden konnten. Die Böden bestehen aus 200 mm dicken Brettsperrholz-Platten – ebenso wie die Außen- und Innenwände, die jede Einheit umschließen. Holzrahmentrennwände reduzieren das Gesamtgewicht des Gebäudes und bieten die Möglichkeit zur Neukonfiguration von Wohnungsgrundrissen, falls dies von künftigen Bewohnern gewünscht wird. Örtliche Brandschutzvorschriften

Wohn- und Geschäftshaus 17–21 Wenlock Road | 155

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5 6

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8

Baukomponenten 1 Stahlteile verankern und stabilisieren Brettsperrholz-Platten. 2 Innenwände aus Brettsperrholz-Platten 3 Decken und Dächer aus

Brettsperrholz-Platten 4 Decken und Wände aus Brettsperrholz-Platten 5 Drehkippfenster 6 Metallgeländer 7 Wärmedämmung mit hinter

der Verkleidung verlaufenden Abwasserrohren 8 Äußerer Regenschutz: Holzverkleidung aus Western Red Cedar

sehen die Kapselung als übliche Herangehensweise vor, um den für ein Gebäude dieser Art und Größe erforderlichen Feuerwiderstand von 90 Minuten zu erreichen. Alle Brettsperrholz-Oberflächen sind daher mit zwei Lagen Gipskartonplatten bedeckt und Stahlteile wurden mit Brandschutzfarbe behandelt. Wegen fehlender Lärmschutzstandards für den Bau mit Brettsperrholz entstand eine Prototypwohnung im Erdgeschoss. Dort wurden Tests durchgeführt, bevor alle baulichen Details festgelegt wurden. Die Kapselung für den Brandschutz löste auch das Problem der Geräuschübertragung, sodass keine zusätzliche akustische Dämmung erforderlich war. Vorgefertigte Platten mit bereits eingeschnittenen Öffnungen für Türen und Fenster, die für schnellen, leisen Bau ausgelegt waren, reduzierten die Lärmbelästigung der Nachbarn auf diesem engen Grundstück im städtischen Kontext

156 | PROJEKTAUSWAHL: 10 HYBRIDE SYSTEME

maßgeblich. Außen ist das Gebäude mit einer Western-Red-Cedar-Lattung verkleidet, während eine Vorsatzschale aus Mauerwerk in Richtung des Kanals auf den urbanen industriellen Kontext Bezug nimmt. FAZIT

Das Wohn- und Geschäftshaus Wenlock Road ist eine innovative Abkehr von der Typologie des traditionellen Mehrfamilienhauses und verkörpert sowohl passive Gestaltungsstrategien als auch eine Hybridstruktur mit niedriger grauer Energie. Indem es neue Bauvorschriften in einer kreativen und doch pragmatischen Weise umsetzt, reagiert das Projekt auf die wachsende Marktnachfrage für höhere Qualität und umweltbewusstes Bauen.

Das Hybridtragwerkssystem aus Brettsperrholz und Stahl verwendet Stahlträger und -stützen in unterschiedlichen Größen sowie Brettsperrholz für die Dächer, Böden und Wände. Während das Stahltragwerk gebaut wird, wird das Brettsperrholz mit L-Klammern befestigt.

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Detailschnitt 1 2

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Geländer

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Verkleidung aus unbehandelter Western Red Cedar

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Stahlhohlprofil

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Nach innen öffnendes Drehkippverbundfenster

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Bodenbelag

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Wärmedämmung

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Aufhängung

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Aufgeständerter Bodenbelag aus Western Red Cedar

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Brettsperrholz-Platte

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Wohn- und Geschäftshaus 17–21 Wenlock Road | 157

TREET APARTMENTGEBÄUDE Bergen, Norwegen

[Artec Arkitekter] 2015 Fertigstellung Bergen og Omegn Boligbyggelag Bauherr Sweco Tragwerksplanung Moelven; Kodumaja Holzbau Wohnen Nutzung

Das Brettschichtholz-Fachwerk dieses 49 m hohen Turms bildet eine Reihe von horizontalen Gestellen, auf denen modulare Wohneinheiten gestapelt werden.

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Das Tragwerk aus Brettschichtholz-Balken und -Stützen wurde in Schritten von fünf Geschossen gebaut. Bei jeder fünfgeschossigen Etappe leitet ein Supergeschoss aus Beton das Gewicht der Module in das Tragwerk ein.

Norwegen blickt auf eine lange Tradition des Holzbaus zurück. Am bekanntesten sind die kunstvollen Stabkirchen aus dem 12. und 13. Jahrhundert, von denen 28 bis heute überlebt haben. Ihr inneres Tragwerk aus hohen Holzstützen und Querverstrebungen ermöglichte einigen dieser Kirchen Höhen von mehr als 20 m. Heutzutage verwenden norwegische Architekten und Ingenieure Brettschichtholz, um große Tragwerke zu bauen, z. B. Sporthallen und Brücken mit Spannweiten von bis zu 100 m. Im Jahr 2012 stellte die Bergen og Omegn Boligbyggelag (BOB), eine große norwegische Wohnungsbaugesellschaft, Pläne für das weltweit höchste Holzbau-Wohngebäude vor. Nachdem sie ein Grundstück in attraktiver Lage am Wasser ausgemacht hatten, begann BOB das Projektteam zusammenzustellen. Das Ergebnis war Treet (norwegisch für „Baum“), ein 14-geschossiges Hochhaus mit 62 Wohnungen, dessen Brettschichtholz-Fachwerk vom zeitgenössischen Brückenbau inspiriert ist. KONZEPT

Das Tragsystem für Treet ist mit dem vergleichbar, was bereits zuvor von Sweco für ein fünfgeschossiges Gebäude in Trondheim (2005) verwendet und für ein nicht realisiertes 20-geschossiges Projekt in Kirkenes weiterentwickelt wurde. Das Konzept erinnert an einen Schrank mit Schubladen, bei dem die Seitenteile und Regalböden durch ein großes Brettschichtholz-Fachwerk gebildet werden und die Schubladen aus vorgefertigten Wohnmodulen bestehen. Die Erforschung des

dynamischen Tragverhaltens und des Feuerwiderstands des Tragwerks erfolgte mithilfe der Norwegian University of Science and Technology (NTNU) und der Innovation Norway. Das Gebäude hat einen rechteckigen Grundriss von ca. 21 × 23 m. Obwohl sie sich innerhalb dieses Rechtecks befinden, sind Treppenhaus und Aufzugsschacht aus Brettsperrholz unabhängig vom Haupttragwerk. Das gesamte Gebäude ist in eine wetterfeste Ummantelung gehüllt mit vollverglasten Fassaden nach Norden und Süden und opaker Metallverkleidung in Richtung Osten und Westen. KONSTRUKTION

Schlechte Bodenbedingungen erfordern ein großflächiges pfahlgegründetes Fundament, das, zusammen mit einer eingeschossigen Garage aus Beton, den Sockel für das Gebäude bildet. Ein Tragwerk dieser Größe unterliegt erheblichen Seitenkräften. Die Fachwerkträger und Verstrebungen aus Brettschichtholz sind durch ein System von eingebetteten Stahlplatten und Stiften verbunden, die ursprünglich für das Dach der Eisschnelllaufhalle für die Olympischen Winterspiele in Lillehammer 1994 entwickelt wurden. Zusätzlich zu den Diagonalstreben an der Fassade, wird das Tragwerk durch zwei besonders verstärkte „Supergeschosse“ (die Regalböden im Schrank) versteift, welche sich im fünften und zehnten Geschoss befinden. Diese Supergeschosse umfassen ein Gitter aus geschosshohen Trägern, die auch dazu dienen, vorgefertigte Betondecken zu tragen. Das Gewicht des Betons

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Grundriss Erdgeschoss

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Eingang

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Treppen- und Aufzugskern

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Wohnungen

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Lager

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Balkon

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Treppenhaus

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Fitnessraum

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Grundriss Regelgeschoss

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Parkgarage in

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Betonbauweise

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Schnitt AA

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5 A

verbessert die Lastverteilung des ansonsten leichten Gebäudes, sodass es weniger anfällig für Verformungen bei starken Windlasten ist. Zugleich trägt das Supergeschoss die nächsten vier Geschosse an Wohnungsmodulen. Kostenschätzungen ergaben, dass ein Holztragwerk teurer als die Stahl- oder Betonalternativen sein würde. Daher wurde die Verwendung von vorgefertigten Bauteilen maximiert, um so die Bauzeit zu reduzieren und die Kostenlücke so weit wie möglich zu schließen. Typische Wohneinheiten im Treet bestehen aus zwei Raummodulen, einem „nassen“ mit Küche und Bad sowie einem „trockenen“, das die Räume für die Wohn- und Schlafzimmer enthält. Die Module wurden in Estland hergestellt und voll ausgestattet ausgeliefert, mit Fenstern, Türen, Schränken, Sanitärinstallationen, Teppichen und Gipskarton-Wandbekleidungen. Die Uferlage in Bergen machte den Transport der Module vom Schiff auf die Baustelle effizient. Die Module wurden per Kran angehoben und platziert. Sobald der Betonsockel fertiggestellt war, begann die Errichtung des Gebäudes mit der Platzierung der Wohnungsmodule für die ersten vier Geschosse. Diese Module sind selbsttragend und vom äußeren Tragwerk 346 mm zurückgesetzt. Dies ist zum Teil eine Bautoleranz, stellt aber auch sicher, dass das äußere Tragwerk auch bei großen Windlasten keine Lasten auf die Module überträgt. Als Nächstes wurde der erste 15-m-Abschnitt der vertikalen Träger im Beton verankert und mit Diagonalstreben verbunden. Die ersten Abschnitte des Aufzugsund Treppenkerns aus Brettsperrholz wurden errichtet, gefolgt von den seitlichen Trägern für die Supergeschosse. Die Module des fünften Geschosses wurden

Bauablauf 1 Baumodule werden bis zu vier Geschosse hoch

aufgebaut. 2 Das Brettschichtholz-Tragwerk wird Treet im Bau: Ansicht eines einzelnen Moduls, Nahaufnahme des Brettschichtholz-Tragwerks, das die Module umschließt. Ein Kran wird verwendet, um die Module an ihren Platz zu heben.

um die Module herum gebaut. 3 Die Module des fünften Geschosses werden in das Supergeschoss eingefügt, und die Betondecke bildet eine Plattform für die Geschosse darüber. Die einfache Zugänglichkeit der Haustechnik ermöglicht Flexibilität und Wiederverwendbarkeit innerhalb des Gebäudes. 4 Die Lasten jedes fünfgeschossigen Abschnitts

werden auf diese Weise über das Brettschichtholz-Tragwerk abgeleitet und nicht über die darunterliegenden Module.

1

2

3

4

Treet Apartmentgebäude | 161

Die diagonalen Brettschichtholz-Träger bilden einen Blickfang in vielen der Wohnungen.

Detailschnitt 1

Cortenstahlblech 3 mm

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Lattung 48 × 48 mm

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Brettschichtholz

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Wärmedämmung aus Steinwolle

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Diagramm der Module Jede Wohnung besteht aus einem „nassen“ und einem „trockenen“ Raummodul, die zuerst miteinander verbunden und dann fixiert werden. Diese Module werden bis zu fünf Geschosse hoch gebaut.

3 4 5

Erst dann entsteht das Brettschichtholz-Tragwerk um sie herum. 6 7 8

9

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Supergeschoss-Betondecke

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Luftraum

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Kantholz

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Membran

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Gipskartonplatte

Das Treet erhebt sich am Rande des Damsgardssundet und erlaubt den Blick auf das Wasser.

dann zwischen den Trägern eingefügt und mit ihnen verbunden (anstatt auf den darunterliegenden Modulen zu sitzen). Vorgefertigte Betonplatten wurden anschließend auf die Träger gelegt, um so eine Basis für die nächsten vier Geschosse zu bilden. Der Vorgang wiederholte sich dann für die Geschosse 6 bis 9 und 11 bis 14, mit einem weiteren Supergeschoss auf der zehnten Ebene. Da das gesamte Tragwerk von Metall und Glas umhüllt ist, wird das Holz vor Feuchtigkeit und UV-Strahlung geschützt. Das Brettschichtholz wird außen wie innen eingesetzt. Die Module erfüllen den Passivhaus-Standard. Und weil jedes Modul seine eigenen Boden-, Wand- und Deckenelemente besitzt, befinden sich zwischen den Einheiten sowohl vertikal als auch horizontal jeweils zwei äußere Bauschichten nebeneinander. Diese verdoppelte Anordnung erfüllt den geforderten akustischen Standard und macht zusätzliche Schalldämmungsmaßnahmen überflüssig. Das vollständig freiliegende Tragwerk aus Brettschichtholz muss über eine Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten verfügen. Dies wird durch die Überdimensionierung der Bauteile und die Berechnung der Abbrandraten gewährleistet, wie näher in Kapitel 5, Gebäude-

leistung, S. 41–42, beschrieben. Typische Bauteilgrößen sind 405 × 650 mm, 495 × 495 mm für die Trägerbauteile und 405 × 405 mm für die Diagonalstreben. Alle Stahlverbindungen sind verdeckt und durch das Holz geschützt. In den Fluren und Eingangsbereichen wurden freiliegende Brettschichtholz- und Brettsperrholz-Oberflächen mit einer schwer entflammbaren Beschichtung versehen. Um eine Brandausbreitung zu verhindern, ist der Hohlraum zwischen den Wohnungsmodulen und den Außenwandbauteilen in Brandabschnitte aufgeteilt, die der diagonalen Geometrie der Träger folgen. FAZIT

Treet ist das Ergebnis einer pragmatischen Herangehensweise an die Gestaltung, die auf der Tradition und der regionalen Kompetenz in der Brettschichtholz-Fertigung basiert, um so eine Tragwerkslösung zu entwickeln, die typisch für Norwegen wirkt. Durch den Einsatz von Brettsperrholz-Platten aus Deutschland und estnischen Wohnungsmodulen entsteht eine Architektur als „Bausatz“, der den Baustoff Holz als ein unmissverständlich modernes Material neu positioniert.

Treet Treet Apartmentgebäude | 163

NEUE VISIONEN, NEUE HÖHEN In den vorangegangenen Kapiteln wurden die Gebäude von mehr als 50 Architektur- und Tragwerksplanungsbüros aus 11 verschiedenen Ländern porträtiert, die gemeinsam mit ihren Bauherren Pioniere der HolzHochhausarchitektur sind. Hinter den Kulissen befassen sich Studien aus der Holzindustrie und Experten für Bauvorschriften mit den Hindernissen in der öffentlichen Wahrnehmung und den technischen Herausforderungen, mit denen man beim Entwerfen eines Holzhochhauses konfrontiert ist. Ob es sich um ein fünfgeschossiges Gebäude oder einen 15-geschossigen Turm handelt: Jedes Projekt muss sich mit den baurechtlichen Anforderungen für Brandschutz und Sicherheit sowie physikalischen Faktoren wie Bewegungstoleranz und Feuchtigkeitsschutz befassen. Gemeinsam zeigen diese Projekte auf, was dank neuer

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Technologien möglich ist, und öffnen die Tür zu einer neuen Ära der ökologisch nachhaltigen Baupraxis. Und das ist erst der Anfang. Nach und nach ziehen Holzhochhäuser die Aufmerksamkeit der Medien1 auf sich, die mit der Ankündigung eines jeden neuen Bauvorhabens steigt. Einige dieser Projekte sind komplett finanziert, genehmigt und startbereit; andere Entwürfe von Architekten und Tragwerksplanern sind aus Wettbewerben hervorgegangen und warten auf ihren Auftritt auf der Bühne der Holzhochhäuser. Im Folgenden werden mehrere dieser zukunftsweisenden Projekte in alphabetischer Reihenfolge vorgestellt. 475 WEST 18TH, NEW YORK, USA

Von SHoP Architects entworfen, war dieses Projekt einer der beiden Gewinner der U.S. Tall Wood Building

Das Studentenwohnheim der University of British Columbia Brock

Die Holzkonstruktion besteht aus teilweise vorgefertigten

Commons umfasst 17 Holzbaugeschosse auf einem Betonsockel.

Geschossdecken, Wänden und Stützen.

Prize Competition im September 2015. Der Wettbewerb, gesponsert durch das US Landwirtschaftsministerium in Partnerschaft mit dem Softwood Lumber Board und dem Binational Softwood Lumber Council vergab insgesamt 3 Millionen Dollar an Preisgeldern an Entwürfe, die die Akzeptanz und die Umsetzung von Holzhochhäusern in den USA voranbringen könnten. Ein zehngeschossiges Apartmentgebäude in West Chelsea in Manhattan in der 475 West 18th Street befindet sich unmittelbar gegenüber der bekannten High Line. Das Projekt wird 15 Zwei-, Drei- und Vierzimmer Eigentumswohnungen beherbergen. Das Gebäude wird als erstes seiner Art in New York City moderne Massivholzsysteme verwenden und das höchste Gebäude der Stadt sein, das Massivholz-Werkstoffe für die Tragstruktur einsetzt. Genehmigungen der New Yorker Baubehörde stehen noch aus. Um die Einzigartigkeit des Projekts hervorzuheben, wird die Holzkonstruktion überall dort sichtbar bleiben, wo es funktional angemessen und gesetzlich zulässig ist. Darüber hinaus werden weitere Holzwerkstoffe und -oberflächen im gesamten Gebäude verwendet, um die ökologischen Vorteile der Kohlenstoffsequestrierung und -substitution zu maximieren. Das ist Teil einer umfassenden Nachhaltigkeitsstrategie, um die Auswirkungen von Gebäudeerstellung und späterem Betrieb zu minimieren. Das Projekt strebt eine LEED-Platin-Zertifizierung an und sieht sogar ein höheres Maß an Nachhaltigkeit vor, als vom LEED-Programm erfasst wird.

Wohnraum für 404 Studenten mit einer Mischung aus Ein- und Vierzimmerwohnungen sowie Bereiche für gemeinsame Aktivitäten und zum Studieren. Die Konstruktion ist ein Hybridsystem, bestehend aus Brettsperrholz-Platten, Brettschichtholz-Stützen, Stahlverbindungen und Betonkernen. Nach der Fertigstellung im Jahr 2017 erreicht das Brock Commons eine Höhe von 53 m. Das Gebäude wird an die Energieversorgung der UBC angeschlossen und soll eine LEED-Gold-Zertifizierung erzielen.

BROCK COMMONS, VANCOUVER, KANADA

Im November 2015 begann der Bau des 18-geschossigen Brock Commons Studentenwohnheims an der University of British Columbia in Vancouver. Von den Büros Acton Ostry Architects und Architekten Hermann Kaufmann entworfen, bietet das Gebäude

FRAMEWORK, PORTLAND, USA

Framework war der zweite Gewinner bei der U.S. Tall Wood Building Prize Competition. Framework ist ein 12-geschossiges Gebäude mit Mischnutzung, das von Lever Architecture für Portland, Oregon, vorgeschlagen wurde. Das Preisgeld wird dafür verwendet, den Einsatz von Brettsperrholz und anderen Holzwerkstoffen im Hochhausbau in den USA zu untersuchen. Dazu gehört die Zusammenarbeit mit Behörden, die für Bauvorschriften, Brandschutz etc. zuständig sind, um mögliche Bedenken auszuräumen und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu gewährleisten. Das Gebäude umfasst Einzelhandel im Erdgeschoss, fünf Bürogeschosse, fünf Geschosse mit Wohnungen sowie Anlagen für Freizeit und Erholung auf dem Dach. Wegen seines prominenten Standorts und der starken Präsenz im Stadtraum wurde das Gebäude im unteren Bereich mit einer transparenten, verglasten Fassade entworfen; gleichzeitig stellt die Außenhülle die innovative Verwendung von Holzprodukten und Holzbautechnologie heraus. HARBOURSIDE, NORTH VANCOUVER, KANADA

Harbourside ist ein 93.000 m2 großer Komplex mit Mischnutzung, der am Wasser in North Vancouver in British Columbia errichtet werden soll. Entworfen von

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Wohnturm HSBC-Wettbewerb. Der Entwurf von C. F. Møller für einen 34-geschossigen Wohnkomplex will den Holzhochhausbau nach Stockholm bringen.

MGA | Michael Green Architecture, wird das Harbourside komplett aus Holz gebaut. Das Programm umfasst 80 % Wohn- und 20 % Gewerbefläche und die höchsten Gebäudeteile erreichen 11 Geschosse – die maximale Höhe, die derzeit offiziell für Vancouver erlaubt ist. Die Gebäude werden aus einer Kombination aus tragendem Brettsperrholz und einer Pfosten-Riegel-Konstruktion aus Brettschichtholz bestehen, mit Aufzügen und Treppenkernen ebenfalls aus Brettschichtholz. Das Projekt wird von einem privaten Bauherrn getragen und der Baubeginn ist voraussichtlich im Jahr 2017. Durch seinen Umfang wird Harbourside die Akzeptanz von Bauten aus Massivholz-Werkstoffen in Nordamerika erhöhen und voranbringen. HOHO, WIEN, ÖSTERREICH

Vom Architekten Rüdiger Lainer gestaltet, wurde der Entwurf für das HoHo Wien, ein 24-stöckiges Gewerbegebäude mit Hotel, Büros und Wellness-Center, im März 2015 vorgestellt. Das Projekt verbindet Holz und Beton in Hybridbauweise und soll die Verwendung von marktüblichen Holzkomponenten und -systemen optimieren. Es verfügt über einen Sockel sowie Treppen- und Aufzugsschächte aus Beton, sodass die

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Brandschutzanforderungen der Wiener Bauordnung erfüllt werden. Holzverbunddecken verlaufen vom zentralen Betonkern bis zur Fassade. Diese Geschossdecken werden durch ein Holzstützensystem getragen, das in Fassadennähe angeordnet ist. Diese Konstruktion hält dann vorgefertigte Außenwandmodule, die Massivholzplatten mit einem erdfarbenen Beton kombinieren. Die Holzkonstruktion vereint Haltbarkeit mit guter thermischer Leistung. Laut Berechnungen werden insgesamt etwa 75 % des Materials in dem 84 m hohen Gebäude aus Holz bestehen. WOHNTURM HSBC-WETTBEWERB, STOCKHOLM, SCHWEDEN

Das 34-stöckige Wohnhochhaus ist einer von drei Vorschlägen, die in einem von der HSBC, Schwedens größter Bausparkasse, organisierten Wettbewerb im Jahr 2013 in die engere Auswahl kamen. Ziel des Wettbewerbs war, zukünftige Gebäudelösungen zu finden, die bis zum Jahr 2023, dem hundertjährigen Jubiläum der HSBC, mit aktuellen und künftigen Technologien realisiert werden können. Entworfen von C. F. Møller, umfasst das Projekt ein Café im Erdgeschoss, eine Kindertagesstätte und einen Wintergarten für alle

Harbourside. Dieser Vorschlag für einen Komplex mit Mischnutzung von MGA | Michael Green Architecture wäre eines der größten Holzbauprojekte in Nordamerika.

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Wohnblöcke Loudden Harbour. Der Entwurf von Tham & Videgård ist das Herzstück der Wiederbelebung dieses ehemaligen Industriehafens in Stockholm.

HoHo Wien. Das 24-geschossige HoHo Gewerbegebäude von Arch. Rüdiger Lainer wird einen neuen Holzhochhaustypus in Österreich vorstellen.

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Bewohner sowie einen öffentlich zugänglichen Marktplatz, Fitnessmöglichkeiten und ein Nachbarschaftszentrum. Für das Gebäude ist ein Erschließungskern aus Beton vorgesehen, der auch in Holz ausgeführt werden könnte, sofern die Baubehörden dem zustimmen. In jedem Fall wird die außenliegende PfostenRiegel-Konstruktion im Inneren sichtbar belassen und von außen sowohl durch die Fenster als auch durch die verglasten Balkone vor jeder Wohnung zu sehen sein. HYPÉRION WOHNUNGS- UND BÜROKOMPLEX, BORDEAUX, FRANKREICH Dieser Entwurf des französischen Architekten JeanPaul Viguier, siegreich aus einem Wettbewerb hervorgegangen, zeichnet sich durch seine Vernetzung von Konstruktion und Natur aus. Das Hypérion-Projekt wird 17.000 m2 Wohn- und Bürofläche in drei Hochhäusern aus Holzwerkstoffen umfassen. Der zentrale Wohnturm ist 18 Geschosse (57 m) hoch und weist überall bepflanzte Balkone auf. Das Gebäude wird fünf oder sechs Wohnungen pro Etage aufnehmen, mit Maisonetten in den beiden obersten Geschossen. Zu beiden Seiten befinden sich ein neunstöckiger Wohnblock mit integrierten Parkplätzen und ein siebengeschossiges Bürohaus aus vorgefertigten Modulen, die aufeinandergestapelt werden. Das zentrale Hochhaus wird einen Betonkern erhalten, aber die flankierenden Gebäude sind ganz aus Holz – eine Kombination aus einer Pfosten-Riegel-Konstruktion aus Brettschichtholz und Decken und Wänden aus Brettsperrholz. Die Arbeiten an Hypérion werden voraussichtlich Ende 2017 beginnen und im Jahr 2020 abgeschlossen sein. WOHNBLÖCKE LOUDDEN HARBOUR, STOCKHOLM, SCHWEDEN

Dieser Entwurf der Architekten Tham & Videgård für ein 24.700 m2 großes, gemischt genutztes Projekt in Stockholms Hafenviertel entstand im Auftrag von Folkhem (dem Entwickler des Strandparken Hus B) und ist Teil der urbanen Strategie zur Wiederbelebung des Loudden Hafens, einem ehemaligen Industriegebiet auf der Insel Djurgården. Die vier Wohntürme werden ausschließlich aus schwedischer Kiefer errichtet, einschließlich des Tragwerks, der Fassaden, der Verkleidung und der Fenster. Die Türme werden durch

einen dreistöckigen Sockel verbunden; bieten Platz für insgesamt 240 neue Wohneinheiten und beherbergen außerdem Cafés und Indoor-Gärten. OAKWOOD TOWER, LONDON, ENGLAND

Im Falle der Realisierung wäre dieses 300 m hohe Hochhaus Londons zweithöchstes Gebäude und erster Wolkenkratzer aus Holz. Von dem Büro PLP Architecture in Zusammenarbeit mit einem Forschungsteam der Universität Cambridge konzipiert, ist der 80-stöckige Wohnturm als Ergänzung zum Barbican Estate von 1965 – 1975 angedacht. Das Gebäude mit einer Geschossfläche von 93.000 m2 könnte bis zu 1000 Wohnungen aufnehmen. Die Statiker Smith und Wallwork haben verschiedene Rahmenkonstruktionen mit Massivholz analysiert, die rund 65.000 m3 Holzwerkstoffe benötigen würden. Der Entwurf verwendet eine Lösung mit abgestützten Megafachwerkträgern, 2,5 × 2,5 m Holzstützen und 1,75 m dicken Holzwänden. Trotz der Verwendung von gewaltigen Mengen an Holz wäre die Konstruktion viermal leichter als ein entsprechendes Tragwerk aus Beton. FAZIT

Die Hochhäuser aus Massivholzwerkstoffen, die hier gezeigt werden, und andere, die derzeit noch entwickelt werden, sprechen für das ständig wachsende Wissen und die Erfahrung, die weltweit durch Architekten und die Bauindustrie zusammengetragen werden. Vor einem Jahrhundert erschuf eine ähnliche Dynamik rund um die Baustoffe Beton und Stahl die Wolkenkratzer von Chicago und New York. Was diese Ära gekennzeichnet hat, war der Geist eines gesunden Wettstreits, welcher die Entwicklung der Hochhaustechnologie auf eine beispiellose Art und Weise beschleunigt hat. Nun zeichnet sich auf globaler Ebene ein ähnliches Muster ab, da eine wachsende Zahl an Ländern den Holzhochhausbau annimmt und als einen ganzheitlichen, nachhaltigen Ansatz zur Lösung der ökologischen Krise begreift.

ANMERKUNGEN 1

Vgl. z. B. Till Briegleb, „Brett für die Welt“, Süddeutsche Zeitung, 29.2.2016.

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GLOSSAR DER FACHBEGRIFFE

Abstandsleisten Holzleisten mit kleinem Querschnitt (typischerweise 25 × 50 mm), die verwendet werden, um kleine Luftspalte zwischen abschließenden Materialien (z. B. eine Wandbauplatte aus Gips) und dem Trägerwerkstoff zu schaffen, auf dem sie befestigt sind. Ankerbolzen Ein aus Metall gefertigtes Objekt, das dazu verwendet wird, Auftriebskräften (etwa bei Sturm oder seismischen Ereignissen) Widerstand entgegenzusetzen. Der Ankerbolzen ist typischerweise in das Betonfundament oder den Unterbau eingebettet. Er hat normalerweise die Form einer Klammer oder ist eine durchgehende Stahlstange. Aussteifung Geschossbauten müssen gegen Horizontallasten ausgesteift sein; die aussteifenden Teile wie Decken- und Wandscheiben leiten die Lasten in den Baugrund ab. Diese Elemente müssen Lasten sowohl parallel als auch senkrecht zu seinen Kanten ohne permanente Verformung übertragen können. Biegen Verursacht durch eine Kraft, die auf ein Bauteil wirkt, sodass es in eine gebogene Form gebracht wird. Auf die Innenseite der Kurve wird Druck ausgeübt, während die Außenseite Zugkräften ausgesetzt ist. Brandschutztrennung Trennung zweier benachbarter Räume oder Abschnitte in einem Gebäude mit dem Ziel, die Ausbreitung von Feuer von einer Seite zur anderen für eine vorgegebene Mindestzeit zu unterbinden. Brettschichtholz (BSH) Ein > Holzwerkstoff, der aus verleimtem Massivholz gefertigt ist. Brettsperrholz (BSP; engl.: CLT – cross-laminated timber) Ein > Holzwerkstoff, bei dem Lagen aus Schnittholz mit kleinem Querschnitt ein Paneel bilden, das z. B. für Decken, Wände oder Dächer verwendet wird. Die Tatsache, dass die Orientierung der Fasern in jeder Lage senkrecht zu der in der benachbarten Lage ist, verleiht BSP mehr Festigkeit in beide Richtungen. Brettstapelholz (engl.: NLT – nail laminated timber) Ein vorgefertigtes Holzprodukt, bei dem massive, zurechtgesägte Elemente mechanisch mit Nägeln oder Schrauben zu einem Block verbunden sind, um ein

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massives Paneel zu bilden. Brettstapelholz wird oft für Böden und Dächer verwendet. CNC – computerized numerical control Automatisierung maschineller Werkzeuge, die nach präzise programmierten Anweisungen aus einem dreidimensionalen digitalen Modell operieren. Druck (Kompression) Hervorgerufen durch Kräfte, die senkrecht auf eine Bezugsfläche einwirken, sodass sich die Länge oder Dicke eines Materials verringert. EBD – environmental building declaration (engl.) Ein vom Athena Sustainable Materials Institute in Ottawa veröffentlichtes Dokument, das gängige Umwelteinflüsse, die bei der Errichtung und im Betrieb eines Gebäudes entstehen, aufführt und quantifiziert. Eigengewicht Die dauerhaft vorhandene Last in einem Gebäude – gleichbleibend in Größe, Kraftrichtung und Position, wie das Gewicht der Konstruktion selbst. Feuchtegehalt Das Verhältnis von der in einem Stück Holz enthaltenen Wassermasse zur Masse des trockenen Holzes. Dieses Massenverhältnis wird prozentual angegeben. Flüchtige organische Verbindungen (VOC; engl.: volatile organic compound) Kohlenwasserstoffverbindungen, die häufig in Farben, Beschichtungen, Lacken oder Klebstoffen verwendet werden. Sie zeichnen sich durch das Verdampfen bzw. Ausgasen schon bei niedrigen Temperaturen und insbesondere auch während des Aushärtens aus. Furnierschichtholz (FSH; engl.: LVL – laminated veneer lumber) Ein > Holzwerkstoff, bei dem lange Furnierstreifen dem Faserverlauf folgend zu einem Paneel zusammengeleimt sind. Furnierstreifenholz (engl.: PSL – parallel strand lumber) Ein > Holzwerkstoff, bei dem Furnierstreifen unter Druck zu Balken mit quadratischem Querschnitt verklebt werden. Furnierstreifenholz wird typischerweise auf die Standardgröße von Bauholz geschnitten und oft für Stützen, Träger und Stürze verwendet. Gleichgewichtsfeuchte Diese liegt vor, wenn der prozentuale Feuchtigkeitsgehalt in einem Stück Holz dem Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung, in welcher es sich befindet, gleicht. Normalerweise liegt die Gleich-

gewichtsfeuchte zwischen 8 – 12 % (abhängig von der Jahreszeit) in einem klimatisierten Gebäude. Gleitverbindung Eine Verbindung, die eine Bewegung zwischen zwei aneinanderliegenden Elementen erlaubt, ohne dabei die Beschaffenheit des Aufbaus zu beeinträchtigen. Zum Beispiel kann das obere Ende einer (nicht tragenden) Vorhangwand mit einer Gleitverbindung befestigt sein, um die Biegung des Dachs unter Schneelast zu erlauben und trotzdem genügend Festigkeit der Vorhangfassade gegenüber horizontalen Windkräften zu gewährleisten. Grobspanplatte (engl.: OSB – oriented strand board) Ein > Holzwerkstoff, bei dem lange Holzspäne beleimt und zu einem Paneel gepresst werden. OSB-Platten finden oft als Verkleidungen oder Belag als Alternative zu Sperrholz Anwendung. Holzwerkstoff Werkstoffe, bei denen kleine Holzstücke, -furniere oder -späne durch mechanische Bearbeitung und chemische Bindemittel verbunden werden. Die Eigenschaften der Holzwerkstoffe sind denen natürlichen Holzes überlegen und lassen sich präzise berechnen. Hygroskopisch Die Eigenschaft (von Holz), Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft aufzunehmen. IIC – Impact Insulation Class Ein nordamerikanisches Maß für die > Trittschalldämmung von Böden/Decken oder Wänden. Die Skala ist logarithmisch, und je höher der Wert des IIC ist, desto besser ist die Schalldämmung. Kondensation Wasserbildung, die innerhalb einer Außenwand oder eines Dachs auftritt. Dies geschieht, wenn die Temperatur einer Oberfläche niedriger als die Außenluft ist, sodass der darin enthaltene Wasserdampf sich absetzt. Lastpfad bzw. Belastungspfad Die Abfolge von tragenden Elementen in einem Gebäude, durch die die > Nutzlast und das > Eigengewicht auf den Boden übertragen werden. Diese Elemente können horizontal (z. B. über Dächer, Böden oder Querbalken), vertikal (über Mauern und Pfosten) oder diagonal (über einen Dachstuhl) verlaufen. Lebenszyklusanalyse (auch Ökobilanz, engl.: LCA – life cycle assessment) Eine international anerkannte

objektive Methode zur Beurteilung der Umweltwirkung von Materialien, Produkten oder eines ganzen Gebäudes bzw. seines Aufbaus während des gesamten Lebenswegs, d. h. von der Materialgewinnung über die Verarbeitung und den Aufbau bis hin zur Entsorgung am Ende des Lebenszyklus. Die Ökobilanz eines ganzen Gebäudes kann auch mithilfe einer Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) erhoben werden. Massivholzwerkstoffe Werkstoffe, die aus Vollholzelementen wie Brettern oder Stäben bestehen. Im Vergleich zu normalem Vollholz sind Massivholz-Werkstoffe berechenbarer, formbeständiger, belastbarer und können in größeren Formaten hergestellt werden, Siehe: > Brettschichtholz, > Brettsperrholz, > Brettstapelholz. Nachhaltige Waldbewirtschaftung (engl.: SFM – sustainable forest management) Ein von unabhängiger Seite verwaltetes System von Waldwirtschaftspraktiken und -protokollen (einschließlich Aufforstung), das gewährleistet, dass die Holzernte eines Waldbestands die ökologische Leistung dieses Walds nicht beeinträchtigt oder seinen gesamten Holzbestand im Laufe der Zeit erschöpft. Nutzlast (oder Verkehrslast) Jede variierende oder nur zeitweilig vorhandene Last, der ein Gebäude ausgesetzt ist. Die Last kann sich im Gebäudeinneren befinden (z. B. Bewohner oder Möbel) oder außerhalb (z. B. Wind- oder Schneelast). PEFC – Programme for the Endorsement of Forest Certification Schemes Eine in der Schweiz ansässige gemeinnützige Organisation, die nationale und regionale Waldbewirtschaftungsstandards anhand von allgemein anerkannten Umweltkriterien zertifiziert. Schalldämmmaß Maß zur Quantifizierung der Stärke der Luftschalldämmung beim Durchgang durch ein Strukturelement wie eine Wand, ein Fenster oder eine Tür. Die Einheit ist Dezibel; je höher der Wert, desto besser ist die entsprechende Schalldämmung. Scherfestigkeit Die Fähigkeit einer Struktur, horizontal wirkenden Kräften – meistens seismischer Natur oder durch Wind verursacht – standzuhalten. Scherung bzw. Scherkräfte Belastung, die durch eine Kraft ausgeübt wird, die entsteht, wenn bei zwei

Glossar der Fachbegriffe | 171

eigentlich entgegenwirkenden Kräften ein kleiner Versatz (in ihren Angriffspunkten) vorliegt – wie beim Zusammendrücken der Klingen einer Schere. Schlüsselschraube Auch als Zugschraube bezeichnet. Große Holzschraube mit quadratischem oder hexagonalem Kopf. Spanstreifenholz (engl.: LSL – laminated strand lumber) Ein > Holzwerkstoff, gefertigt aus langen Strängen oder Spänen aus Holzfasern, die beleimt und in Plattenform gepresst werden. SRI – Sound Reduction Index In Europa gebräuchliches > Schalldämmmaß. STC – Sound Transmission Class In Nordamerika gebräuchliches > Schalldämmmaß. Sturz Die Abdeckung einer Maueröffnung (typischerweise ein Fenster oder eine Tür), die in Form eines Balkens aus Holz oder anderem Material die vertikal aufliegende Last auf die beiden tragenden Wände oder Pfosten zu beiden Seiten der Maueröffnung überträgt. Thermische Masse Physikalisch auch als Wärmekapazität bekannt, ist dies die Eigenschaft eines Materials, Wärme aufzunehmen und zu speichern. Torsion Das Winden eines Elements aufgrund von Kräften, die ein Ende eines Balken-, Pfeiler- oder Paneelelements relativ zum anderen Ende drehen. Tragwerksversagen Begriff für ein Phänomen – meist im Zusammenhang mit Hochhäusern gebräuchlich –, bei dem das Versagen der Tragstruktur eines oberen Geschosses zu einer erhöhten Last auf die darunterliegenden Geschosse und damit zum Einsturz führt. Treibhausgas Ein natürlich vorkommendes oder in die Atmosphäre freigesetztes Gas, das durchlässig ist für einfallendes Sonnenlicht, jedoch undurchlässig für die von der Erde zurückreflektierte Wärmestrahlung. Dieser Effekt sorgt für eine Erwärmung der Atmosphäre. Das bekannteste Treibhausgas ist Kohlendioxid (CO2), das Treibhausgas mit der größten Wirkung ist Methan (CH4). Trittschalldämmung (engl.: ISI – Impact Sound Insulation) Die Fähigkeit von Böden/Decken oder Wänden, die Übertragung von Körperschall zu dämpfen. In

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Nordamerika wird Trittschall durch > IIC (Impact Insulation Class) quantifiziert. Überlappverbindung Die Verbindung von zwei Platten oder Brettern aus Holz, bei denen jede(s) an der Verbindungsstelle in der Dicke halbiert ist, sodass sie sich überlappen. UNFAO – United Nations Food and Agriculture Organization Die Organisation der Vereinten Nationen (UN), die die internationalen Bemühungen zur Bekämpfung des Hungers anführt. Sie dient sowohl Industrie- als auch Entwicklungsländern und agiert als neutrales Forum, in dem sich alle Nationen auf Augenhöhe begegnen, um Richtlinien zu verhandeln und Vereinbarungen zu treffen. Unterzug Ein kurzer Balken oder Träger aus Holz oder anderem Material, der dazu verwendet wird, eine Öffnung zu überbrücken, um die auf ihn vertikal wirkende Last auf die tragenden Wände oder Stützen auf beiden Seiten abzuleiten. Wärmeleitfähigkeit Die Rate, mit der Wärme durch ein Material geleitet wird. Diese wird ausgedrückt durch die Wärmemenge (also Energie), die pro Einheitszeit durch eine Einheitsfläche bei einem Temperaturgefälle von 1 Grad (Kelvin oder Celsius) pro Einheitslänge (senkrecht zur Einheitsfläche) fließt. Zug Eine Belastung, hervorgerufen durch entgegengesetzt wirkende Kräfte, die die Länge oder Dicke eines Objekts oder Materials vergrößert.

DIE AUTOREN

MICHAEL GREEN

JIM TAGGART

Michael Green gründete sein Architekturbüro MGA | Michael Green Architecture und sein gemeinnütziges Studio DBR | Design Build Research, um an zukunftsweisender Architektur, Forschung, Bildung und Innovation zu arbeiten. In Vancouver und Portland ansässig, arbeitet er mit seinem Team an internationalen Projekten verschiedenster Größe und Bauart und an den unterschiedlichsten Orten.

Bis 1992 war Jim Taggart als praktizierender Architekt tätig und machte sich dann auch als Publizist einen Namen. Er hat vielfach über die Verwendung von Holz in zeitgenössischer Architektur geschrieben und Vorträge gehalten – für das Publikum in Nordamerika und in der ganzen Welt. Er ist der Autor des preisgekrönten Buchs Toward a Culture of Wood Architecture (2011).

Er setzt sich dafür ein, gesünderen Lebensraum zu schaffen, durch innovative Architektur, Innenausstattung, Landschaftsgestaltung und Städtebau. Michael Green ist vor allem bekannt für seine Initiativen zur Förderung von Holz in der gebauten Umwelt. Er hält international Vorträge zu diesem Thema, wie zum Beispiel seinen TED Talk im Jahr 2013, der über eine Million Mal angesehen wurde.

Seit 2004 lehrt Taggart das Fach Architektur an dem British Columbia Institute of Technology in Vancouver und ist Herausgeber des Sustainable Architecture and Building Magazine (SABMag) seit dessen Gründung im Jahr 2006. Er ist Fellow am Royal Architectural Institute of Canada, Direktor des Athena Sustainable Materials Institute und erhielt 2012 den Premier’s Wood Champion Award der University of British Columbia.

ANDREW WAUGH

Im Jahre 2000 gründete Andrew Waugh das Architekturbüro Waugh Thistleton Architects in Shoreditch, London. Er gehörte zu den Wegbereitern des Holzhochhauses, insbesondere mit dem neungeschossigen Wohngebäude Murray Grove in London von 2009. Waugh Thistleton sind international im Bereich des vielgeschossigen Holzbaus aktiv, darunter das aufsehenerregende Apartmentgebäude Dalston Lane in Hackney, London. Es wird 2017 fertiggestellt und wird dann das weltweit höchste Gebäude aus Brettsperrholz sein.

Die Autoren | 173

DANKSAGUNG

Unser Dank geht an unsere Familien, unsere Freunde und das Büro MGA | Michael Green Architecture sowie Design Build Research (DBR) für die unermüdliche Motivation, Inspiration und Unterstützung; auch an unsere Studenten und Mitarbeiter, deren Begeisterung für vielgeschossiges Bauen mit Holz die Vision einer ökologisch verantwortungsvollen und sozial verträglichen Architektur beflügelte.

Besonders danken möchten wir auch denjenigen, die zur Recherche und zur Materialbeschaffung für das Buch beigetragen haben: MGA Projektleitung

Stuart Lodge MGA Team

Kyla Leslie, Monika E. Löfvenmark, Dawn Melody, Harry Olson, Amanda Reed

Wir möchten auch all den Architekten, Bauunternehmern, Bauherren und Fachleuten danken, die zur Entstehung dieses Buchs beigetragen haben und die Theorie und Praxis von hohen Holzbauten überall in der Welt weiterhin voranbringen. Besonderer Dank geht an Andrew Waugh, einem wahren Wegbereiter der Holzhochhäuser, der uns das Vorwort geschrieben hat, und an unsere technischen Berater:

Jordi Ashworth, Anthony Chen, Justin Deddens, Nicholas Dellai, Jivan Khera, Luca Luca Alessi, Michael Nguyen, Kim Scharf, Navjot Singh, Gloria Wu, Daria Zubkova

Kapitel 4 Konstruktionssysteme und 7 Technologie

Michael Green und Jim Taggart

Eric Karsh Equilibrium Consulting Inc., Vancouver, Kanada Kapitel 5 Gebäudeleistung Brandschutz

Geoff Triggs Evolution Building Science Ltd., Vancouver, Kanada Schallschutz

Tim Preager Aercoustics Engineering Ltd., Toronto, Kanada Thermische Leistung

Graham Finch RDH Building Science Inc., Vancouver, Kanada

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Studententeam British Columbia Institute of Technology

REGISTER DER GEBÄUDE, NAMEN UND ORTE 2000-Watt-Gesellschaft 137 475 West 18th Apartmentgebäude 164 – 165 Acton Ostry Architects 165 AIR-INS 51 Ammerwald Hotel 53, 54, 55 Ammerwald, Österreich 53, 54, 55 Architekturagentur Stuttgart 82 Arkitektbolaget 23, 24 Artec Arkitekter 158 Athena Sustainable Materials Institute 19, 170, 173 Athfield Architects 34 B&K Structures 152 Baugenossenschaft Zurlinden 136 Bergen og Omegn Boligbyggelag (BOB) 158, 159 Bergen, Norwegen 24, 45, 47, 158, 160 Berlin, Deutschland 38 Binderholz 152 Bird Construction 102 Blumer-Lehmann 108, 114 Blumer, Hermann 137 Bordeaux, Frankreich 169 Borlini & Zanini 76 Bridport House 33, 36, 47, 51, 60, 62, 64 – 69, 153 Brisbane, Australien 21 Brock Commons (Studentenwohnheim) 165 Bullitt Center 24, 33, 35, 36, 60, 100, 118 – 123 Bullitt Foundation 118, 119, 123 Bullitt, Dorothy 119 C. F. Møller 166, 169 Calvert 118 Caretta Weidmann 136 Caron 76 Center for Integrated Design and Construction, University of Utah 52 Corvallis, Oregon 34 Creation Holz 108 Creative Resource and Energy Efficiency (Cree) 61, 142, 143, 151 DCI Engineers 118 DeepGreen Development 82 Dornbirn, Österreich 24, 33, 142 E3 (Gebäude mit Mischnutzung) 38 Earth Sciences Building 33, 36, 42, 44, 60, 61, 100, 102 – 107 Engenuity 152 Equilibrium Consulting 102, 124 Eugene Kruger Building 17, 18 Eurban 64 Folkhem 70, 71, 73, 169 Fondaction CSN Gebäude 28, 33, 34 Forest Stewardship Council (FSC) 15, 121 Forte Building 17, 19, 42 FP Innovations 34, 46, 105

Framework 165 Gauthier Gallienne Moisan Architectes 17 GHA – Gilles Huot Architecte 28, 34 Hackney, London, Großbritannien 64, 65, 153, 155 Hamburg, Deutschland 42, 49, 82, 83 Harbourside (Komplex mit Mischnutzung,) 165 – 166, 167 Hawkins\Brown 38, 152 High Line Park 165 HoHo Wien 166, 168 HRS Real Estate 108 Hypérion Wohn- und Bürokomplex 169 Innovation Norway 159 Institut Technologique Forêt Bois-construction Ameublement (FCBA) 46 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 9, 19 International Living Future Institute (ILFI) 24 Internationale Bauausstellung (IBA) 83 Irving Smith Jack Architects 34 Isenmann Ingenieure 82 Jyväskylä, Finnland 94, 95 Kaden Klingbeil Architekten 38 Karakusevic Carson Architects 64 Kaufmann, Hermann 142, 165 Kaufmann, Oskar Leo 53, 54 Keski-Suomen Rakennuslinja 94 Kirkenes, Norwegen 159 Kodumaja 158 Lainer, Rüdiger 166, 168 Lakea 94, 95 Laval University 17 LCT One 24, 33, 36, 38, 57, 60, 61, 134, 142 – 151 Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) 15, 165 Legal & General 54 Lend Lease Corporation 17, 19, 42 Lever Architecture 165 Limnologen Projekt 23, 24, 35, 46, 48, 50, 71 Living Building Challenge (LBC) 24, 119, 121 London, Großbritannien 21, 23, 24, 38, 42, 47, 54, 64, 65, 152, 153, 155, 169 Loudden Harbour Wohnblöcke 168, 169 LSI Architects 54, 56 MacMillan Bloedel 29 Mailand, Italien 33, 42, 76, 77 MAK Holz 76 Mälaren See 71 Malm, Ola 23, 24 Martinsons 70, 71, 73 May, Ernst 52

MGA | Michael Green Architecture 35, 124, 166, 167 Melbourne, Australien 17, 19, 42 Merz Kley Partner 142 MJTST 124 Moelven 158 Murray Grove Apartmentgebäude 23, 24, 36, 42, 153 NASA 9 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) 8 Nelson Marlborough Institute of Technology 34 Nelson, Neuseeland 34 New York, USA 164, 165, 169 Nieland, Andrew 17, 42 North Vancouver, Kanada 165 Norwegian University of Science and Technology 159 Norwich, Großbritannien 56 Oakwood Tower 169 OOPEAA 94, 95, 96 OSU Forest Science Complex 34 Päijänne See 95 PCL Constructors 124 Perkins + Will 102 Perry House 21 Peter Brett Associates 64 PLP Architecture 169 Podest, Erika 9 Point 32 Developer 118 Polaris Real Estate 76 Pool Architekten 136 Portland, Oregon, USA 165 Prince George, Kanada 19, 42, 43, 61, 124, 125 Pringuer-James Consulting Engineers 152 Program for the Endorsement of Forest Certification (PEFC) 15 Puukuokka Apartmentgebäude 36, 47, 50, 53, 57, 62, 94 – 99 Quebec City, Kanada 17, 18, 28, 33, 34 Regal Homes 152 Reutte, Österreich 53, 54 Rhomberg Group 142, 143 Ross, Andrew 9 Rossiprodi Associati 76 Royal Albert Hotel 21 Rüf, Albert 53, 54 Schluder Architektur 36, 37 Schluder, Michael 143 Schuchart 118 Seattle, Washington, USA 24, 35, 60, 118, 119, 120, 123 Service Legno 76 Shigeru Ban Architects 108 SIA 140 SJB Kempter Fitze 136 Smith and Wallwork 169 Smith, Ryan E. 52 Sohm HolzBautechnik GmbH 142

SoHo Architects 164 Stockholm, Schweden 70, 71, 166, 168, 169 Stora Enso 76, 94, 96 Strandparken Hus B 35, 36, 47, 50, 51, 61, 62, 70 – 75, 169 Structurlam 102, 124 Sundbyberg, Schweden 70, 71 Sweco 158, 159 Tamedia 108, 109 Tamedia Hauptsitz 36, 60, 61, 100, 108 – 117 Te Ara Hihiko/College of Creative Arts 34 Tham & Videgård 168, 169 The Landing 21 The Miller Hull Partnership 118 Thoma Holz100 GmbH 82 Treet Apartmentgebäude 24, 27, 35, 45, 47, 53, 60, 134, 158 – 163 Trondheim, Norwegen 159 Turin, Italien 78 UN Habitat 9 United Nations Food and Agriculture Organization (UNFAO) 12 University of British Columbia (UBC) 102, 103, 104, 165 University of Cambridge 169 University of East Anglia Studentenwohnheim 53, 56 University of Northern British Columbia (UNBC) 125 US Green Building Council 15 Vancouver, Kanada 21, 42, 44, 60, 102, 165, 166 Växjö, Sweden 23, 24, 71 Via Cenni Wohnungsbau 33, 36, 42, 60, 62, 76 – 81 Viguier, Jean-Paul 169 Vitruv 8 Waugh Thistleton Architects 23, 24 Wellington, Neuseeland 34 Weyerhaeuser Company Ltd. 29 Wien, Österreich 36, 37, 166, 168 Willmott Dixon 64 Wingårdh Arkitektkontor 70 Wohnbau Wagramerstrasse 36, 37 Wohn- und Geschäftshaus 17 – 21 Wenlock Road 38, 134, 152 – 157 Wohn- und Geschäftshaus Badenerstrasse 134, 136 – 141 Wohnturm HSBC-Wettbewerb 166, 169 Wood Innovation and Design Centre (WIDC) 19, 33, 34, 35, 36, 38, 42, 43, 51, 57, 60, 61, 100, 124 – 133 Woodcube 38, 42, 49, 51, 57, 62, 82 – 93 Zimmereigenossenschaft Zürich 136 Zürich, Schweiz 36, 61, 108, 109, 110, 136, 137, 140

Register | 175

BILDNACHWEIS Umschlagfotografie Ed White; 8 Michael Green; 10 Asher DeGroot; 12 Michael Green; 14, 15 Food and Agriculture Organization of the United Nations/MGA | Michael Green Architecture; 16 MGA | Michael Green Architecture; 17 links Laurent Coulard; 17 rechts Emma Cross; 18 Food and Agriculture Organization of the United Nations/MGA | Michael Green Architecture; 20 W. J. Moore, City of Vancouver Archives; 23 – 24 MGA | Michael Green Architecture; 24 links Ole Jais; 24 rechts Will Pryce; 25 MGA | Michael Green Architecture; 27 MGA | Michael Green Architecture; 28 MGA | Michael Green Architecture; 31 MGA | Michael Green Architecture; 32 Leonard Frank, City of Vancouver Archives; 34 Gilles Huot; 35 Brad Kahn; 36 MGA | Michael Green Architecture; 37 oben Bruno Klomfar; 37 unten Schluder Architecture/MGA | Michael Green Architecture; 38 links Brend Borchardt; 38 rechts Tim Crocker; 39 Stuart Thomson, City of Vancouver Archives; 42 Lendlease; 43 Ed White; 44 Martin Tessler; 45 MGA | Michael Green Architecture; 49 Wesley Wollin; 52 Major J. S. Matthews, City of Vancouver Archives; 54 Oskar Leo Kaufmann; 55 Adolf Bereuter; 56 Richard Osbourne; 58 Jack Lindsay, City of Vancouver Archives; 60 MGA | Michael Green Architecture; 61 links Shigeru Ban Architects; 61 rechts Paul Alberts/Forestry Innovation Investment; 63 MGA | Michael Green Architecture; 64, 65 Ioana Marinescu; 66 Karakusevic Carson Architects/MGA | Michael Green Architecture; 67 oben Karakusevic Carson Architects; 67 unten MGA | Michael Green Architecture; 68 Karakusevic Carson Architects; 69 Karakusevic Carson Architects/MGA | Michael Green Architecture; 70 Tord-Rikard Söderström; 71 links Wingårdh Arkitektkontor/MGA | Michael Green Architecture; 71 rechts Tord-Rikard Söderström; 72 links Wingårdh Arkitektkontor/MGA | Michael Green Architecture (Zeichnungen); 72 rechts Johan Ardefors (Fotos); 73 MGA | Michael Green Architecture; 74 Tord-Rikard Söderström; 75 Wingårdh Arkitektkontor/MGA | Michael Green Architecture; 76 Pietro Savorelli; 77 oben Rossiprodi Associati/MGA | Michael Green Architecture; 77 unten Pietro Savorelli; 78 oben Rossiprodi Associati/MGA | Michael Green Architecture; 79 Acrangelo Del Piai; 80 MGA | Michael Green Architecture; 81 Pietro Savorelli; 82, 83, 84 oben Martin Kunze; 84 unten Architekturagentur Stuttgart/MGA | Michael Green Architecture; 85 oben Bernadette Grimmenstein; 85 unten Architekturagentur Stuttgart/MGA | Michael Green Architecture; 86 oben Martin Kunze (Fotos); 86 unten MGA | Michael Green Architecture (Zeichnung); 87, 88 oben Martin Kunze (Fotos); 88 unten MGA | Michael Green Architecture (Zeichnung); 89 Martin Kunze; 90 MGA | Michael Green Architecture; 91 Architekturagentur Stuttgart/MGA | Michael Green Architecture; 92 Martin Kunze; 94 Mikko Auerniitty; 95 links OOPEAA/MGA | Michael Green Architecture; 95 rechts Mikko Auerniitty; 96 OOPEAA/MGA | Michael Green Architecture; 97 oben Mikko Auerniitty (Fotos); 97 unten OOPEAA/MGA | Michael Green Architecture; 98 oben Jurha Pakkala; 98 unten MGA | Michael Green Architecture; 99 Mikko Auerniitty; 101 MGA | Michael Green Architecture; 102 Martin Tessler; 103 Latreille Delage Photography; 104 Perkins + Will/MGA | Michael Green Architecture; 105 oben John Boys (Fotos); 105 unten MGA | Michael Green Architecture; 106 oben MGA | Michael Green Architecture (Zeichnungen); 106 unten John Boys (Fotos); 107 links Latreille Delage Photography; 107 rechts Martin Tessler; 108, 109 Didier Boy de la Tour; 110, 111 Shigeru Ban Architects/MGA | Michael Green Architecture; 112 Shigeru Ban Architects; 113 Shigeru Ban Architects/MGA | Michael Green Architecture; 114 oben Shigeru Ban Architects (Fotos); 114 unten MGA | Michael Green Architecture (Zeichnungen); 115 Shigeru Ban Architects (Fotos); 115 unten MGA | Michael Green Architecture (Zeichnungen); 116 Shigeru Ban Architects/MGA | Michael Green Architecture; 117 Didier Boy de la Tour; 118 Brad Kahn; 119 links The Miller Hull Partnership/MGA | Michael Green Architecture (Zeichnung); 119 rechts Brad Kahn (Fotos); 120 The Miller Hull Partnership/MGA | Michael Green Architecture; 121 Brad Kahn; 122 links MGA | Michael Green Architecture (Zeichnungen); 122 John Stamets (Fotos); 123 Brad Kahn; 124 Ema Peters; 125 Ed White; 126 MGA | Michael Green Architecture; 127 Ema Peters;

176 | ANHANG

128 oben MGA | Michael Green Architecture (Zeichnungen); 128 unten Paul Alberts/Forestry Innovation Investment (Fotos); 129 oben MGA | Michael Green Architecture (Zeichnungen); 129 unten Paul Alberts/Forestry Innovation Investment (Fotos); 130 MGA | Michael Green Architecture; 131 oben MGA | Michael Green Architecture; 131 unten, 132, 133 Ema Peters; 135 MGA | Michael Green Architecture; 136 Giuseppe Micciché; 137, 138 Pool Architekten/MGA | Michael Green Architecture; 139 oben links Giuseppe Micciché; 139 oben rechts Pool Architekten; 139 unten Pool Architekten/MGA | Michael Green Architecture; 140 Giuseppe Micciché; 141 oben MGA | Michael Green Architecture; 141 unten Pool Architekten; 142, 143, 144 oben RADON photography/Norman Radon; 144 unten, 145 Architekten Hermann Kaufmann/MGA | Michael Green Architecture; 146 oben MGA | Michael Green Architecture (Zeichnung); 146 unten Norman A. Müller (Fotos); 147 oben MGA | Michael Green Architecture; 147 unten Architekten Hermann Kaufmann/MGA | Michael Green Architecture; 148 links Norman A. Müller (Fotos); 148 rechts MGA | Michael Green Architecture (Zeichnung); 149 oben Architekten Hermann Kaufmann (Fotos); 149 unten MGA | Michael Green Architecture (Zeichnung); 150, 151 RADON photography/Norman Radon; 152, 153 links Jack Hobhouse; 153 rechts, 154 oben Hawkins\Brown/MGA | Michael Green Architecture (Zeichnungen); 154 unten Norman A. Müller; 155 Norman A. Müller; 156 MGA | Michael Green Architecture; 157 oben Norman A. Müller (Fotos); 157 unten Hawkins\Brown/MGA | Michael Green Architecture (Zeichnung); 158 Marina Trifkovic; 159 MGA | Michael Green Architecture; 160 Artec Arkitekter/MGA | Michael Green Architecture; 161 oben Artec Arkitekter/MGA | Michael Green Architecture (Fotos); 161 unten MGA | Michael Green Architecture (Zeichnungen); 162 oben Morten Pedersen, Inviso; 162 Mitte MGA | Michael Green Architecture; 162 unten Artec Arkitekter/MGA | Michael Green Architecture; 163 Morten Pedersen, Inviso; 164 MGA | Michael Green Architecture; 165 Seagate Structures; 166 C. F. Møller; 167 MGA | Michael Green Architecture; 168 oben Tham & Videgård; 168 unten Arch. Rüdiger Lainer

Den genannten Bildgebern gilt unser besonderer Dank. Die Autoren haben sich nach bestem Wissen und Gewissen bemüht, die Herkunft aller Abbildungen zu recherchieren. Falls es unabsichtlich dabei zu Fehlern gekommen sein sollte, bitten wir dies zu entschuldigen und bitten um kurze Nachricht. Die Fehler werden in der nächsten Auflage der Publikation korrigiert.