Vielgeschossiger Holzbau im urbanen Raum
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Zuschnitt Attachment – Sonderthemen im Bereich Holz, Holzwerkstoff und Holzbau | Dezember 2008 | Euro 7 | isbn 978-3-902320-62-9 Vielgeschossiger Holzbau im urbanen Raum Dokumentation Forschungsprojekt 8+ proHolz Austria Einleitung Braucht Stadt Holz? Peter Krabbe Impressum Medieninhaber und Herausgeber proHolz Austria Arbeitsgemeinschaft der österreichischen Holzwirtschaft zur Förderung der Anwendung von Holz Obmann Dieter Kainz Geschäftsführer Georg Binder Projektleitung Alexander Eder proHolz Austria A-1011 Wien, Uraniastraße 4 T +43 (0)1 ⁄ 712 04 74 F +43 (0)1 ⁄ 713 10 18 info @ proholz.at www.proholz.at Redaktion: Franziska Leeb Lektorat: Esther Pirchner Gestaltung: Atelier Reinhard Gassner, Marcel Bachmann Druck: Höfle GmbH, Dornbirn gesetzt in Foundry Journal auf PhöniXmotion Preis Einzelheft Euro 7 Preis inkl. USt., exkl. Versand 1. Auflage 2008, 17.000 Stk. isbn 978-3-902320-62-9 issn 1814-3180 Copyright 2008 bei proHolz Austria und den Autoren. Die Publikation und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrecht lich geschützt. Jede Verwendung außerhalb der Grenzen des Urheberrechts ist ohne Zustimmung des Herausgebers unzulässig und strafbar. proHolz Austria und die Autoren sind bemüht, Informationen richtig und vollständig zu recherchieren bzw. wiederzugeben. Wir ersuchen jedoch um Verständnis, dass wir für den Inhalt keine Ge währ übernehmen können. Gedruckt auf pefc zertifizier tem Papier. pefc liefert den Nachweis, dass die eingesetzten Rohstoffe aus nachhaltiger Waldbewirtschaftung stammen. www.pefc.at DI Peter Krabbe geboren 1968 in Bielefeld Tischlerlehre und Zimmermannslehre in Vorarlberg htl für Holztechnik, Mödling Architekturstudium an der tu Wien und tu Graz 1997 bis 2006 Projektleiter in diversen Architekturbüros mit Schwerpunkt Holzbau Seit 2006 Projektleiter im Büro schluderarchitektur Seit 2007 Partner in der schluderarchitektur zt GesmbH Projektleiter 8+ 4 Geschosse Innsbruck⁄ A, Wohnhaus Schützenstraße, 2006 Architekt: Helmut Reitter, Innsbruck Wir Europäer sind städtische Menschen. Eine Untersuchung der europäischen Kommission von 1997 hält fest, dass 80 % von uns in Ballungsräumen, d. h. in Städten mit mindestens 10.000 Einwohnern leben. Tendenz steigend. Die Stadt ist ein wachsender, sich wandelnder, attraktiver, kulturell und wirtschaftlich bedeutsamer Raum. Diesen gilt es zu gestalten und dabei den Maßgaben des gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Lebens und der Herausforderung der ökologischen Entwicklung unserer Welt gleichermaßen zu entsprechen. Die Weiterentwicklung des urbanen Bauens mit Holz könnte ein Weg sein, dieser Idee eines kulturell interessanten, ökonomisch relevanten und ökologisch umsichtigen Städtebaus gerecht zu werden. Drei Faktoren, die sich neben anderen als besonders vorteilhaft erweisen, sollen hier angeführt sein: _ Vorfertigung Holzbauteile werden in immer größeren Elementen vorgefertigt und erlauben damit kurze Bauzeiten, trockene und saubere Baustellen in der Stadt, die nur einen Bruchteil der Lärmentwicklung von konventionellen Baustellen aufweisen. _ Flexibilität Holzgebäude lassen sich gut umbauen. Bei sich verändernden Nutzungsansprüchen können sie verhältnismäßig unkompliziert adaptiert werden, was die sinnvolle Nutzungsdauer der Gebäude verlängert. _ Ökologie-Bilanz Holz ist ein CO2-neutraler Baustoff, d. h. es speichert Kohlendioxyd, was sich positiv auf die Ökologie-Bilanz des Bauwerkes auswirkt – ein Faktor, der in Zukunft immer bedeutsamer wird. Der Holzbau in Europa hat sich in den letzten Jahren mehr und mehr in die Höhe entwickelt, was auch bedeutet, dass sich der Baustoff Holz in den Kernstädten nach und nach etabliert. 6 Geschosse Steinhausen⁄ CH, Mehrfamilienhaus Holzhausen, 2006 Architekten: Scheitlin-Syfrig + Partner Architekten AG, Luzern 7 Geschosse Berlin⁄ D, Wohnhaus Esmarchstraße, 2008 Architekten: kaden + klingbeil architekten, Berlin _ _ _ _ Die Machbarkeit eines Hochhauses in Holzbauweise sollte nicht nur in technischer Hinsicht untersucht, sondern es sollten auch die ökologischen und wirtschaftlichen Belange beleuchtet werden. Das vorliegende Forschungsprojekt stützt sich dabei im Wesentlichen auf vier Säulen: Entwicklung und Untersuchung eines städtisch geeigneten Hochhaustypus in Holzbauweise mit acht oder mehr Geschossen in Büronutzung Grundsätzliche Klärung der Machbarkeit in Bezug auf Tragwerk, Vorfertigung und Montage mit einem Schwerpunkt auf Brand- und Personenschutz Erstellung einer systematischen Stärken-SchwächenAnalyse mit Kostenanalyse zur Evaluierung des Typus inklusive einer Risikoanalyse des Projekts samt Versicherungsmodell Untersuchung der marktorientierten Positionierung des Typus in Bezug auf die ökonomische und ökologische Relevanz im städtischen Kontext im Sinne nachhaltiger Entwicklung. Im Herbst 2008 wurde das Forschungsprojekt 8+ abgeschlossen. Wir blicken also auf 16 Monate intensive Forschungsarbeit zurück. Die Erkenntnisse, die daraus gewonnen wurden, übertreffen sicherlich die ursprünglichen Erwartungen an das Projekt. Bei Projektstart haben wir nach einer Möglichkeit gesucht, im Bereich zwischen 8 und 12 Geschossen die Hochhausgrenze anzukratzen. Mittlerweile haben wir den Nachweis für 17 Geschosse in unterschiedlichen Konstruktionsvarianten erbracht und wir sind der Meinung, dass damit das Ende der Fahnenstange noch nicht erreicht ist. Eine weitere Bearbeitung des Themas wird also angesichts der Ergebnisse sinnvoll sein – nicht zuletzt, um einen kleinen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung unserer Städte zu leisten. 9 Geschosse London⁄ GB, Wohnhaus Murray Grove, 2008 Architekten: Waugh Thistleton Architects, London Seite 2 – 3 Einleitung Braucht Stadt Holz? Peter Krabbe Seite 4 – 5 Zum Projekt 8+ Theodor Zillner Erich Wiesner Seite 6 – 7 Interview Grenzerfahrungen mit einem Baustoff Franziska Leeb mit Michael Schluder Seite 8 – 11 Im Detail betrachtet Lothar Heinrich Seite 12 – 13 Deckenkonstruktionen Martin Teibinger und Franz Dolezal Seite 14 Brandschutz Frank Peter Seite 15 Ökologische Bewertung Adolf Merl Seite 16 Teurer und trotzdem wirtschaftlich! Michael Zangerl und Ulrich Forster Seite 17 – 19 Projektstudie Mexikoplatz Wien schluderarchitektur Seite 20 Projektdaten, -partner und Förderer zuschnitt attachment In Wien wurde bisher mit Holz nur vier- bis fünfgeschossig gebaut. In der Schweiz wurde 2006 ein Sechsgeschosser, in Berlin 2008 ein zentral gelegener Siebengeschosser errichtet. Nur wenige Kilometer vom Zentrum Londons entfernt steht seit heuer ein frei stehender neungeschossiger Wohnbau in Holzbauweise, das höchste Gebäude seiner Art. Der Eurocode 5 als Normenwerk schafft die Möglichkeit, solch hohe Gebäude zu errichten. Die gesetzliche Grundlage dafür müssen die örtlichen Bauordnungen schaffen. Seitdem in Österreich die oib-Richtlinien (April 2007) eine neue Basis für die Harmonisierung bautechnischer Vorschriften der einzelnen Bundesländer bilden, wird auch hierzulande die Diskussion über Geschosshöhen im Holzbau intensiver geführt. Das Forschungsprojekt 8+ ist ein österreichischer Beitrag zur Entwicklung des urbanen, mehrgeschossigen Holzbaus. Sein zentrales Thema ist die Frage, ob und in welchem Maße sich der Holzbau im Hochhausbau bewähren kann. 8+ untersucht Holzkonstruktionen mit acht oder mehr Geschossen. Die Startlinie von mindestens acht Geschossen ergibt sich aus dem Umstand, dass in Wien ab dem achten Geschoss die Hochhausgrenze erreicht ist. Ab dieser Höhe gelten in der Wiener Bauordnung spezielle Regeln. Die Einflüsse von Wind- und Erdbebenkräften bestimmen dabei die Konstruktion maßgeblich. Referenzprojekte gab es bei Projektstart keine, auch waren keine tiefer gehenden Untersuchungen zum Thema zu finden. Uns Projektinitiatoren erschien es daher unerlässlich, ein Expertenteam aus allen maßgeblichen Disziplinen zusammenzustellen, um das Thema aus möglichst vielen Blickwinkeln zu überprüfen. 2 3 Einleitung Inhalt Inhalt Zum Projekt 8+ Österreich liegt im Innovations- und Technologiefeld „Nachhaltige Gebäude“ weltweit an der Spitze: „Haus der Zukunft“ zählt europaweit zu den erfolgreichsten Forschungs- und Technologieprogrammen im Bereich nachhaltiges Bauen und Wohnen. Insgesamt wurden seit 1999 in diesem Programm knapp 250 Projekte mit dem Anliegen gefördert, Technologien für höchst energieeffiziente Gebäude mit nachwachsenden Bau- und Dämmstoffen zu entwickeln. Das Programm löste Entwicklungen aus, die Österreich zur führenden Nation im Bereich der Passivhausbauweise, der Effizienztechnologien und der ökologischen Baumaterialien machten. Derzeit wird der nächste Schritt gesetzt: Im neuen Forschungs- und Technologieprogramm „Haus der Zukunft plus“ soll unter anderem die technologische Basis der energieeffizienten Gebäude weiterentwickelt werden, um Null-Energie- und sogar Plus-Energie-Bauweisen zu ermöglichen und zu demonstrieren, dass dies auch mit ökologischen Baumaterialien realisierbar ist. Ziel ist, dass im Jahr 2020 zahlreiche Wohn- und Bürogebäude sowie Nutzbauten als Energieproduzenten fungieren und über geringeren Ressourcenbedarf beim Bau mit einer insgesamt positiven Energiebilanz über den gesamten Lebenszyklus zur Verbesserung der Klimasituation beitragen. Die im vorgestellten Projekt untersuchten Möglichkeiten eines vielgeschossigen Holzbaus scheinen eine attraktive Variante, um dem ökologischen Baustoff Holz auch im urbanen Bereich einen größeren Stellenwert einzuräumen. In diesem Sinne ist dem Büro schluderarchitektur und dem Projektleiter, DI Krabbe, zu den bisher vorliegenden Ergebnissen und dem gezeigten Engagement in diesem Themenfeld zu gratulieren und viel Erfolg für die hoffentlich kommende Projekteinreichung eines entsprechenden Demonstrationsprojektes zu wünschen. Theodor Zillner Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie Abteilung Energie- und Umwelttechnologien 68 40,8 71 68 40,8 68 Holz hat das Potenzial, einen substanziellen Beitrag zur Ökologisierung der Bauwirtschaft und zur Eindämmung des Treibhauseffektes zu leisten. Dazu muss es gelingen, den Marktanteil von Holz im Baugeschehen entsprechend zu steigern. Schlüssel dazu sind holzadäquate Baunormen, die wir nur erhalten werden, wenn wir Politik und Behörden von den Vorzügen unseres Rohstoffs überzeugen können. Gleichzeitig gilt es aber auch, in die verstärkte Ausbildung von Architekten, Ingenieuren und Planern sowie in entsprechende Forschungstätigkeit zu investieren. Für unsere Branche schlummert ein beträchtliches zukünftiges Wachstumsfeld im urbanen Bereich. Die Herausforderung des Forschungsprojektes 8+ lautete, in konstruktiver, ökologischer und ökonomischer Sicht die Möglichkeiten des vielgeschossigen Holzbaus auszuloten. Zwanzig Geschosse in Holzkonstruktion sind aus technischer Sicht möglich, wiewohl aus wirtschaftlichen Gründen noch Grenzen gesetzt sind, wie wir aus den aktuellen Ergebnissen interdisziplinärer Zusammenarbeit wissen. Für die Holzindustrie bedeutet dies einen weiteren Schritt in die Zukunft des modernen Holzbaus, und es war ihr daher eine Selbstverständlichkeit, das Projekt zu unterstützen und in den eigenen Kreisen zu promoten. Mit der Dokumentation des Forschungsprojektes 8+ liegt ein überzeugendes Argumentarium für den Holzbau und damit auch für eine produktneutrale Ausschreibung bei Großprojekten vor. Es zeigt die Potenziale des vielgeschossigen Holzbaus auf, die in der Praxis längst nicht ausgeschöpft sind. Der Fachverband der Holzindustrie Österreichs dankt dem Projektteam 8+ für sein Engagement im Bereich des konstruktiven Holzbaus. Nächste Forschungsschritte werden sicher folgen. Dr. Erich Wiesner Obmann des Fachverbands der Holzindustrie Österreichs und Vorstandsmitglied von cei-Bois, Zentralverband der Europäischen Holzindustrie 68 68 68 zum Projekt 8+ 4 5 zuschnitt attachment Grundriss Regelgeschoss: Alle Nebenfunktionen sind außen angeordnet. Die Einfachheit des Typus ermöglicht gute Vergleichswerte. Ausgangspunkte für die Typenentwicklung 8+: _ Bürogebäude _ 700 bis 1000 m2 Grundfläche⁄ Geschoss _ maximal flexibler Grundriss _ größtmögliche Stützenfreiheit _ ökonomisches statisches System _ beste Evakuierbarkeit des Gebäudes Interview Grenzerfahrungen mit einem Baustoff Architekt Michael Schluder erläutert im Gespräch mit Franziska Leeb, warum ihn das Hochbauen mit Holz reizt, warum er das Forschungsprojekt 8+ gestartet hat und welche Erkenntnisse daraus gewonnen wurden. FL: Was bewegt einen Architekten, der nicht unbedingt zur Riege der hartgesottenen „Holzbauer“ zählt, dazu, ein Forschungsprojekt zum Thema Hochhaus in Holzkonstruktion zu initiieren? MS: Vielleicht auch die Neugier, aber sicher die Suche nach der Ausnutzbarkeit und dem tatsächlichen Potenzial eines aus heutiger Sicht unterbewerteten Werkstoffes. Die Unwissenheit über das brachliegende Potenzial von Holz ist groß, und daher braucht es verstärkt die Forschung in interdisziplinären Teams, um diese Reservoirs freizulegen. Nehmen wir doch den Werkstoff Glas, der zu meiner Studienzeit eigentlich nur als Fenstermaterial herangezogen wurde, und nun unabhängig von seinen Eigenschaften als zerbrechlicher, transparenter und bruchgefährdeter Werkstoff konstruktiv eingesetzt wird. Ziel unseres Initiativprojektes 8+ soll auch die Widerlegung der alten Vorurteile sein – und was erregt mehr Aufsehen, als wenn wir nun den Nachweis erbringen können, dass ein zwanziggeschossiges Gebäude in reiner Holzkonstruktion möglich ist? Holz ist in vielerlei Hinsicht ein sehr zukunftsorientierter Baustoff, der noch ein starkes Ausbaupotenzial – vor allem auch im urbanen Bereich – besitzt. Und daher ist es auch naheliegend, dass wir als Wiener Architekturbüro uns die Analyse des Baustoffes hinsichtlich seines Einsatzes in der Stadt vornehmen. Welche Art von Projekten haben Sie bisher schon in Holz gebaut? Unser Büro hat im Lauf der Zeit eine Reihe von Projekten – vor allem im urbanen Raum – realisiert. Darunter – noch mit meinem ehemaligen Partner Hanns Kastner – die Entwicklung für ein modulares System von Kindergärten für die Stadt Wien, das als ein- und zweigeschossige Aneinanderkettung von Raumzellen an drei Standorten ausgeführt wurde. Die Einsatzmöglichkeiten von Holz waren durch unsere Bürostandorte in Wien und Berlin sicher eingeschränkt. Sie wurden jedoch in Wien durch die Bauordnungsnovelle verbessert, und dadurch steigen die Möglichkeiten im Bauen mit Holz sowie die Nachfrage. Seit 2006 ist mit Peter Krabbe unser Büro durch einen mit hoher Werkstoffkompetenz und Erfahrung im Bauen mit Holz ausgestatteten Partner verstärkt worden. Ein Bürohaus ist ja nicht unbedingt ein typisches Anwendungsbeispiel für den Holzbau. Warum wickeln Sie Ihr aktuelles Forschungsprojekt dennoch ausgerechnet anhand eines Bürohochhauses ab? Das Bürohochhaus ist eine klassische Bebauungsform der Kernstadt. Kein Bauwerk suggeriert so gut den Willen des Fortschritts und einer prosperierenden Wirtschaft wie ein Büroturm – gepaart mit Gedanken in Richtung einer Ökologisierung der Stadt kann das schon Fantasien erzeugen. Für das Forschungsprojekt war diese Funktion auch insofern notwendig, als ein rigides, reduziertes Schema, wie es im Bürohausbau Standard ist, leichter mit herkömmlichen Konstruktionen und Projekten vergleichbar ist. Wen haben Sie sich als Projektpartner ins Boot geholt? Man kann das ganze Projektteam als Kreis mit mehreren Ringen betrachten. Im Zentrum steht das Kernteam mit uns als Ideenfinder für die Forschungsfrage – Peter Krabbe hat dabei die Projektleitung übernommen, Wolfgang Winter und sein Team die Statik und Frank Peter den Brandschutz. Um dieses Kernteam ist ein Ring mit weiteren Partnern angeordnet, die gewichtige Fragen zu beantworten haben. Zu diesen Partnern gehören die Holzforschung Austria mit Peter Schober und Martin Teibinger, das Bauingenieurbüro Vasko + Partner mit Lothar Heinrich sowie das Holzbauunternehmen wiehag mit Alfons Brunauer und die Firma Rhomberg Bau, die an der Schnittstelle von Development und Realisierung stehen. Im äußersten Ring stehen uns einige Spezialisten mit Expertisen zur Seite. Anzuführen sind dabei arsenal research mit Anita Preisler und Patrice Pinel für die energetische Untersuchung, pe International mit Adolf Merl für die ökologische Betrachtung und die uniqa mit Oliver Weghaupt und Alexander Huter, die eine Risikobewertung des Projekts vornehmen. Zusammengefasst ergibt sich so eine ganzheitliche Betrachtung des Themas, die für die weiteren Schritte in Richtung Realisierung unabdingbar ist. Zuerst wurden die Konstruktionsvarianten durch die tu Wien entwickelt, statisch auf ihre Standfestigkeit und auf die Wind- und Erdbebenbeanspruchung untersucht. Danach gingen wir an die Bearbeitung der weiteren Ziele. Vor allem wurde unter den heute geltenden Kosten das ausgewählte System der zwanzig Geschosse durch die Firmen Rhomberg als Entwickler und wiehag als Produzent überprüft und kalkuliert. Das brachte uns zum vorliegenden Ergebnis – der Einsatzbereich von Holz kann und muss weiterverfolgt werden! Ich glaube, wir haben mit diesem Vorstoß eine Vielzahl von konkreten Themen aufgezeigt, die nun in einer Realisierung angewandt werden sollen. Wie fiel die Untersuchung der Kosten im Vergleich zu konventionellen Hochhauskonstruktionen aus? Diese Frage ist vor allem abhängig vom Anwendungsgebiet, vom Standort. Nach den Berechnungen liegen wir in Österreich mit der reinen Tragkonstruktion einige Prozent über den heute geltenden, vergleichbaren Herstellungskosten. Man muss aber bedenken, dass der Vergleich zu den dem Konkurrenzdruck ausgesetzten traditionellen Baustoffen schwer zu führen ist und auch hier in der konkreten Anwendung noch Veränderungen zu erwarten sind. Sicher kann davon ausgegangen werden, dass durch die steigenden Energiekosten für die Produktion anderer Baustoffe im Holz noch ein weiterer Vorteil schlummert. Nachdem wir aber nun das Ergebnis haben und die Einsatztauglichkeit von Holz im Hochhausbau bestätigt haben, ist nun gewiss, dass in Hinkunft weltweit ein weiterer Baustoff in die Gegenüberstellungen hinsichtlich Energieaufwand, Transportkosten und Montagezeit mit einbezogen werden sollte. Was ist nach heutigem Forschungsstand also möglich – wo liegen die Potenziale? Untersucht worden sind zwanzig Geschosse. Ergeben hat sich diese Geschosszahl aus Parametern, die wir im Laufe des Projekts festgesetzt haben. Diese zwanzig Geschosse sind in technischer Hinsicht Haben Sie das Projekt im Hinblick auf einen bestimmten Standort bearbeitet? Ich finde, dass Österreich als drittgrößter Holzexporteur der Welt und Land mit Holzbautradition geradezu die Verpflichtung zum globalen Transfer von konstruktivem Wissen und gestalterischer Kompetenz im Holzbau hat. Daher soll unser Projekt grundsätzlich weltweit einsetzbar sein. Der Standort Österreich wurde dabei natürlich mit einbezogen. Sie haben ein Schaubild angefertigt, das das von Ihnen entwickelte Holzhochhaus in einer realen Gegend neben der Wiener Reichsbrücke zeigt. Wie kam es zu dieser Wahl? In Wien ist das ein richtiger Platz für dieses Projekt. Uns ist die städtebauliche Problemstellung des Wiener Hafens geläufig. Die derzeit fehlende Anbindung der zu Fuß ankommenden Passagiere an die Lassallestraße und die dort befindliche u-Bahn-Station könnten mit einer massiven dreistöckigen Basiskonstruktion als Passage und überdachtem Markt die Basis für einen oder besser noch mehrere Bürotürme in leichter Holzkonstruktion bilden. So könnte ich mir an einem neuralgischen Standort werkstoffspezifisch – als Hybrid – den richtigen Einsatz vorstellen. Welche konkreten Punkte sind in einem nächsten Schritt noch zu klären? Wir müssen als nächste Schritte auf der einen Seite einen Weg suchen, um mit unseren Ergebnissen in die Normen Eingang zu finden, und auf der anderen Seite die reale Umsetzung mit Entwicklern und Produzenten weiterführen. Die Auswahl von Partnern, die in mehrerlei Hinsicht Spezialisten für den Werkstoff Holz sind, erlaubt uns beim derzeitigen Forschungsauftrag, einen konzentrierten Fokus auf das Material zu legen. Bei den weiterführenden Überlegungen wird es sicher notwendig werden, mit weiteren kompetenten Partnern aus der Bauindustrie im Hinblick auf die reale Umsetzung neue Produkte zu entwickeln. Erste Gespräche dazu gibt es bereits. DI Michael Schluder Geboren 1956 in Wien Architekturstudium an der tu Wien Ziviltechniker seit 1991 1983 – 87 Arbeiten in Italien und Frankreich 1988 – 2002 Architekturbüro Schluder⁄ Kastner, Wien 2002 – 07 schluderarchitektur Seit 2007 schluderarchitektur zt GmbH Auszeichnung Wiener Holzbaupreis wienwood 05 für das Kindertagesheim Schrebergasse 6 7 Interview Apropos Fassade: Welche Besonderheiten ergeben sich im Hinblick auf die Gebäudehülle bei einem Holzhochhaus? Ist es Ihnen wichtig, das Holz außen zu zeigen? Unserer Überlegung nach wird die Holzkonstruktion nicht nur aus statischer, sondern auch aus bauphysikalischer Sicht in die Fassadenebene gesetzt, um das Dämmpotenzial von Holz auch wirksam zu machen. Somit wird auch ein Großteil der Fassadenkosten von der notwendigen Struktur übernommen. Holz wird dadurch von außen sichtbar, auch wenn es zum Schutz der Oberfläche in unserem Projekt mit Glas abgedeckt wird. Die Ein- bzw. Zweischaligkeit der Gebäudehülle bringt uns die Möglichkeit, Passivhausstandard zu erreichen. Welche Problemstellungen wurden im Zuge des Forschungsprojektes evident? Überraschende neue Fragen hat das Projekt eigentlich keine zutage gebracht. Die zu erwartenden Probleme standen im Vorhinein fest. Als Beispiel: Wir wissen natürlich, dass Holz brennt. Wir wissen aber auch sehr genau, wie es sich im Brandfall verhält, und vor allem, wie schnell oder besser, wie konstant langsam es abbrennt. Es ist somit ein kalkulierbares Risiko. Als Vorteil hat sich ergeben, dass die großen Querschnitte der Stützen sich im Brandfall sehr günstig verhalten. Das Verhältnis von Gesamtquerschnitt zu abgebrannter Randfläche ist gering und die restliche Holzkonstruktion bleibt tragfähig. Wenig überraschend ist auch das Verhalten im Erdbebenfall. Die Konstruktion hat in sich eine gewisse Beweglichkeit, durch die die Schubkräfte gedämmt werden. Die Veränderungen bleiben jedoch innerhalb der vom Eurocode festgelegten Toleranzen. Erdbebenkräfte können infolge dieser Beweglichkeit ihre zerstörerische Energie nicht entfalten. Die Gesamtkonstruktion verhält sich also infolge von Erdbebeneinwirkungen sehr günstig. Auch die Knotenpunkte der Konstruktion waren von vornherein ein wichtiges Thema, das es zu bearbeiten galt. Bei all den sich ergebenden Problemstellungen gilt aber: Die Themen müssen detailliert weiterbearbeitet werden, die Lösungen sind aber konzeptuell da. zuschnitt attachment und in einem ökonomisch sinnvollen Rahmen realisierbar. Was darüber hinaus möglich ist, können wir nur vermuten. Als Limit könnte man beispielsweise die höchsten Bäume der Welt heranziehen – da ragen in den nordamerikanischen Redwood Forests Stämme bis zu 120 m in den Himmel! Was die Potenziale angeht, lässt sich die Sache in drei Schlagworten, die Wolfgang Winter geprägt hat, zusammenfassen: light – fast – clean. „Light“, weil wir einen gut bearbeitbaren, leichten Baustoff haben. Es ist beispielsweise die gesamte hölzerne Rohbaukonstruktion genau gleich schwer wie der teilweise mineralische Deckenaufbau der Konstruktion. „Fast“, weil die Bauzeiten sehr kurz sind. Der hohe Vorfertigungsgrad der Elemente garantiert kürzeste Montagezeiten bei einer komplett trockenen Baustelle. „Clean“ steht für die ökologische Komponente des Baustoffes und die gute Recycelfähigkeit. Was ich noch hinzufügen möchte, ist die gute Wärmedämmeigenschaft des Materials. Für 8+ bedeutet das, dass wir für das Hochhaus bis zu 30 % weniger in die Fassade investieren müssen. Im Detail betrachtet Lothar Heinrich In Form einer Due-Diligence-Prüfung hat das Ingenieurbüro Vasko + Partner das Forschungsprojekt 8+ hinsichtlich seiner Stärken und Schwächen analysiert. Forschungsansatz Moderner Holzbau zeigt sich in weitgespannten Hallentragwerken, Brückenbauten mit intelligenten Tragwerken, symmetrischen und frei räumlichen Dachtragwerken. Der konstruktive Hochbau erreicht aktuell neun Geschosse. Das Projekt 8+ untersucht die Machbarkeit des konstruktiven Holzhochbaus bis zwanzig Geschosse. Die Anwendung modernen Holzbaus wird damit wesentlich erweitert. Ausgangssituation 8+ ist ein Projekt, das weltweit realisiert werden kann. Die holzspezifischen Parameter hinsichtlich Brandschutz und Einwirkungen aus Erdbeben und Wind zur vergleichenden Analyse zu Beton und Stahl basieren auf eu-Normen, anerkannten Richtlinien, dem Stand der Wissenschaft und Technik, Erkenntnissen aus ausgeführten Bauten und im Wissen um die traditionelle Holzbaukunst. Kostenparameter basieren auf österreichischem Kostenniveau als Referenzmarke. Diagonale Rahmenscheibengittersystem Der festgelegte Grundrisstypus wurde innerhalb verschiedener Tragsysteme untersucht. _ _ _ _ _ _ _ _ Lösungsansätze Grundgedanke ist die Errichtung eines Gebäudes mit zwanzig Stockwerken zur Gänze in Holz als ausschließlich tragendes Element für Stützung, Ebenen, Aussteifung, Stiegen und Aufzugsschächte. Fassade und Innenausbau sind Materialien wie Glas und Leichtbaustoffen in durchaus konventioneller Bauweise zugeordnet. Die Lösungsansätze für den Brandschutz sind vielfältig: Holzqualität behandeltes Holz Holzquerschnitte Rauchmelder Sprinklerung Evakuierungsgeschosse verkürzte Fluchtwege Evakuierungsmaßnahmen in den einzelnen Geschossen Kurbelviereck Auermann Das Prinzip Auermann ist eine geometrische Netzstruktur, die bei Bedarf lokal verstärkt werden kann. Besonders im Hinblick auf Erdbebensicherheit ist dieses System gut geeignet. zuschnitt attachment In allen statischen Modellen ist die Knotenausbildung der Fassadenstäbe der statisch und auch wirtschaftlich bestimmende Bauteil des Systems. Das Rahmenscheibengittersystem hat nur Vertikale und Horizontale und nimmt horizontale Lasten über die Knotenmomente gleich einem Vierendeelträger auf. Es sind daher die Knoten steif mit Knotenblechen und hochpräzise auszubilden. Das Kurbelviereck ist aus einem Diagonalverband durch Versatz der Schnittpunkte entstanden. Architektonisch sehr ansprechend, muss der Versatz der Schnittpunkte durch einen aufwendigen Knoten statisch wirksam gemacht werden. Das Prinzip Auermann ist ein Diagonalverband, der sich geometrisch zu einem Netz verdichtet. Die Aussteifung und das System sind statisch einwandfrei gegeben. Das Prinzip Auermann hat große Kapazität gegen Erdbeben. Zurzeit wird im Bauingenieurbüro Vasko + Partner ein sehr einfacher Knoten im Zusammenhang mit Materialoptimierung entwickelt. Die Diagonale ist konstruktiver Minimalismus durch Verwendung von bloß statisch erforderlichen Diagonalen, bemessen nach den äußeren Einwirkungen Wind oder Erdbeben. Es kann der noch in Entwicklung stehende Auermannknoten verwendet werden. Allen Systemen ist ein hoher Vorfertigungsgrad bei wenigen Elementen gemeinsam. Dies ist nicht nur eine natürliche Eigenschaft des modernen Holzbaus, sondern es hat auch Tradition. 8 9 Im Detail betrachtet _ _ _ _ Statische Modelle Aus den untersuchten Grundrisstypen wurde ein Rechtecktyp mit Fassadenkorsett zur Auswertung ausgewählt. Seine Abmessungen von 18 m Breite, 45 m Länge und einer Höhe von 75 m entsprechen ungefähr dem Wiener Ringturm, wobei dieser mit 14,5 m Breite schlanker ist. Das Fassadenkorsett mit den Decken übernimmt die Aussteifung, sodass Schächte, Stiegenhäuser und Aufzüge frei im Grundriss angeordnet werden können. Die Kapazität der Aussteifung über die Haut ist ungleich größer als die über Kerne. Untersucht wurden vier Konstruktionen der aussteifenden Fassade, die zur Unterscheidung wie folgt benannt wurden: Rahmenscheibengittersystem Kurbelviereck Auermann Diagonale Analyse der Stärken, Schwächen und Chancen Stärken _ Ökologie: nachwachsender Rohstoff, Nachhaltigkeit, Lebenszyklus _ Im Vergleich zu Beton und Stahl relativ zum Querschnitt geringeres Gewicht _ Trockene und rasche Bauzeit _ Bauphysikalische Vorteile gegenüber Beton und Stahl Schwächen _ Widerstand gegen das Bauen mit Holz ist nach wie vor vorhanden, da es zu wenig Aufklärung und einen allgemein geringen Wissensstand über den Holzbau gibt _ Die Erfüllung behördlicher Auflagen, die dem modernen Holzhausbau nicht mehr entsprechen, ist schwierig _ Für eine nachhaltige Verwendung und lange Lebensdauer sind die Klimaeinflüsse zu berücksichtigen, die Holzkonstruktion ist mit einer adäquaten Fassade zu kombinieren. Mögliche Fassadengestaltung für das Prinzip Auermann Die kleinste Konstruktionseinheit des modularen Haupttragsystems Chancen Im Lebenszyklus und ökologisch betrachtet ist Holz jener Rohstoff, der zum Bauen am besten zu nutzen ist. Die Investitionskosten sind im Vergleich zu anderen Baumaterialien mit dem globalen Vergleichsindikator, der sich im Rahmen von 20 % bis 120 % zu den in der Studie angenommenen österreichischen Preisen bewegt, und den örtlichen Ressourcen zu messen und zu ermitteln. Das Deckensystem ist sehr leicht (ca. 250 kg⁄ m2 Eigengewicht) ausgeführt; die Gesamtbelastung auf die Konstruktion ist im Verhältnis zum Massivbau relativ gering. _ _ _ Das Fassadensystem ist – dem Gebäudekonzept entsprechend – modular aufgebaut. Der hohe Konstruktionsanteil in der Fassade reduziert die Fassadenkosten. Erforderliche Entwicklungsarbeit Eigenschaften von behandeltem Holz Kompositionswerkstoffe mit Holz Verbindungs- und Fügetechnik Bauordnungen auf Grund neuer Entwicklungen im Holzhochbau _ Erdbebenversuche wie zum Beispiel in Japan _ _ _ _ Erkenntnisgewinn und Ausblick Die Errichtung eines zwanzigstöckigen Hauses mit Holz als ausschließlich tragendem Element ist möglich. Bei rationalem Planen und Investieren kann dem Holzhochbau ein weites Feld erschlossen werden, auch wenn das Höhenpotenzial nicht völlig ausgeschöpft wird. 10 11 Im Detail betrachtet _ _ _ Erdbeben Die äußeren Einwirkungen auf jedes Gebäude sind Wind und Erdbeben. Es gibt Zonen ohne Erdbeben, aber mit hohen Windgeschwindigkeiten und Zonen mit großen Erdbebenlasten. Die Höhe eines Holzhauses wird neben architektonischen und Investitionsüberlegungen im Wesentlichen von der wirtschaftlichen Optimierung des Tragwerks abhängig sein. Im Forschungsprojekt 8+ wurde eine Maximalhöhe von 75 Metern untersucht. Es stellte sich heraus, dass in Gebieten mit hohen Windgeschwindigkeiten bei dieser Gebäudehöhe das Risiko minimiert ist. In schweren Erdbebengebieten sind bei der Festlegung der möglichen Höhen die jeweils auftretenden seismischen Kräfte zu berücksichtigen. Aus der Dokumentation historischer Erdbeben weiß man jedenfalls, dass Holzbauten besonders erdbebensicher sind. Erdbebensicheres Bauen ist mit Leitprinzipien verbunden: Konstruktive Einfachheit Regelmäßigkeit, Symmetrie und Redundanz Bidirektionale Beanspruchbarkeit (Widerstand) und Steifigkeit Torsionsbeanspruchbarkeit und Torsionssteifigkeit Scheibenwirkung der Decken auf Geschossebene Ausreichende Gründung Lothar Heinrich geboren 1943 ist im Ingenieurbüro Vasko + Partner seit 32 Jahren in Entwurf und Ausführung als Tragwerksplaner tätig zuschnitt attachment Rechenmethoden Die heutigen Rechenmethoden erlauben materialiengerechte und optimierte Ergebnisse in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht. Das wesentliche Element, um ein Tragwerk bestens zu gestalten, ist das konstruktive. Gleichzeitig ist es der Prüfstand sowohl von Material als auch von neuen Konstruktionen. Die Rechner bleiben Werkzeug. Hier liegen die großen Chancen in den waldreichen Gegenden der Erde, von denen es noch genug Transferpotenzial in waldarme Gebiete gibt. Die Momentaufnahme der Kosten im Vergleich zu Beton und Stahl verzerrt das Verhältnis, da die globale Preisentwicklung eine Steigerung bei Stahl und Beton zeigt, Holz hingegen zukünftig vergleichsweise billiger sein wird. Deckenkonstruktionen Martin Teibinger und Franz Dolezal Anforderungen An die Trenndeckenkonstruktionen wurden seitens des Projektteams folgende Anforderungen gestellt: Brandschutz Die Decken bei Hochäusern müssen entsprechend den baugesetzlichen Vorgaben einen Feuerwiderstand von rei 90 aufweisen und aus Baustoffen der Euroklasse des Brandverhaltens mindestens a2 bestehen [1]. Da die Tragstruktur aus brennbaren Baustoffen errichtet werden soll, wurde im Brandschutzkonzept festgelegt, dass keine Hohlräume vorhanden sein dürfen und die Holzkonstruktion sichtbar ohne zusätzliche Beplankungen bzw. abgehängte Unterdecke ausgeführt wird. Schallschutz Die Anforderungen an den Schallschutz werden für Österreich in der önorm b 8115-2 [2] geregelt. Für Trennbauteile ergeben sich folgende Anforderungen: Bezüglich des Luftschallschutzes von Trenndecken in Gebäuden zwischen Aufenthaltsräumen unterschiedlicher Nutzungseinheiten ist eine bewertete Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w von mindestens 55 dB einzuhalten. Diese Anforderung des Luftschallschutzes ist mit den üblichen Holzdeckensystemen, die auch den geforderten Trittschallschutz aufweisen, gewöhnlich leicht zu erreichen. Der Trittschallschutz wird durch den höchstzulässigen bewerteten Standard-Trittschallpegel L’nT,w charakterisiert. Zu Aufenthaltsräumen aus Räumen angrenzender Nutzungseinheiten darf dieser maximal 48 dB betragen. Diese Anforderungen können sowohl von Holzrahmenbau- als auch von Massivholzdecken erfüllt werden. Ein Bauteilkatalog mit nachweisfreien Konstruktionen steht unter www.dataholz.com [3] kostenlos zur Verfügung. Flächengewicht Von den Statikern wurde ein maximales Flächengewicht der Decke mit 250 kg⁄ m2 festgelegt. Sonstiges Wie generell für den Bürobau üblich, ist für die Installationsführung ein Doppelboden auszubilden. Zusätzlich legte das Projektteam fest, dass die Vorteile des Holzbaus hinsichtlich trockener Bauweise grundsätzlich einzuhalten sind. Dies schließt sowohl Holz-Beton-Verbunddecken als auch einen Nassestrich aus. Bauakustisch optimierte Deckenkonstruktionen Gegenüber schweren, biegesteifen mineralischen Konstruktionen, bei denen der Schallschutz durch die Bauteilmasse bewerkstelligt wird, sind die akustischen Eigenschaften von Holzkonstruktionen wesentlich schwieriger abschätzbar. Bei Massivholzelementen übernimmt eine massive Platte die tragende Rolle, deren Einbruch der Schalldämmung im Bereich der Koinzidenz-Grenzfrequenz bei üblichen Konstruktionsstärken im Bereich von 250 bis 500 Hz zu finden ist [4]. Eine akustische Kompensation im Bauteil ist hier erforderlich. Im Holzbau setzen sich die Bauteile daher aus mehreren Schichten zusammen. Während die Schalldämmung einschaliger Bauteile nur auf ihrer Masse und Biegesteifigkeit beruht, können im Holzbau durch mehrschalige Konstruktionen mit entkoppelten Schalen und Hohlraumdämmstoffen gleiche Schalldämmwerte bei wesentlich geringeren Massen erreicht werden [5]. Brettsperrholz mit Estrich Deckenvariante 1 200 mm Doppelboden Nortec 60 mm Zementestrich Trennschicht 28 mm Floorrock hp30-2 50 mm Splittschüttung, Schüttdichte rd. 1300 kg⁄ m2 162 mm Brettsperrholz Brettsperrholz mit Trockenestrich Deckenvariante 2 200 mm Doppelboden Nortec 25 mm Rigidur Estrichelement 29 mm Floorrock hp30-1 50 mm Splittschüttung 4⁄ 8 162 mm Brettsperrholz Deckenkonstruktionen Nr. Tragstruktur 1 2 3 4 Brettsperrholz mit Estrich Brettsperrholz mit Trockenestrich Betondecke Holz-Beton-Verbunddecke Spannweite [m] 4,5 4,5 7,5 7,5 DI Dr. Martin Teibinger Studium der Holzwirtschaft an der Universität für Bodenkultur Wien 2004 Promotion an der tu Wien Seit 1996 Mitarbeiter der Holzforschung Austria, seit 2001 stellvertretender Abteilungsleiter „Bauwesen“ DI Franz Dolezal ist Mitarbeiter im Modul Bauphysik der Holzforschung Austria, Schwerpunkt Bauakustik Flächengewicht [kg⁄ m2] 325 240 410 430 Bauteilhöhe [mm] 500 466 360 500 Ln,w [dB] < 42 < 43 47 46 Mögliche Deckenvarianten in Abhängigkeit von der Spannweite Konstruktive Lösungen Für den Bürobau mit Doppelboden ergeben sich die in der nebenstehenden Tabelle angeführten Deckenkonstruktionen. Aufgrund der vom Projektteam festgelegten Vorgabe hinsichtlich des Flächengewichtes reduziert sich die Auswahl für das vorliegende Projekt auf Variante 2. Optimierungsmaßnahmen sind durch schallschutztechnische Prüfungen möglich. Betondecke Deckenvariante 3 200 mm Doppelboden Nortec 160 mm Beton Holz-Beton-Verbunddecke Deckenvariante 4 200 mm Doppelboden Nortec 140 mm Beton 160 mm Brettsperrholz 12 13 Literatur [1] www.ris.bka.gv.at [2] önorm b 8115-2: Schallschutz und Raumakustik im Hochbau – Teil 2: Anforderungen an den Schallschutz, Österreichisches Normungsinstitut 2002. [3] www.dataholz.com [4] Bednar, T., Vodicka, M., Dreyer, J.: Entwicklungen im mehrgeschossigen Holzbau am Beispiel des Schallschutzes der Trenndecken. Jahrestagung der öpg-fa Akustik, Graz 2000. [5] Holtz, F.: Schalldämmende Holzbalken- und Brettstapeldecken. Informationsdienst Holz: Reihe 3, Teil 3, Folge 3, Rosenheim 1999. zuschnitt attachment Schalltechnisch funktionieren mehrschalige Bauteile nach dem Feder-Masse-Prinzip. Dabei sind zwei Schalen über eine „Feder“ miteinander verbunden. Betrachtet man hier eine Geschossdecke, so stellen die Rohdecke und der Estrich die jeweiligen Schalen mit entsprechender flächenbezogener Masse m’ und die Trittschalldämmung dazwischen mit ihrer dynamischen Steifigkeit s’ die Feder dar. Durch Schallanregung kann nun dieses System zum Schwingen gebracht werden, wobei besonders bei der Resonanzfrequenz, welche durch m’ der Schalen und s’ der Feder definiert wird, die schalldämmenden Eigenschaften am schlechtes ten sind. Deshalb wird versucht, die Resonanzfrequenz möglichst weit in den unteren, bauakustisch weniger relevanten Frequenzbe reich unter 50 Hz zu verschieben. Akustisch am günstigsten wirken sich demnach zwei möglichst schwere Schalen (Rohdecke und Estrich) und eine möglichst weiche Trittschalldämmplatte aus. In der Praxis sind der bauakustischen Opti mierung baupraktische Grenzen gesetzt, die in erster Linie bei der erforderlichen Stabilität der Trittschalldämmung zu suchen sind. Brandschutz Frank Peter Das im Projekt 8+ behandelte Gebäude unterscheidet sich von den bestehenden Hochhäusern insbesondere durch die Verwendung von Holz für Tragkonstruktion, Wände und Decken. Die Schutzziele sind, der Gefährdung von Leben und Gesundheit von Personen vorzubeugen (Personenschutz), die Ausbreitung eines Brandes so zu begrenzen, dass eine wirksame Brandbekämpfung möglich ist und die Auswirkungen eines Brandes auf Sachgüter und das gegenständliche sowie benachbarte Bauwerke ebenfalls begrenzt bleiben. _ Baulicher Brandschutz Die Bestimmungen der onr 22000 „Gebäude mit _ besonderen brandschutztechnischen Anforderungen (Hochhäuser)“ werden grundsätzlich eingehalten. Die Tragkonstruktion, Wände und Decken bestehen jedoch aus brennbaren anstatt nicht brennbaren _ Baustoffen. Für den Feuerwiderstand der Tragkonstruktion, der Wände und Decken wird der Nachweis erbracht, dass die gemäß onr 22000 geforderte Feuerwiderstandsdauer ohne Berücksichtigung der _ Sprinkleranlage erreicht wird. Eine Brandausbreitung wird u. a. durch eine Sprinkleranlage in Vollschutz mit erhöhter Redundanz und zusätzlichem „Fassadenschutz“ beschränkt. Betriebstechnische Brandschutzeinrichtungen Das gesamte Gebäude wird mit folgenden betriebstechnischen Brandschutzeinrichtungen ausgestattet: DI Frank Peter geboren 1965 Ingenieurkonsulent für Maschinenbau Studium Maschinenbau – Verfahrenstechnik an der tu Wien 1995 – 2007 Offizier bei der Berufsfeuerwehr Wien Lehrbeauftragter an der tu Wien Mitarbeit in diversen Ausschüssen des Österr. Normungsinstitutes, des öbfv und im trvb-Arbeitskreis Seit 2007 Ziviltechniker Gründung der brandRat zt GmbH Brandschutz Consulting und Engineering _ _ _ Brandmeldeanlage in Vollschutzausführung mit Alarmweiterleitung zur Feuerwehr _ Alarmierungseinrichtung – Elektroakustisches _ Notfallsystem _ Sprinkleranlage in Vollschutz mit erhöhter Redundanz und zusätzlichem „Fassadenschutz“ _ Schleusen und allenfalls vorhandene Gänge im Verlauf von gesicherten Fluchtwegen werden mit Rauchverdünnungsanlagen mit einem dreißigfachen _ Luftwechsel ausgestattet _ Örtliche Rauchabzugsanlagen zur Unterstützung eines Feuerwehreinsatzes _ Feuerwehraufzüge _ Nasssteigleitungen und Wandhydranten sowie trag- _ bare Feuerlöscher _ Sicherheitsbeleuchtung gemäß öve ⁄ önorm e 8002 _ Objektfunkanlage gemäß trvb s 159. Einhaltung der Schutzziele Trotz aufwendigster Sicherheitstechnik ist es nicht möglich, ein Schadensereignis gänzlich auszuschließen. Durch eine gebäudespezifische Auswahl der Brandschutzmaßnahmen und Anwendung von Ingenieurmethoden ist es möglich, die Schutzziele einzuhalten und das Brandrisiko unabhängig von der Bauweise und unter Beachtung der Wirtschaftlichkeit auf einem allgemein akzeptierten Maß zu halten. Es wird der Nachweis erbracht, dass die Tragfähigkeit des Bauwerks ohne Berücksichtigung der Sprinkleranlage 90 min. gemäß onr 22000 beträgt. Es wird der Nachweis erbracht, dass die Feuerwiderstandsdauer der raumabschließenden Bauteile ohne Berücksichtigung der Sprinkleranlage 90 min. gemäß onr 22000 beträgt. Horizontaler und vertikaler Brandüberschlagsweg werden kompensiert durch eine Sprinkleranlage in Vollschutz mit erhöhter Redundanz und zusätzlichem „Fassadenschutz“. Die zentralen Haustechnikschächte aus Stahlbeton befinden sich an der Außenseite der Stirnseiten des Gebäudes. Jedes Geschoss wird einzeln von diesen Schächten versorgt. Innerhalb der Geschosse werden durch eine entsprechende Leitungsführung Hohlräume vermieden. Die Abstände zu Nachbarn werden eingehalten. Zusätzlich ist eine Sprinkleranlage in Vollschutz mit erhöhter Redundanz und zusätzlichem „Fassadenschutz“ vorhanden. Die Primärgefährdung der Personen besteht im Brand der mobilen Brandlast (Einrichtungsgegenstände etc.). Es besteht hierbei kein Unterschied zu Massivbauten. Die Sekundärgefährdung von Personen außerhalb des vom Brand betroffenen Brandabschnitts erfolgt i. A. durch Brandfortleitung und Rauchübertragung. Die Brandfortleitung und Produktion von Rauchgasen wird durch die Sprinkleranlage beschränkt. Das Gebäude wird durch drei außen liegende Sicherheitsstiegenhäuser in Massivbauweise erschlossen. Es ergibt sich daher eine sehr gute Fluchtwegsituation mit kurzen Fluchtweglängen und grundsätzlich Fluchtwegen in entgegengesetzten Richtungen. Zusätzlich sind die außen liegenden Sicherheitsstiegenhäuser mit Feuerwehraufzügen ausgestattet. Durch die Situierung der Stiegenhäuser kann ein gezielter Löschangriff von mehreren Seiten erfolgen. 2215 – 4104 2319 Adolf Merl Global zeigt sich, dass im Bürobau die kalkulierte Nutzungsdauer immer kürzer angesetzt wird. Für die ökologische Bewertung des Projekts 8+ wurden daher 25 Jahre angenommen. Diese veränderten Rahmenbedingungen erfordern flexible Konstruktionen, die Wiederverwendung, thermische Verwertung oder Recycling auf hohem Niveau ermöglichen. Ergebnisse Die Basis der Ökobilanz, die Rohmaterialgewinnung, Transporte, Vorfertigung, Einbau, Gebäudenutzung sowie Verwertung und Entsorgung umspannt, bilden die für die Errichtung benötigten Materialien: Material Rohbau Brettsperrholz 2179 Spanplatten Stahl 159 Aluminium Kunststoffe 1,23 Dämmstoffe Mineralisch Glas Summe (rund) 2339 Fassade Boden⁄ Dach 367 64,4 60,9 10,3 277 348 13,7 77,7 1828 2351 Summe 2179 367 223 61 25 78 1828 277 5038 Massen der zur Baustelle gelieferten Materialmengen [t] Die Massenermittlung der 17 Holzgeschosse (13.474 m2 Nutzfläche) ohne mineralischen Unterbau verdeutlicht die Leichtigkeit der Konstruktion, die ca. 30 % an Materialmassenbedarf im Vergleich zu konventionellen Bauweisen aufweist. Auffallend ist, dass die Bodenkonstruktion, die auch als Massenspeicher dient, die gleiche Masse wie der Rohbau (46,5 % des Gesamtgewichts) aufweist. Energieverbrauch Der Verbrauch nicht regenerativer Energien liegt bei knapp 176 Mio. MJ (13.052 MJ⁄ m2 Nutzfläche). 108 Mio. MJ (8015 MJ⁄ m2) regenerativer Primärenergie werden für die Herstellung, Nutzung und den Bereich „End of Life“ benötigt. Durch die energetische Verwertung können über 22 Mio. MJ an nicht erneuerbarer Energie ersetzt werden. Das bedeutet, dass 45 % der Errichtungsenergie durch Nutzung der im eingebauten Holz gespeicherten erneuerbaren Energie zurückgewonnen werden können. Damit reduziert sich der nicht regenerative Primärenergieeinsatz für die Herstellung von 49,3 Mio. MJ (3657 MJ⁄ m2) auf etwa 27 Mio. MJ (2005 MJ⁄ m2). Die Energiemenge aus der Gutschrift könnte zum Beispiel 1500 gut gedämmte Wiener Haushalte mit einem Bedarf von ca. 50 kWh⁄ m2 ein Jahr lang mit Fernwärme versorgen. – 6000 – 4000 – 2000 0 2000 – 1785 Saldo CO2-Bilanz Die CO2-Bilanz zeigt, dass über die Nutzungsdauer von 25 Jahren eine Reduktion von 1785 t CO2 durch Bindung im Gebäude erreicht wird. Ein Mittelklasse-pkw kann fast 300 Mal den Globus umrunden, um diese Menge an Treibhausäquivalenten auszustoßen. Der im eingebauten Holz gespeicherte Kohlenstoffanteil wird erst am Ende des Lebenszyklus bei der energetischen Verwertung der Bauteile in Form von CO2 wieder freigesetzt. Wirkungsabschätzung Das Treibhauspotenzial wird in der Errichtungsphase vom eingespeicherten Kohlenstoff in den Holzprodukten geprägt. Damit ergibt sich ein positiver Beitrag gegen den Treibhauseffekt von minus 1537 t CO2-Äquivalenten (minus 114 kg⁄ m2 Nutzfläche) für die Errichtung. Die Einbeziehung der Verwertung und Entsorgung ergibt einen Saldo von ca. 1734 t (128 kg⁄ m2 Nutzfläche). Diese verhältnismäßig geringen Emissionen sind nur mit Holzkonstruktionen erreichbar. Der Gebäudebetrieb über 25 Jahre verursacht weitere 9000 t an Treibgasemissionen. Durch die Nutzung des Gebäudes und den damit verbundenen Energieverbrauch wird die Nutzungsphase zu einem wichtigen Faktor mit Anteilen zwischen 45 % und 70 % bei den einzelnen Wirkungskategorien. Werden aber die von der Bauphysik errechneten Optimierungspotenziale mittels entsprechender Veränderung der Qualität der Gebäudehülle und der Steuerung des Gebäudes in weiteren Entwicklungsschritten umgesetzt, kommt es durch Reduktion des Energieverbrauchs im Betrieb und Erhöhung des materiellen und energetischen Aufwandes auf der Konstruktionsseite zu Verschiebungen. Damit kann während der Nutzungsphase der Bedarf an elektrischer Energie noch um bis zu 50 % und an thermischer Energie noch um bis zu 75 % gesenkt werden. Vor allem hinsichtlich Energieverbrauch und Treibhauseffekt schneidet dieses Gebäudekonzept hervorragend ab. Vor der thermischen Verwertung der Holzkonstruktion ist bei entsprechend sorgfältigem Rückbau auch die mehrmalige Wiederverwendung der Konstruktionsteile möglich. Generell bieten leichte Bauweisen mit demontierbaren Einzelteilen die Aussicht auf hochwertige Weiterverwendung und sind dadurch in ökologischer Hinsicht gegenüber monolithischen Bauweisen im Vorteil. 4000 Tonnen CO2-Bilanz des Projekts 8 + CO2 CO2 CO2 CO2 im Holz für Energie aus Holz für Energie im Holz des Bauwerks fossil für Produktion Baumaterial DI Dr. Adolf Merl Bauingenieur (tu Wien) bis 1998 in verschiedenen Architekturbüros tätig 1998 – 2004 Universitätsassistent an der tu Wien, seither Forschung und Consulting ab 2008 Geschäftsführer der pe cee GmbH in Wien in den B ereichen Ökobilanzierung (lca) und Nachhaltigkeit 14 15 – 2215 Output zuschnitt attachment Input Brandschutz Ökologische Bewertung Ökologische Bewertung Teurer und trotzdem wirtschaftlich! Michael Zangerl und Ulrich Forster _ Reduktion der Geschosshöhen durch Verzicht auf abgehängte Decken: Dadurch wird ein geringeres Bauvolumen inklusive reduzierter Fassadenflächen erzielt. _ In der kalkulierten Holzkonstruktion wurde stark auf Sicherheit hin geplant. Die dadurch generierten Massen lassen ein erhebliches Optimierungspotenzial zu. _ Durch die zu erwartenden kurzen Bauzeiten können frühere Rückflüsse von Mieterträgen und somit ein Zinseffekt erzielt werden. _ Berücksichtigung der stark steigenden Preise für Stahl und Energie; die Zementherstellung ist sehr energieaufwendig. Somit sind künftig höhere Das Ergebnis der Kalkulation zeigt, dass die Kosten Kosten bei Stahlbetonkonstruktionen zu erwarten. der Primärkonstruktion in Holzbauweise derzeit um 70 % höher liegen als bei einer Primärkonstruktion Um die wirtschaftliche Machbarkeit der Holzkonin Stahlbetonbauweise. struktion zu erreichen, sind in weiterer Folge sowohl neue Lösungen für Fassade, Haustechnik und Ausbau speziell für Holzkonstruktionen als auch OptiVergleich Rohbaukosten in Mio. ¤ mierungspotenziale in der Primärkonstruktion zu untersuchen und zu entwickeln. Wirtschaftlichkeit Um eine Aussage zur Wirtschaftlichkeit treffen zu können, müssen die Kosten eines Gebäudes in Holzbauweise den Kosten eines Gebäudes in konventioneller Stahlbetonbauweise gegenübergestellt werden. Eine Vergleichskalkulation wurde anhand der folgenden Parameter zugrunde gelegt: _ 17 Stockwerke _ Geschossfläche von 750 m2 _ Geschosshöhe von 3,25 m Im Rohbau ist die Holzbauweise derzeit um 70 % teurer als Stahlbeton. Stahlbeton 0,7 Die Kostendifferenz ergibt sich im Holzbau durch höhere Material- sowie Lohn- und Montagegerätekosten (Differenz ¤ 2,6 Mio). Die Wirtschaftlichkeit des Holzbaus ist jedoch trotz der höheren Kosten für den Rohbau nicht ausgeschlossen. Betrachtet man die Errichtungskosten des gesamten Gebäudes, nähern sich die Werte an. 0,7 2,4 Holz 0,7 1,9 3,8 _ Baustellengemeinkosten – Material – Lohn und Geräte Vergleich Errichtungskosten in Mio. ¤ Stahlbeton 3,8 1 8 4 5 Holz 6,4 1 8 4 5 _ Einsparungspotenzial durch neue Lösungen DI Ulrich Forster geboren 1971 1998 Diplom Bauingenieur an der fh Regensburg⁄ D seit 1998 Akquisition für Generalunternehmen im Schlüsselfertigbau, Rhomberg Bau GmbH, Bregenz Mag. Michael Zangerl geboren 1964 Studium der Betriebswirtschaft an der Uni Innsbruck zuständig für Geschäfts feldentwicklung, Vertrieb und Marketing bei Rhomberg Bau GmbH, Bregenz Optimierungspotenzial in der Primärkonstruktion _ Rohbau – Untergeschoss – Fassade – Ausbau – Haustechnik Gemessen am Schlüsselfertigpreis eines Gebäudes beträgt die Kostendifferenz zum Stahlbetonbau „nur“ mehr 12 %. Im Bereich Holzbau liegen dabei wesentliche Optimierungspotenziale im Bereich Fassade, Ausbau und Haustechnik: _ Einsparungen durch eine sichtbare Konstruktion als Fassadenelement _ Durch geringeres Gewicht der Konstruktion geringere Kosten für das Fundament _ Marktpositionierung Neben der Wirtschaftlichkeit wird die Positionierung des mehrgeschossigen Holzbaus in geeigneten Märkten als wesentliches Erfolgsmerkmal angesehen: Holzbaukonstruktionen eignen sich gut für Regionen mit hohen Grundstückspreisen. Bei den Käufern bzw. Eigentümern solcher Grundstücke ist davon auszugehen, dass die Preissensitivität gegenüber Käufern von günstigen Grundstücken geringer ist. Besonders in Zentren von Ballungsräumen rücken deshalb Grundstückskosten und erzielbare Vermietpreise im Vergleich zu den Errichtungskosten in den Vordergrund. Nichtsdestoweniger sind kurze Bauzeiten erwünscht, um das Gebäude in möglichst kurzer Zeit seiner Nutzung zuzuführen und Renditen zu erzielen. Kurze Bauzeiten werden auch dort nachgefragt, wo diese klimatisch bedingt notwendig sind oder es die besondere Situation erfordert (z. B. vor Großereignissen). Holzbauten werden verstärkt Kundengruppen mit ausgeprägtem Umweltbewusstsein ansprechen. Holz ist ein nachwachsender Rohstoff und somit CO2-neutral, sein Einsatz also klimafreundlich. Ein Unternehmen kann z. B. mit einem Bürohaus in Holzbauweise seine Firmenphilosophie widerspiegeln. Überdies spielen sowohl im gewerblichen als auch im privaten Bereich traditionelle Werte, die mit dem Holzbau verbunden werden, eine große Rolle. In Regionen mit großflächig verfügbaren Holzvorkommen wird Holz als Baustoff vermehrt nachgefragt werden. Damit wird ein wesentlicher Beitrag zur regionalen Wertschöpfung geleistet. 16 17 zuschnitt attachment In jüngerer Zeit entwickelt sich wieder etwas Neues auf und an der Donau. Die Stadt hat den Donaukanal und die Donauufer als attraktiven Stadtraum entdeckt. Auch die Donau selbst als internationaler Wasserweg zwischen den Donaustädten erlebt eine Renaissance. Von Ost- und Westeuropa kommen Touristen über die Donau nach Wien und gewinnen ihren ersten Eindruck von der Metropole direkt am Hafen. Die Distanz vom Schifffahrtszentrum am Handelskai bis in die Innenstadt beträgt vier u-BahnStationen. Dieser Ort hat viel Potenzial, zu einem pulsierenden urbanen Subzentrum heranzuwachsen. Ein idealer Platz für ein Projekt wie 8+. Als Eingangsportal von der Wasserseite aus wird das Hochhaus aus Holz zum Landmark, das Urbanität, Wirtschaft und ökologische Stadtentwicklung miteinander verbindet. Eine 200 Meter lange Spange legt sich in Analogie zur Reichsbrücke vom Mexikopark über den Handelskai und die Schnellbahntrasse zum Donauhafen. Sie ermöglicht die barrierefreie, fußläufige Verbindung vom Hafen zur u-Bahn und bildet einen anziehenden witterungsgeschützten Raum in der Stadt. Darunter, im Gelände versenkt, gibt es Parkmöglichkeiten. Darüber, auf die Spange gestellt, sitzt ein sechsgeschossiger Querriegel in Holzbauweise, der die Administration der Wiener Hafen Gesellschaft aufnimmt. Versetzt dahinter befindet sich ein zwanziggeschossiges Hochhaus, dessen Holzkonstruktion an der Fassade ablesbar ist. Der Bürobau verfügt über einen offenen Grundriss und eine haustechnische Ausrüstung, die den Betrieb des Gebäudes als Passivhaus erlauben. Das Gebäudekonzept bietet Unternehmen und Organisationen die Möglichkeit, ihre ökologische Grundhaltung an ihrem Standort zum Ausdruck zu bringen. Teurer und trotzdem wirtschaftlich! Projektstudie Mexikoplatz Wien Projektstudie Mexikoplatz Wien Donau Lageplan schluderarchitektur, 2008 Schnitt www.proholz.at www.zuschnitt.at www.holzistgenial.at www.dataholz.com www.infoholz.at Projektdaten 8+ Initiativforschung Vielgeschossiger Holzbau im urbanen Raum Projektsstart: Juli 2007 Zwischenpräsentation: März 2008 Projektende: September 2008 Antragsteller und Projektleitung schluderarchitektur zt GmbH Heinrichsgasse 2⁄ 9 A-1010 Wien T +43 (0)1 ⁄533 65 34 [email protected] www.architecture.at Architekt DI Michael Schluder Projektleiter DI Peter Krabbe Projektpartner Tragwerksentwicklung, Statik iti – Institut für Architekturwissenschaften, Tragwerksplanung und Ingenieurholzbau, tu Wien Karlsplatz 13⁄ 259⁄ 2 A-1040 Wien T +43 (0)1 ⁄ 588 01 - 254 01 [email protected] www.iti.tuwien.ac.at o.Univ.Prof. DDI Wolfgang Winter Univ.Ass. Dr. Yoshiaki Amino Univ.Ass. DI Dr.techn. Kamyar Tavoussi-Tafreshi Tamir Pixner, MSc Bauphysik Holzforschung Austria (hfa) Franz Grill-Straße 7 A-1030 Wien T +43 (0)1 ⁄ 798 26 23 [email protected] www.holzforschung.at Dipl.-HTL-Ing. Klaus Peter Schober DI Dr. Martin Teibinger Brandschutz brandRat zt GmbH Strobachgasse 4⁄ 1 A-1050 Wien T +43 (0)1 ⁄ 581 08 67 [email protected] www.brandrat.at DI Frank Peter Statik, Fertigteilentwicklung, Kostenschätzung Holzbau wiehag GmbH Linzer Straße 24 A-4950 Altheim T +43 (0)7723 ⁄ 465 - 0 [email protected] www.wiehag.com DI Alfons Brunauer Kostenanalyse, Due Diligence Vasko + Partner Ingenieure Ziviltechniker für Bauwesen und Verfahrenstechnik GesmbH Grinzinger Allee 3 A-1190 Wien T +43 (0)1 ⁄ 32 999 - 0 [email protected] www.vasko-partner.at Lothar Heinrich Ökologische Bewertung pe Central & Eastern Europe GmbH Spiegelgasse 4 ⁄ 10 A-1010 Wien T +43 (0)1 ⁄479 97-24 [email protected] www.pe-cee.com DI Dr. Adolf Merl Risikomanagement, Versicherungsmodell uniqa Group Austria Untere Donaustraße 21 A-1029 Wien T +43 (0)1 ⁄211 75 - 0 [email protected], www.uniqa.at Dr. Johannes Hajek Mag. Peter Michael Lackner Oliver Weghaupt Alexander Huter Energetische Untersuchung arsenal research Geschäftsfeld Nachhaltige Energiesysteme Giefinggasse 2 A-1210 Wien T +43 (0)50 ⁄ 550 - 0 [email protected] www.arsenal.ac.at Ing. Anita Preisler Patrice Pinel, MSc Development Rhomberg Bau GmbH Mariahilfstraße 29 A-6900 Bregenz T +43 (0)5574 ⁄403 - 0 [email protected] www.rhombergbau.at DI Hubert Rhomberg Mag. Michael Zangerl DI (FH) Ulrich Forster Förderer Das Projekt wird im Rahmen des Programms „energie der zukunft“ durchgeführt. Dieses Programm wird im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie und des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit durch die Forschungsförderungsgesellschaft abgewickelt. www.energiederzukunft.at www.bmvit.gv.at www.bmwa.gv.at www.ffg.at uniqa Group Austria Untere Donaustraße 21 A-1029 Wien T +43 (0)1 ⁄211 75 - 0 [email protected] www.uniqa.at Fachverband der Holzindustrie Österreichs Schwarzenbergplatz 4, pf 123 A-1037 Wien T +43 (0)1 ⁄ 712 26 01 [email protected] www.holzindustrie.at proHolz Austria Uraniastraße 4 A-1011 Wien T +43 (0)1 ⁄ 712 04 74 [email protected] www.proholz.at
