Groß, in Holz und ein Passivhaus - Holzbau
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Im Blickpunkt: Hoch hinaus – 24 – 4/2015 Bürogebäude der Stadtwerke Lübeck Groß, in Holz und ein Passivhaus Die Stadtwerke Lübeck benötigten ein neues Büro- und Verwaltungsgebäude, um die bisherigen Betriebsstrukturen auf einen Standort zu konzentrieren. Hierfür lobte die Gesellschaft gemeinsam mit dem Projektsteuerungsbüro ipc Dr. Talkenberger GmbH einen Teilnahmewettbewerb aus. Das daraus hervorgegangene Verhandlungsverfahren konnte die Ed. Züblin AG für sich entscheiden, die dieses viergeschossige Objekt in Holzbauweise plante und erstellte. Wie dieses große und komplexe Bauvorhaben (knapp 14.000 m² Bruttogrundrissfläche), das überdies ein Passivhaus werden sollte, vom Generalunternehmer umgesetzt wurde, beschreibt dieser Beitrag. Autoren: Michael Keller, Züblin Holzingenieurbau, Aichach Susanne Jacob-Freitag, Karlsruhe Lage und Geometrie des neuen Büro- und Verwaltungsgebäudes Der Entwurf sah ein viergeschossiges Gebäude in Holzbauweise vor. Es besteht aus zwei L-förmigen Baukörpern, die so zueinander angeordnet sind, dass sie einen Innenhof umschließen. Von außen erscheint das Gebäude als rechteckiger Komplex mit abgerundeten Ecken und ungleichen Seitenlängen (64 m; 82 m, 55 m; 75 m). Die beiden Baukörper verbindet auf der einen Seite das sogenannte „Lichthaus“, ein nach Süden ausgerichtetes zentrales Foyer. Es bildet den Haupteingang und reicht über die gesamte Gebäudehöhe von knapp 15 m. Seine Nord- und Süd-Fassade besteht aus einer Pfosten-Riegel-Konstruktion aus BS-Holz mit einer DreiScheiben-Verglasung. Von dort erschließt ein Treppenhaus in Stahl die Baukörper. Abb. 1: Vorderansicht des fertigen Gebäudes © Ed. Züblin AG Die Geschosse der beiden unabhängigen Gebäudeteile sind untereinander über Brücken verbunden, die durch den gebäudehohen Luftraum des Foyers führen. Auf der anderen Seite bleibt eine „Fuge“ zwischen den L-förmigen Baukörpern als Ein- und Ausgang zum Innenhof. Hier sind die Geschosse über offene Außenbrücken verbunden. In diesem Zugangsbereich findet auch eine Wendeltreppe Platz, die diese Brücken vertikal erschließt und die im Brandfall als externes Fluchttreppenhaus fungiert. Die Geschosshöhe im EG beträgt 4,20 m, die der OG liegt bei 3,50 m. Der Gebäudekomplex steht auf einer Stahlbeton-Bodenplatte und erhielt im nordöstlichen Bereich eine Teilunterkellerung für Haustechnikund Lagerräume sowie Räume für Mitarbeiter der Mensaküche. Im nordöstlichen Teil des Erdgeschosses befindet sich das Betriebsrestaurant zur Versorgung der Mitarbeiter sowie der Besucher der Seminarbereiche. Diese Seminarund Versammlungsräume sind direkt an das Betriebsrestaurant angeschlossen. In den übrigen Bereichen des Erdgeschosses sowie in den drei Obergeschossen sind Büround Verwaltungsbereiche untergebracht. Ein Holzskelett mit BSP-Decken und Rahmenbauhülle Für die Haupttragstrukturen des Gebäudes hat der Bauherr eine Holzbauweise gewünscht. Sie besteht aus Stützen- und Trägern aus Brettschicht(BS)Holz, die in ihrer Anordnung über den Grundriss ein Holzskelett bilden. Brettsperrholz (BSP)-Elemente (Typ: Leno), die über die Stützen-/TrägerKonstruktion spannen, bilden die Geschossdecken und steifen das Gebäude in Anlehnung an die Stahlbeton-Treppenhauskerne horizontal aus. Die nichttragenden Außenwände werden als vorgefertigte Holzrahmenbau (HRB)-Elemente mit hinterlüfteter Fassade ausgeführt. Dabei kommt eine Mischung aus geschlossener Vollholzschalung in den Brüstungs- und Sturzbereichen sowie aus großformatigen Fassadenplatten zwischen den Fensteröffnungen zum Einsatz. Die HRB-Außenwandelemente sind an die StützenTräger-Konstruktion angehängt. Die Trennwände, mit Ausnahme der Brandwände, wurden in Trockenbauweise mit Metallständerwerk ausgeführt. Die Holzdecken sollen weitestgehend unterseitig sichtbar bleiben. Gastronomiebereich und Teilunterkellerung hat man in 4/2015 – 25 – Im Blickpunkt: Hoch hinaus Holzstütze Abb. 2: Grundriss 3.OG und Ansicht Nordfassade © Stadtwerke Lübeck Stahlbeton und Mauerwerk errichtet. Auch die Brandwände und die tragenden Bauteile der notwendigen vier Treppenräume sind aus Stahlbeton. Gebäudehohe StahlbetonWandscheiben unterteilen die Gebäudeflügel in jeweils drei Brandabschnitte mit einer Länge von weniger als 40 m je Richtung. Gebäudeachsen und -raster Die BS-Holz-Träger bzw. -Unterzüge verlaufen in den Längsachsen der beiden L-förmigen Gebäudeteilen. Dies sind die Außenwandachsen, zwei Innenachsen sowie eine Mittelachse. Aufgrund der sich aufweitenden L-Schenkel verlaufen zwar die Außenwandachsen parallel zu den Innenachsen, die beiden Innenachsen selbst öffnen sich jedoch zunehmend über die Länge der Gebäudeschenkel. Sie haben mit der Mittelachse außerhalb der Gebäudeschenkel einen gemeinsamen Schnittpunkt. Dabei bildet die Mittelachse ihre Winkelhalbierende. Die Stützen folgen dem Gebäuderaster in Querrichtung mit 5,40 m. Die Unterzüge schließen über eingeschlitzte Bleche und Stabdübel an sie an. Zur besseren Ausnutzung der BS-Holz-Querschnitte sind die Unterzüge in den Innenachsen als Durchlaufträger konzipiert – in den Außenwandachsen dagegen – fertigungsbedingt – als Gerberträger, sprich BS-Holz-Unterzüge mit Gelenk. Durch diese Geometrie spannen die BSP-Deckenelemente von den beiden Außenwandachsen kommend zu den Mittelachsen als Zweifeldträger über die Unterzüge – einmal mit konstanter Feldlänge von rund 4,50 m und einmal mit variabler Feldlänge zwischen 3 m und 5,40 m. Die Elemente wurden mit aufgeschraubten Kerto-Laschen zu aussteifenden Deckenscheiben verbunden. Die Bauteile sind lastbezogen über die Geschosse hinweg gestaffelt dimensioniert – das heißt, sie werden nach oben hin schlanker – oder bestehen aus BS-Holz bzw. BSP unterschiedlicher Festigkeitsklassen. Dennoch haben nicht alle Stützen innerhalb eines Geschosses die gleichen Abmessungen, da bereichsweise unterschiedlich große Kräfte wirken. Die Planung zielte jedoch darauf ab – wo möglich – gleiche Querschnitte auszubilden. Anzeige MASSIVHOLZMAUER Massiv. Ökologisch. Gesund. Schnell. Ökonomisch. 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Zur direkten Weiterleitung der Vertikallasten von Stütze zu Stütze haben die Tragwerksplaner einen speziellen kraft- durchleitenden Stahlknoten entwickelt, der unsichtbar in Deckenebene eingebaut ist. Die Stahlknoten verbinden sowohl die Stützen mit den Unterzügen als auch die übereinanderstehenden Stützen. Um die Vertikallasten geschossweise abtragen zu können, wurden die Unterzüge unterseitig mit Schrauben gegen Querdruck verstärkt. Der in der Holzkonstruktion eingebettete Stahlknoten erfüllt als unsichtbare Verbindung einerseits die ästhetischen und optischen Anforderungen an den Detailpunkt, andererseits ist er im Brandfall aber auch vor Feuer geschützt. Abb. 5: Anschluss Stütze-Unterzug © MERK Timber 4/2015 – 27 – Im Blickpunkt: Hoch hinaus Aussteifung Die Treppenhäuser der beiden Baukörper fungieren als aussteifende Kerne. An ihnen sind die BSP-Geschossdecken angeschlossen – das vierstöckige Holzskelett lehnt sich quasi an die Erschließungskerne an bzw. stützt sich an ihnen ab. Die Horizontalaussteifung erfolgt über die BSPDeckenscheiben, die die Kräfte in die massiven Erschließungskerne weiterleiten. Auch die gebäudehohen StahlbetonWandscheiben (Brandwände) dienen der Horizontalaussteifung. Sie nehmen u.a. die auf die Fassade wirkenden Windkräfte auf. Große Durchbrüche in den Unterzügen erhalten Verstärkungen. Um die Installationen wie Elektrotrassen, Lüftungsund Wasserleitungen unter den Decken führen zu können, war es teilweise notwendig, die Unterzüge mit Durchbrüchen zu versehen – Lüftungsleitungen erfordern dabei die größten. Je nach Aussparungsquerschnitt mussten sie dann seitlich durch aufgeklebte und aufgeschraubte KertoLaschen gegen Querzug verstärkt werden. Deckensegel verstecken die Leitungen auf optisch ansprechende Weise. Brandschutz Für das viergeschossige Gebäude war eine Feuerwiderstandsklasse von F60 gefordert. Das spezifische Brandschutzkonzept legte dar, dass die Decken-, Stützen- und Trägerquerschnitte aufgrund ihrer statisch erforderlichen Abmessungen bereits „von Haus aus“ eine Feuerwiderstandsdauer von 60 Minuten erfüllen und dass der Brandschutz des Tragwerks auch ohne Beplankung gewährleistet ist bzw. über den Abbrand nachgewiesen werden kann. Die gebäudehohen Stahlbeton-Wandscheiben unterteilen die Gebäudeflügel in jeweils drei Brandabschnitte mit einer Länge von weniger als 40 m je Richtung (Brandabschnittsgrenze). Eine weitere Einteilung der Brandabschnitte in Abb. 6: Übersicht Brandabschnitte (links: EG, rechts: OG) © Bauart Nutzungseinheiten von weniger als 400 m2 Brutto-Grundfläche erfolgt durch raumabschließende Trennwände mit entsprechendem Feuerwiderstand. Gebäudetechnik Die Kennwerte für die Einstufung als Passivhaus wurden erreicht durch: • Effiziente Dämmung der Gebäudehülle • Dreifach-Verglasung • Vermeidung von Wärmebrücken • Hohe Gebäudedichtigkeit • Durchdachte Anlagenkonzeption • Anlagen mit hohem Wirkungsgrad • Effiziente Leitungsdämmung • Intelligente Raumregelung Nach 18 Monaten schlüsselfertig übergeben Die Bauherrin hatte mit der Ed. Züblin AG die funktionsfähige Übergabe des schlüsselfertigen Gebäudes zu einem festgelegten Termin vertraglich vereinbart. Entsprechend hat das Bauunternehmen außer der kompletten Planung auch sämtliche fachspezifischen Anforderungen gesteuert, wie z. B. das Brandschutzkonzept, das Bodengutachten oder den Schallschutznachweis, und die Erkenntnisse daraus in ihre Gesamtplanung integriert. Infokasten Steckbrief Neubau Stadtwerke Lübeck: • Bauweise: Holzskelett-Konstruktion kombiniert mit Stahlbeton und Mauerwerk • Bauzeit: September 2013 bis Dezember 2014 • Bruttogrundrissfläche: 13.856 m² • Energiebezugsfläche: 10.004 m² • Bruttorauminhalt: 51.000 m³ • Baukosten: ca. 17,5 Mio. €, davon Holzbau (inkl. Fassaden): 4,95 Mio. € • Bauherr: Stadtwerke Lübeck GmbH D-23547 Lübeck www.sw-luebeck.de • Totalunternehmer: Ed. Züblin AG Bereich Thüringen D-07743 Jena in Zusammenarbeit mit MERK Timber GmbH Stephan Holzbau GmbH, Züblin Holzingenieurbau www.zueblin-timber.de • Objektplaner (Leistungsphase 5: Werkplanung): pbr Planungsbüro Rohling AG D-07745 Jena, www.pbr.de • Entwurf/Leitdetails: Architekturbüro Klein architekten D-55257 Budenheim www.klein-architekten.info • Projektmanagement: ipc Dr. Talkenberger GmbH D-23552 Lübeck www.ipc-talkenberger.de • Brandschutzkonzept: bauart Konstruktions GmbH + Co. KG, D-36341 Lauterbach www.bauart-konstruktion.de • BS-Holz Herstellung: Stephan Holzbau GmbH Züblin Holzingenieurbau D-74405 Gaildorf • Plattenproduktion Leno-Elemente/ Produktion HRB Elemente: MERK Timber GmbH Züblin Holzingenieurbau D-86551 Aichach
