Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz Markt für
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Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz Markt für mehrgeschossige Bauten in der Schweiz und Holzeinsatz für ausgewählte Konstruktionsvarianten im Hybridbau Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau Dieses Projekt wurde realisiert mit Unterstützung des Bundesamts für Umwelt (BAFU) im Rahmen des Aktionsplans Holz. Impressum Auftraggeber Bundesamt für Umwelt (BAFU) Abteilung Wald, Aktionsplan Holz CH-3003 Bern Begleitung BAFU Dr. Ulrike Krafft Auftragnehmer Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau Abteilung F+E, Management und Bauprozesse Solothurnstrasse 102, CH-2504 Biel Tel / Fax +41 (0)32 344 0 341 / 391 www.ahb.bfh.ch Autoren Birgit Neubauer-Letsch, Leiterin Forschungseinheit Management und Bauprozesse, BFH-AHB Katrin Tartsch, Projektleitung Einheit Management und Bauprozesse, BFH-AHB Roman Hausammann, Wissenschaftlicher Mitarbeiter Einheit Holz- und Verbundbau, BFH-AHB In Zusammenarbeit mit Hanspeter Kolb, Stv. Leiter Forschungseinheit Holz- und Verbundbau, BFH-AHB Andreas Müller, Leiter Forschungseinheit Holz- und Verbundbau, BFH-AHB Zouhair Ouaggag, Assistent Einheit Management und Bauprozesse, BFH-AHB Thomas Näher, Geschäftsführer S-WIN Projektpartner Töna Rauch, Künzli Holz AG Reinhard Wiederkehr, Makiol + Wiederkehr Teilnehmende Unternehmen der Befragung und der individuellen Factsheets zu Projektbeispielen Zitierung Neubauer-Letsch B., Tartsch K., Hausammann, R., 2013: Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz - Markt und Holzeinsatz, BFH-AHB, F+E Management und Bauprozesse, im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt, Aktionsplan Holz Titelbild Bildquelle: Schulneubau Delémont | GXM Architekten GmbH | Pierre Montavon, photographe, Delémont ABSTRACT ABSTRACT Im Schweizer Baumarkt gewinnt der Sektor der mehrgeschossigen Gebäude mit Holz zunehmend an Bedeutung. Der Begriff „Hybridbau“ tritt in diesem Kontext immer wieder in Erscheinung, war jedoch fachübergreifend bisher noch nicht klar definiert. Die Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau (BFH-AHB) untersuchte im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) den Markt für mehrgeschossige Bauten. Ein besonderer Fokus lag auf dem Holzeinsatz und den häufig eingesetzten Konstruktionsvarianten in mehrgeschossigen Gebäuden. Die Marktsegmente Wohnbauten, Gewerbebauten und öffentliche Gebäude weisen dabei deutliche Unterschiede auf. Die Ergebnisse erweitern den Teilbereich Bauwesen des im August 2011 abgeschlossenen und im Jahr 2012 vom BAFU publizierten Projektes „Holzendverbrauch Schweiz 2009“. Die Bedeutung des Schweizer Marktes für mehrgeschossige Gebäude mit 3 und mehr Etagen zeigt sich am Anteil von jeweils rund 10% aller Baubewilligungen im Zeitraum 2008 bis 2011. Die Tendenz ist steigend mit Ausnahme des Krisenjahres 2009, das im Folgejahr wieder ausgeglichen wurde. Im Jahr 2011 wurden 3‘589 Baugesuche mit rund 6‘040 Gebäuden in diesem Marktsegment bewilligt. Davon wurde für 252 Baubewilligungen und rund 394 Gebäude das Material Holz im Tragwerk gewählt, d.h. für mehr als 6% der Projekte. Die Baubewilligungen der Jahre 2010 und 2011, auf die die weiteren Analysen gestützt wurden, weisen für diesen Zeitraum 815 mehrgeschossige Bauten mit Holz und Baukosten von total 2.7 Mrd. CHF aus. Die meisten Projekte wurden dabei für neue Wohnbauten geplant mit rund 600 neuen Gebäuden und knapp 70% der Baukosten. Bei den durchschnittlichen Baukosten pro Gebäude liegen diese mit rund 3.1 Mio. CHF unter den Projektsummen für neue Gewerbebauten mit 4.9 Mio. CHF und für öffentliche Neubauten mit 12.0 Mio. CHF. Die durchschnittlichen Baukosten für An- und Umbauten mit Holz im mehrgeschossigen Bereich waren bei Gewerbebauten mit 2.0 Mio. CHF am niedrigsten und bei öffentlichen Bauten mit 7.5 Mio. CHF am höchsten. Aus den 815 mehrgeschossigen Bauten konnten vier Hauptklassen von Gebäuden abgeleitet werden. Sehr ähnliche Merkmale in der Gebäudegrösse und der Bausumme weisen folgende Kategorien auf: dreigeschossige Wohnbauten mit Ø 3‘500m3 Bauvolumen, viergeschossige Wohnbauten mit Ø 4‘700m3, dreigeschossige Gewerbebauten mit Ø 3‘100m3 und dreigeschossige An- und Umbauten von Wohngebäuden mit Ø 1‘400m3 Bauvolumen. Die übrigen Gebäude verteilen sich auf 20 Nebenklassen mit grosser Varianz, die keine weitere Klassenbildung ermöglichen. Ausgewählte Planer der Baubewilligungen aus den Jahren 2010 und 2011 wurden zu ihren mehrgeschossigen Projekten mit Holz in der Tragkonstruktion befragt. Hauptaspekte waren die geplanten Konstruktionsvarianten, die eingesetzten Materialien, die Einflussfaktoren für die Wahl von Holz und weitere Informationen zu den einzelnen Projekten. An den Befragungen nahmen 83 Planerinnen und Planer aus der ganzen Schweiz mit aktuellen Projekten teil. Ergänzend wurde eine Expertenbefragung bei Holzbauunternehmen durchgeführt, an der sich 46 Unternehmen aller Grössen und mit Aktivitäten in der ganzen Schweiz beteiligten. Aus diesen Primärerhebungen konnten die vier am häufigsten geplanten Konstruktionsvarianten mit Holz abgebildet werden. Die Varianten Hybridbau, Teilhybridbau und Holzbau mit den Teilbereichen Holzrahmenbau und Massivholzbau werden im Bericht detailliert erläutert. Ausgewählte Projekte der Befragungsteilnehmer zu den Konstruktionsvarianten sind als ergänzende Praxisbeispiele mit den wichtigsten Projektinformationen im Bericht dokumentiert. Über 90% der Befragten sind zufrieden bzw. sehr zufrieden mit dem Verlauf der Bauprozesse bei ihren mehrgeschossigen Bauten mit Holz. Für die Wahl der Konstruktionsvarianten Hybridbau und Teilhybridbau mit Holz nannten die Befragten eine breite Palette von Gründen. Am häufigsten wurden Statik, Brandschutz und Schallschutz genannt. Häufiger genannt wurden auch die Erstellkosten, die Ökobilanz/CO2-Bilanz sowie die Liefer- und Bauzeit. Die deutlich am häufigsten genannten Einflussfaktoren für den Einsatz des Holzbaus als Konstruktionsvariante waren die Liefer- und Bauzeit, die Ökobilanz/CO2Bilanz und der Wärmeschutz. Interessant ist, dass bei den betrachteten mehrgeschossigen Projekten mit Holz in der Konstruktion auch die Fassaden, Fenster und Bodenbeläge überdurchschnittlich häufig in Holz geplant und ausgeführt werden. Für Wand- und Deckenbekleidungen gilt dies nicht. Für Berechnungen zum Holzeinsatz bei mehrgeschossigen Gebäuden konnten verschiedene Konstruktionsvarianten anhand eines Modellgebäudes exemplarisch durchgerechnet werden. Das Modellgebäude entspricht der Hauptklasse der viergeschossigen Wohnbauten und ist als reales Projekt in Planung. In der geplanten Kon- Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 4 / 86 ABSTRACT struktionsvariante Holzrahmenbau werden bei dem Wohngebäude in den Aussenwänden rund 50m3 Holz verbaut, in den Innenwänden rund 70m3 und in Decken und Dach rund 160m3. Für die weiteren, durchgerechneten Konstruktionsvarianten des Gebäudes zeigt sich eine Bandbreite der verbauten Holzmassen von der Variante Hybridbau, nur mit Aussenwänden aus Holz und unter 40m3, bis zur Variante Massivholzbau mit mehr als 400m3 für die Konstruktion. Dazwischen liegen die Varianten Teilhybridbau mit rund 210m3 und die Variante Holzbau/Holzrahmenbau mit rund 280m3. Die Ergebnisse wurden auch für den Holzeinsatz pro Quadratmeter Bauteil berechnet und stehen damit für alle Gebäudegrössen zur Verfügung. Auf Basis dieser Ergebnisse für das Modellgebäude und weiterer Berechnungsgrundlagen wurde der Holzeinsatz für das Marktsegment der mehrgeschossigen neuen Wohngebäude hochgerechnet. Dabei wurden die mit den Planern und Holzbauunternehmen ermittelten Anteile der Konstruktionsvarianten und die unterschiedlichen Gebäudevolumen der rund 600 neuen Gebäude berücksichtigt. Der hochgerechnete Holzeinsatz von 143‘000m3 umfasst den Einsatz in der Konstruktion (Aussenwände, Innenwände, Decken, Dach) von mehrgeschossigen neuen Wohngebäuden. Weitere Holzmengen in diesen Gebäuden kommen hinzu durch die Fassaden, durch die Bauelemente Türen, Fenster und Treppen, durch den Innenausbau mit Fussböden, Wandverkleidungen u.a. sowie durch die Möblierung. Die Einschätzungen der Befragten zur zukünftigen Marktentwicklung lassen weiteres Potential für mehrgeschossige Gebäude erkennen. Dazu gehört die weitere Etablierung des Holz- und Hybridbaus im Bereich der 5- bis 6-geschossigen Gebäude und die Ausschöpfung der Potentiale im An- und Umbau von Gewerbebauten und öffentlichen Gebäuden. Die aktuellen Baubewilligungen zeigen eine weitere Steigerung von bewilligten mehrgeschossigen Gebäuden mit Holz in der Tragkonstruktion. Diese ist zum einen auf eine weitere Zunahme der Gebäudehöhen zurückzuführen, d.h. die weitere Verdichtung des Bauens. Zum anderen ist auch eine generelle Zunahme von Materialentscheiden für Holz insbesondere bei Mehrfamilienhäusern und bei An- und Umbauten zu erkennen, d.h. es gibt bei den Planungen von mehrgeschossigen Bauten eine Verlagerung hin zum Werkstoff Holz. Nach den Expertenaussagen ist dabei für Neubauten und An- und Umbauten mit Holz auch ein zunehmender Trend zu Hybridbauten und Teilhybridbauten zu erwarten. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 Keywords: Mehrgeschossige Bauten Mehrgeschossiger Holzbau Hybridbau Marktdaten zum Bauwesen Wohngebäude, Mehrfamilienhäuser Gewerbebauten Öffentliche Bauten Neubauten, Anbauten, Umbauten, Erweiterungsbauten Kennzahlen zu Holzmassen und Holzeinsatz RÉSUMÉ RÉSUMÉ Sur le marché suisse de la construction, le secteur des bâtiments multi-étages en bois gagne en importance. Dans ce contexte, le terme « construction hybride » apparaît toujours, toutefois sans être à ce jour clairement défini de manière interdisciplinaire. La Haute école spécialisée bernoise Architecture, bois et génie civil (HESB-ABGC) a étudié, sur mandat de l’Office fédéral de l’environnement (OFEV), le marché pour les constructions multiétages. Un point d’intérêt particulier a porté sur l’utilisation du bois et les variantes constructives le plus souvent mises en œuvre dans les constructions multi-étages. Les segments de marché des bâtiments d’habitation, des bâtiments commerciaux et des bâtiments publics présentent sur ce point des différences significatives. Les résultats élargissent la partie concernant le secteur de la construction du projet « Consommation finale de bois en Suisse 2009 » achevé en août 2011 et publié en 2012 par l’OFEV. L’importance du marché suisse des bâtiments multi-étages avec 3 étages et plus apparaît dans sa part respective d’environ 10% de l’ensemble des permis de construire sur la période de 2008 à 2011. La tendance est à la hausse, avec l’exception de l’année de la crise en 2009 qui a été compensée l’année suivante. En 2011, 3'589 demandes de permis de construire portant sur environ 6'040 bâtiments ont été autorisées dans ce segment de marché. Parmi ceux-là, le matériau bois a été choisi pour la structure porteuse pour 252 permis de construire et environ 394 bâtiments, soit pour plus que 6% des projets. Les permis de construire des années 2010 et 2011, qui ont été considérées pour les analyses suivantes, révèlent pour cette période 815 constructions multi-étages avec du bois et des coûts de construction d’un total de 2.7 Mrd CHF. La plupart de ces projets ont été planifiés pour des constructions d’habitation neuves avec environ 600 bâtiments neufs et près de 70% des coûts de construction. Les coûts de construction moyens pour ces bâtiments se situent, avec environ 3.1 Mio. CHF, en dessous des coûts de projet pour les constructions commerciales neuves avec 4.9 Mio. CHF et pour les constructions publiques neuves avec 12.0 Mio. CHF. Les coûts de construction moyens pour les extensions et transformations avec du bois dans le domaine multiétages ont été le plus bas avec 2.0 Mio. CHF pour les constructions commerciales et avec 7.5 Mio. CHF le plus haut pour les constructions publiques. Parmi les 815 constructions multi-étages, quatre classes principales de bâtiments ont pu être déduites. Des caractéristiques très proches dans la taille du bâtiment et les coûts de construction révèlent les catégories suivantes : constructions d’habitation de 3 étages avec Ø 3‘500m3 de volume construit, constructions d’habitation de 4 étages avec Ø 4‘700m3, constructions commerciales de 3 étages avec Ø 3‘100m3 et extensions et transformations de constructions d’habitation de 3 étages avec Ø 1‘400m3 de volume construit. Le reste des bâtiments se répartissent en 20 classes voisines avec une grande variance qui ne permet pas de constituer d’autres classes. Des planificateurs choisis à partir des permis de construire des années 2010 et 2011 ont été interrogés sur leurs projets multi-étages avec bois dans la structure porteuse. Les principaux aspects du sondage ont été les variantes constructives planifiées, les matériaux mis en œuvre, les facteurs influant sur le choix du matériau bois et d’autres informations sur les projets en particulier. 83 planificateurs et planificatrices de toute la Suisse ont participé au sondage avec leurs projets actuels. En complément un sondage d’experts a été réalisé auprès des entreprises de construction bois, auquel ont participé 46 entreprises de toutes tailles et avec des activités dans toute la Suisse. À partir de cette enquête primaire les quatre variantes constructives avec bois les plus fréquentes ont été décrites. Les variantes « construction hybride », « construction hybride partielle » et « construction bois, avec les sections construction à ossature bois et construction en bois massif », sont expliquées en détail dans le rapport. Des projets illustrant les variantes constructives, choisis parmi ceux des participants au sondage, sont documentés dans le rapport avec les informations les plus importantes des projets, comme exemples pratiques complémentaires. Plus de 90% des sondés sont satisfaits ou très satisfaits avec le déroulement des processus de construction pour leurs constructions multiétages avec du bois. Pour le choix des variantes constructives construction hybride et construction hybride partielle avec du bois, les sondés ont mentionné une large palette de raisons. La statique, la protection contre le feu et la protection contre le bruit ont été le plus souvent mentionnées. Les coûts de construction, le bilan écologique/bilan CO2 ainsi que l’isolation thermique ont aussi été souvent mentionnés. Les facteurs clairement les plus souvent mentionnés, influant sur la mise en œuvre de la construction bois comme variante constructive, ont été les délais Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 6 / 86 RÉSUMÉ de livraison et de construction, le bilan écologique/bilan CO2 et l’isolation thermique. Il est intéressant de noter que parmi les projets multi-étages considérés avec construction bois, les façades, les fenêtres et les revêtements de sols sont planifiés et réalisés en bois plus fréquemment que la moyenne. Ceci n’est pas valable pour les revêtements des murs et plafonds. Pour les calculs de l’utilisation du bois dans les bâtiments multi-étages, différentes variantes constructives ont pu être calculées à l’aide d’un bâtiment model à titre d’exemple. Le bâtiment model correspond à la classe principale des constructions d’habitation à 4 étages et est un projet réel en planification. Dans la variante constructive planifiée en construction à ossature bois, pour les bâtiments d’habitation environ 50m3 de bois sont mis en œuvre dans les murs extérieurs, environ 70m3 dans les murs intérieurs et environ 160m3 dans les plafonds et le toit. Pour les autres variantes constructives du bâtiment calculées, une marge de fluctuation des quantités de bois mis en œuvre apparaît, allant de la variante construction hybride, avec uniquement les murs extérieurs en bois et moins de 40m3, jusqu’à la variante construction en bois massif avec plus de 400m3 pour la construction. Entre les deux se situent les variantes construction hybride partielle avec environ 210m3 et la variante construction bois/construction à ossature bois avec environ 280m3. Les résultats ont aussi été calculés pour l’utilisation du bois par mètre carré d’élément de construction et sont ainsi disponibles pour toutes les tailles de bâtiments. Sur la base de ces résultats pour le bâtiment model et d’autres données de calcul, l’utilisation du bois dans le segment de marché des constructions d’habitation multi-étages neuves a été estimée. Pour cela ont été pris en compte les parts des variantes constructives et les différents volumes de construction d’environ 600 nouveaux bâtiments, déterminés avec les planificateurs et les entreprises de construction bois. Le volume de bois mis en œuvre est estimé à 143’000m3 et comprend la mise en œuvre dans la construction (murs extérieurs, murs intérieurs, plafonds, toit) des bâtiments d’habitation multi-étages neufs. D’autres quantités de bois s’ajoutent pour les façades, pour les éléments de construction portes, fenêtres et escaliers, pour l’agencement intérieur entre autres pour les planchers, les revêtements de parois ainsi que pour l’ameublement. Les évaluations des sondés concernant le développement future du marché permettent de reconnaitre un potentiel supplémentaire pour les bâtiments multi-étages. Le développement de la construction bois et hybride vers des bâtiments à 5 et 6 étages et l’exploitation des potentiels dans Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 l’extension et transformation des bâtiments commerciaux et publics font partie de ce potentiel. Les permis de construire actuels montrent une poursuite de l’augmentation des bâtiments multiétages autorisés avec du bois dans la structure porteuse. Ceci est dû d’une part à l’augmentation de la hauteur moyenne des bâtiments, c’est-àdire à la densification du bâti. D’autre part, cela révèle aussi une hausse générale du choix du matériau bois, en particulier pour les bâtiments à plusieurs logements et pour l’extension et transformation, c’est-à-dire qu’il y a chez les planificateurs des constructions multi-étages un transfert vers le matériau bois. D’après les déclarations des experts, on peut aussi s’attendre à une tendance vers les constructions hybrides et hybrides partielles, pour les constructions neuves ainsi que les extensions et transformations en bois. Mots-clés : Constructions multi-étages Construction en bois multi-étages Construction hybride Données de marché de la construction Bâtiments d’habitation, bâtiments à plusieurs logements Constructions commerciales Constructions publiques Constructions neuves, extensions, transformations, agrandissements Ratios des volumes de bois et bois mis en œuvre INHALTSÜBERSICHT 7 / 86 INHALTSÜBERSICHT 1 AUSGANGSLAGE UND ZIELSETZUNG DES PROJEKTS 10 2 ERFASSUNG DER DATENGRUNDLAGE FÜR DAS PROJEKT 13 3 SCHEMATISIERUNG VON HYBRIDBAUTEN 22 4 EXPERTENBEFRAGUNGEN ZU MEHRGESCHOSSIGEN BAUTEN MIT HOLZ 42 5 ANALYSE EINES AUSGEWÄHLTEN GEBÄUDES IM DETAIL 59 6 SCHLUSSFOLGERUNGEN 67 7 FAZIT 71 8 BESTIMMUNGEN ZUM VORLIEGENDEN BERICHT 72 9 VERZEICHNISSE 73 10 GLOSSAR 75 ANHANG A: AUSZUG AUS DEN FRAGENKATALOGEN 78 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 8 / 86 INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS 1 AUSGANGSLAGE UND ZIELSETZUNG DES PROJEKTS 10 2 ERFASSUNG DER DATENGRUNDLAGE FÜR DAS PROJEKT 13 3 4 5 2.1 Methodik zur Ermittlung der Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen“ ....... 13 2.2 Marktentwicklung mehrgeschossiger Bauten in der Zeitreihe von 2008 bis 2011 ................ 16 2.3 Mehrgeschossige Bauten mit Holz und ≥ 3 Etagen in den Jahren 2010 und 2011 .............. 17 2.3.1 Anzahl Baubewilligungen und Gebäude Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen ..................................................................................................................... 17 2.3.2 Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen nach Anzahl Etagen ....................... 18 2.3.3 Durchschnittliche Baukosten Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen ......... 19 2.3.4 Klassenbildung für Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen ......................... 20 SCHEMATISIERUNG VON HYBRIDBAUTEN 22 3.1 Grundlegende Definitionen zu den Konstruktionsvarianten .................................................. 22 3.2 Konstruktive Anforderungen bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz .................................. 24 3.3 Konstruktionsvarianten bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz .......................................... 25 3.3.1 Variante Hybridbau mit Beispielprojekten ................................................................ 26 3.3.2 Variante Teilhybridbau mit Beispielprojekt ............................................................... 31 3.3.3 Variante Holzbau mit Beispielprojekten ................................................................... 32 EXPERTENBEFRAGUNGEN ZU MEHRGESCHOSSIGEN BAUTEN MIT HOLZ 42 4.1 Befragungsmethodik ............................................................................................................. 43 4.2 Durchführung der Befragungen und Teilnahme der Experten .............................................. 44 4.3 Fragenkataloge...................................................................................................................... 44 4.4 Auswertung der Ergebnisse aus den Befragungen............................................................... 45 4.4.1 Profil der Teilnehmenden ......................................................................................... 45 4.4.2 Erfahrungen der Teilnehmenden mit mehrgeschossigen Gebäuden ...................... 47 4.4.3 Grundlegende Fragen zu den mehrgeschossigen Projekten der Teilnehmenden ....................................................................................................... 50 4.4.4 Konstruktionsform und Holzeinsatz bei mehrgeschossigen Projekten der Teilnehmenden ....................................................................................................... 52 4.4.5 Einstellungen und Motive der Teilnehmenden ......................................................... 55 ANALYSE EINES AUSGEWÄHLTEN GEBÄUDES IM DETAIL 59 5.1 Methode zur Ermittlung der Holzmassen .............................................................................. 59 5.2 Modellgebäude Mehrfamilienhaus Gäbrisstrasse, Rorschach (SG) 2013 ............................ 59 5.3 Berechnungen zu Konstruktionsvarianten ............................................................................ 61 5.3.1 Berechnungsmethode .............................................................................................. 63 5.3.2 Berechnung zu den Holzmassen nach Konstruktionsvarianten............................... 64 5.3.3 Berechnungen zu den Holzmassen pro Bauteilfläche nach Konstruktionsvarianten ........................................................................................... 65 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 9 / 86 6 SCHLUSSFOLGERUNGEN 67 6.1 Berechnungsgrundlagen zum Holzeinsatz für mehrgeschossige Gebäude ≥ 3 Etagen im Bereich Wohnen Neubau in den Jahren 2010 und 2011 .......................................... 67 6.2 Berechnungen zum Holzeinsatz für mehrgeschossige Gebäude ≥ 3 Etagen im Bereich Wohnen Neubau in den Jahren 2010 und 2011 in den Hauptklassen 1 (dreigeschossige Wohngebäude) und 2 (viergeschossige Wohngebäude) ................... 68 6.3 Berechnungen zum Holzeinsatz für mehrgeschossige Gebäude im Vergleich zu Berechnungen im Projekt Holzendverbrauch 2009 ........................................................ 69 6.4 Anmerkungen zum Holzeinsatz für Gewerbebau, öffentlicher Bau und Anbau/Umbau ........ 70 7 FAZIT 71 8 BESTIMMUNGEN ZUM VORLIEGENDEN BERICHT 72 8.1 9 Umfang des Berichts .............................................................................................................. 72 VERZEICHNISSE 73 9.1 Tabellenverzeichnis ............................................................................................................... 73 9.2 Abbildungsverzeichnis ........................................................................................................... 73 9.3 Quellen- und Literaturverzeichnis .......................................................................................... 74 10 GLOSSAR 75 10.1 Abkürzungen .......................................................................................................................... 75 10.2 Begriffsdefinitionen ................................................................................................................ 75 ANHANG A: AUSZUG AUS DEN FRAGENKATALOGEN 78 A.1 Auszug aus der Online-Befragung Planer – Projekt Mehrgeschossige Hybridbauten .......... 78 A.2 Auszug aus der Expertenbefragung Holzbau-Unternehmen – Projekt Mehrgeschossige Hybridbauten .................................................................................................................. 82 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 10 / 86 1 AUSGANGSLAGE UND ZIELSETZUNG DES PROJEKTS Ausgangslage In der Schweiz gewinnt der Sektor der mehrgeschossigen Gebäude mit Holz im Baumarkt zunehmend an Bedeutung. Der Begriff „Hybridbau“ tritt in diesem Kontext immer wieder in Erscheinung, ist jedoch fachübergreifend bisher noch nicht klar definiert. Die Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau (BFH-AHB) untersucht im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) den Markt von mehrgeschossigen Hybridbauten in der Schweiz für die Marktvolumen in Wohnungs- und Gewerbebau und bei öffentlichen Gebäuden sowie die Konstruktionsvarianten und eingesetzten Holzmengen. Die Ergebnisse erweitern den Teilbereich Bauwesen des im August 2011 abgeschlossenen und im Jahr 2012 vom BAFU publizierten Projektes „Holzendverbrauch Schweiz 2009“ [3]. Zielsetzung Die Zielsetzung des Forschungsprojektes ist die Ermittlung von Kennzahlen zum Markt und zum Holzeinsatz für mehrgeschossige Gebäude mit Holz in der Tragkonstruktion sowie die Abbildung von Konstruktionsvarianten. Hierfür werden aktuelle mehrgeschossige Bauprojekte und die Marktentwicklung in Wohnungs- und Gewerbebau und bei öffentlichen Gebäuden analysiert. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf die Konstruktionsformen von Gebäuden mit mehr als drei Etagen im Neubau und im An- und Umbau. Die Konstruktionsvarianten dieser mehrgeschossigen Gebäuden werden für die unterschiedlichen Ausführungen mit Holz definiert, von den Hybridbauten über weitere Varianten von Mischbauformen bis zu reinen Holzbauten. Zu diesen Varianten werden ausgewählte Projekte in Zusammenarbeit mit den Planern im Projektbericht dokumentiert. Auf Basis eines ausgewählten, mehrgeschossigen Projektes werden die eingesetzten Holzmengen für mehrere Konstruktionsvarianten quantifiziert. Die ermittelten Daten dienen dem BAFU als Entscheidungsgrundlage für die Förderung des Holzeinsatzes in der Schweiz und bieten eine Informationsbasis für Verbände, Unternehmen, Bildungs- und Forschungsinstitutionen. Abbildung 1: Mehrgeschossige Neubauten mit Holz - Wohnen, Gewerbebau, öffentlicher Bau [Bildquellen: Honegger Architekt AG / Überbauung Châtel; Kost Holzbau AG / Bürogebäude; GXM Architekten AG / Schulanlage Delémont, Pierre montavon, photographe] Methodik Die Entwicklung des Marktes für mehrgeschossige Gebäude wird im ersten Schritt auf Basis von Sekundärdaten untersucht für den Zeitraum der Jahre 2008 bis 2011 in der gesamten Schweiz und für die Gebäudekategorien Wohnungsbau, Gewerbebau und öffentlicher Bau. Betrachtet werden sowohl Neubauten als auch Anbauten und Umbauten mit mehr als drei Etagen. Hierfür werden die Baubewilligungen der Jahre 2008, 2009, 2010 und 2011 aus der Gebäudedatenbank der Berner Fachhochschule, Architektur, Holz und Bau selektiert und analysiert. Die Ergebnisse werden sowohl über alle Materialien in der Tragkonstruktion ausgewiesen als auch separat für die Baubewilligungen mit Holz in der Tragkonstruktion dargestellt. Im zweiten Schritt werden ausgewählte Planer von Baubewilligungen der Jahre 2010 und 2011, deren Projekte mit Holz in der Tragkonstruktion bewilligt wurden, telefonisch befragt anhand eines standardisierten Fragenkatalogs. Hauptaspekte dieser Primärerhebung sind die geplanten Konstruktions- Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 11 / 86 varianten, die eingesetzten Materialien und weitere projektbezogene Informationen. Die Ergebnisse dieser Primärerhebung zu den Konstruktionsvarianten mit Holz werden analysiert, mit Branchenexperten abgeglichen und anschliessend als definitive Varianten abgebildet. Im dritten Schritt werden die Fragen der telefonischen Primärerhebung gebündelt und in einer komprimierten Version in einen Online-Fragenkatalog aufgenommen. Die Adressaten der OnlineBefragung sind weitere, ausgewählte Planer von Baubewilligungen der Jahre 2010 und 2011, deren mehrgeschossige Projekte mit Holz in der Tragkonstruktion bewilligt wurden. Die Ergebnisse der telefonischen Befragung und der ergänzenden Online-Erhebung werden zusammengefasst, analysiert und dargestellt sowie zusätzlich mit Experten abgeglichen. Im vierten Schritt wird zusätzlich eine Expertenbefragung bei Holzbauunternehmen auf Basis eines Fragenkatalogs durchgeführt. Die Befragung erfolgt online bei ausgewählten Experten im Holzbau aus der Adressdatenbank der BFH-AHB und aus Vorprojekten zum Holzendverbrauch Schweiz. Hauptaspekte der Expertenbefragung sind die von den Unternehmen realisierten Konstruktionsvarianten, die verwendeten Holzmassen und die Einflussfaktoren auf den Entwicklungsprozess aus Sicht der Holzbauunternehmen. Die Ergebnisse der Expertenbefragung werden analysiert und dargestellt sowie mit den Ergebnissen der Befragungen von Planern verglichen. Im fünften Schritt wird die Höhe des Holzeinsatzes im Bereich der mehrgeschossigen Gebäude für definierte Konstruktionsvarianten mit Holz ermittelt, auf Basis von Befragungen, Expertengesprächen, Baubeschreibungen, bestehenden Erhebungen sowie eigenen Berechnungen an Modellgebäuden. Ausgewählte Projekte der Befragungsteilnehmer werden den ermittelten Konstruktionsvarianten zugeordnet und als ergänzende Praxisbeispiele mit den wichtigsten Projektinformationen dokumentiert. Auf Basis der Ergebnisse aus den vorhergehenden Arbeitsschritten werden Schlussfolgerungen für das Projekt ermittelt und im Arbeitsbericht dargestellt. Projektbeteiligte sind die Berner Fachhochschule (BFH-AHB) mit der Forschungseinheit Management und Bauprozesse in Zusammenarbeit mit der Forschungseinheit Holz- und Verbundbau sowie S-WIN Swiss Wood Innovation Network. Name Ausbildung Funktion Birgit Neubauer-Letsch Diplom- Betriebswirtin FH Leiterin Forschungseinheit Management und Bauprozesse BFH-AHB, Dozentin Katrin Tartsch M.Eng., Dipl.-Ing. (FH) Projektleiterin Einheit Management und Bauprozesse BFH-AHB Roman Hausammann Dipl.-Ing. FH, MREM Wissenschaftlicher Mitarbeiter Einheit Holz- und Verbundbau BFH-AHB Zouhair Ouaggag Dipl. Ing. ETP Assistent Einheit Management Bauprozesse BFH-AHB Hanspeter Kolb Eidg. dipl. Zimmermeister Stv. Leiter Forschungseinheit Holz- und Verbundbau BFH-AHB, Dozent Andreas Müller Prof. Dipl. Ing. Leiter der Forschungseinheit Holz- und Verbundbau BFH-AHB, Professor für Holzbau und Baukonstruktion Thomas Näher Dipl. Forstwirt Univ. Geschäftsführer KMU Zentrum Holz und S-WIN und An dieser Stelle danken wir allen Teilnehmenden der Befragungen für ihre Bereitschaft zur Mitarbeit und ihre Informationen und Einschätzungen zu mehrgeschossigen Hybridbauten. Ein grosser Dank geht an die Unternehmen, die sich an den Befragungen beteiligt haben und an- Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 12 / 86 schliessend individuelle Factsheets zu ihren Projektbeispielen für diesen Projektbericht zusammengestellt und für die Publikation freigegeben haben. Ganz besonders danken möchten wir der Firma Künzli Holz AG, welche uns eines ihrer Projekte als Modellgebäude zur Verfügung gestellt hat sowie der Firma Makiol + Wiederkehr für die umfangreichen Daten für die Auswertungen. Diese Zusammenarbeit hat wesentlich dazu beigetragen, dass detaillierte Berechnungen zu den möglichen Konstruktionsvarianten im Rahmen dieses Projektes durchgeführt werden konnten. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 13 / 86 2 ERFASSUNG DER DATENGRUNDLAGE FÜR DAS PROJEKT Ergebnisse zum Kapitel 2 im Überblick: Die Baubewilligungen der Grundgesamtheit „mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen“ für die Jahre 2008 – 2011 machen jährlich ca. 3‘500, d.h. etwa 10% aller Baubewilligungen der Schweiz aus. Für durchschnittlich rund 6% der mehrgeschossigen Bauten ≥ 3 Etagen wurde in den Jahren 2008 – 2011 das Material Holz in der Tragkonstruktion gewählt. In den Jahren 2010 und 2011 wurden 815 mehrgeschossige Bauten mit Holz in der Tragkonstruktion und ≥ 3 Etagen bewilligt, davon knapp 600 Gebäude in der Kategorie Neubau von Wohnbauten. Knapp 400 mehrgeschossige Gebäude mit Holz wurden mit 3 Etagen und in der Kategorie Neubau von Wohnbauten bewilligt, d.h. fast die Hälfte aller mehrgeschossigen Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen. Weitere 184 Wohngebäude mit Holz wurden mit 4 und 5 Etagen und 14 Wohngebäude mit 6 Etagen bewilligt. Bei den mehrgeschossigen Gewerbebauten wurden 84 Neubauten und 32 Um- und Anbauten mit Holz bewilligt, bei mehrgeschossigen öffentlichen Gebäuden 7 Neubauten und 10 An- und Umbauten. Die Baukosten der bewilligten mehrgeschossigen Bauten mit Holz in der Tragkonstruktion und ≥ 3 Etagen für die Jahre 2010 und 2011 liegen bei total 2.7 Mrd. CHF. Davon entfallen knapp 70% der Baukosten auf die Kategorie Neubau von Wohnbauten. Die durchschnittlichen Baukosten pro Gebäude liegen im Bereich Neubau von Wohnbauten mit rund 3.1 Mio. CHF unter den Baukosten von Gewerbe- und öffentlichen Bauten. Methodik zur Ermittlung der Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen“ 2.1 Für die Abbildung des Marktes von mehrgeschossigen Gebäuden ≥ 3 Etagen in der Schweiz werden im Folgenden die einzelnen Gebäudekategorien Wohnen, Gewerbebau und öffentlicher Bau sowie die Gesamtentwicklung betrachtet. Untersucht wird die Entwicklung des Marktes als Zeitreihe der Jahre 2008, 2009, 2010 und 2011. Als Datenbasis für die Ermittlung werden die Baubewilligungen der Schweiz aus der Gebäudedatenbank der BFH-AHB [1] herangezogen, die u.a. alle in der Schweiz baubewilligten Projekte enthält. Die Entwicklung wird auf Grundlage der baubewilligten Projekte und der darin enthaltenen baubewilligten Gebäude analysiert. Bei der Interpretation der Daten ist zu beachten, dass die bewilligten Projekte und Gebäude ein vorlaufender Indikator für die nachfolgende Bautätigkeit sind, mit einem Zeithorizont von rund ein bis zwei Jahren nach der Baubewilligung. Die Baubewilligungen enthalten als Datenbasis wichtige Informationen über die Bauherrschaft, Planer und Ingenieure sowie eine Vielzahl an projektspezifischen Informationen. Die projektspezifischen Daten können für verschiedene Forschungsfragen ausgewertet werden, im vorliegenden Projekt für die quantitative Marktentwicklung und die qualitative Entwicklung im Bereich der Konstruktionsvarianten. Unter anderem enthalten die Baubewilligungen folgende Informationen: Kurzbeschreibung zum Bauwerk Bauart (Neubau, Anbau / Umbau) Baukosten (in Mio. CHF) Anzahl Gebäude Anzahl Wohnungen bei Wohnbauten Anzahl Etagen Gebäudekategorie Materialien zum Gebäude, z.B. für Tragkonstruktion, Fassade, Fenster Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 14 / 86 Regionale Zuordnung zu Kanton, Bezirk, Postleitzahl Ein Auszug aus der Gebäudedatenbank der BFH-AHB mit Baubewilligungen von mehrgeschossigen Bauten ≥ 3 Etagen ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Baust Kanton VS GR GR FR GR BE BE VS VS VS VS VS AR TI TI TI LU VD VD LU GE NW VD VD JU SG FL SG LU AG AG Bauart Baukosten Anz Kurzbeschreibung Code [Mio CHF] Geb Construction d'un immeuble d'habitation avec parking souterrain 1 4.5 Neubau Mehrfamilienhaus mit integrierter Garage 1 1 Neubau Mehrfamilienhaus mit Einstellhalle 1 3.98 Construction d'un centre d'exploitation 1 6 Neubau Mehrfamilienhaus 1 2 Neubau Mehrfamilienhaus mit Einstellhalle 1 4.7 Neubau Mehrfamilienhaus mit Einstellhalle (Projektänderung) 1 4.7 Construction de dépôts, bureaux er ateliers et places de parc 1 3.165 Construction de deux bâtiments d'habitation avec garages 1 2.647 Construction d'un immeuble résidentiel, parking et garage souterrain1 7.7 Construction d'un hangar industriel avec appartement de fonction 1 2.1 Transformation d'une grange en habitations 3 0.6 Neubau Alterswohnungen mit Garagen 1 3.1 Costruzione di una nuova casa d'abitazione plurifamiliare con posteggi 1 c 4.4 Costruzione stabile plurifamiliare con posteggi esterni 1 1.143 Costruzione nuovo stabile abitativo plurifamiliare con posteggi coperti1 6.695 Neubau 4 Mehrfamilienhäuser 1 9.9 Construction d'un immeuble d'habitation avec places de parc intérieures 1 3 Construction d'un immeuble de logements avec parking extérieur (Compléme 1 3.87 Neubau Mehr- und Einfamilienhaus mit Einstellhalle 1 4.38 Immeuble de logements Minergie pour personnes âgées 1 11 Neubau Zweifamilienhaus mit Einliegerwohnung 1 1.4 Construction d'un immeuble d'habitation avec parking souterrain 1 17.225 Construction d'un immeuble locatif avec parking souterrain 1 2.65 Construction d'un immeuble d'habitation avec couverts à voitures 1 1.1 Neubau von 8 Mehrfamilienhäusern mit Tiefgarage und Kinderspielplatz 1 26 Neubau Mehrfamilienhaus mit Tiefgarage 1 3 Neubau Mehrfamilienhaus mit Tiefgarage 1 6.18 Neubau Mehrfamilienhaus mit Einstellhalle 1 2.9 Neubau Mehrfamilienhäuser mit Autoeinstellhalle 1 7.1 Neubau Mehrfamilienhäuser mit Einstellhalle 1 4.3 Verwen- CRB CRB GA Anz dungs- Code Code Code Etagen zweck 01 CRBText01 02 CRBText02 06 GAText06 GACode07 11 3 0 12 Mehrfamilienhäuser 131 Parkhäuser und Einstellhallen 402 Beton 403 2 3 3 12 Mehrfamilienhäuser 304 Isolierglas 306 11 2 12 Mehrfamilienhäuser 127 Aussenanlagen, Kinderspielplät 805 Keller/Hobbyraum 809 3 3 64 Bürobauten mit erhöhten Anford 59 Autogewerbe 506 Solar 600 4 3 1 12 Mehrfamilienhäuser 304 Isolierglas 402 9 0 12 Mehrfamilienhäuser 131 Parkhäuser und Einstellhallen 400 Tragkonstruktion (neutral) 500 9 0 12 Mehrfamilienhäuser 131 Parkhäuser und Einstellhallen 400 Tragkonstruktion (neutral) 500 4 3 31 Lagerhallen 39 Atelier und Studio 301 Metall / Alu 402 6 3 2 12 Mehrfamilienhäuser 139 Garagen / Fertiggaragen 402 Beton 504 21 4 2 12 Mehrfamilienhäuser 131 Tiefgaragen und Unterniveaugar 402 Beton 403 1 3 12 Wohnungen 14 Einfamilienhäuser 304 Isolierglas 402 3 3 3 12 Mehrfamilienhäuser 12 Wohnungen 504 Wärmepumpe 600 7 4 1 12 Mehrfamilienhäuser 15 Alterswohnungen, Alterssiedlun 402 Beton 403 8 2 12 Mehrfamilienhäuser 174 Carports und Abstellplätze 400 Tragkonstruktion (neutral) 500 6 5 2 12 Mehrfamilienhäuser 402 Beton 403 20 5 2 12 Mehrfamilienhäuser 174 Carports und Abstellplätze 402 Beton 403 12 0 12 Mehrfamilienhäuser 127 Aussenanlagen, Kinderspielplät 400 Tragkonstruktion (neutral) 500 7 1 12 Mehrfamilienhäuser 131 Tiefgaragen und Unterniveaugar 400 Tragkonstruktion (neutral) 502 16 0 12 Mehrfamilienhäuser 175 Parkplätze 400 Tragkonstruktion (neutral) 502 7 4 1 12 Mehrfamilienhäuser 14 Einfamilienhäuser 408 Zweischalenmauerwerk504 13 3 1 15 Alterswohnungen, Alterssiedlun 61 Ladenbauten 400 Tragkonstruktion (neutral) 503 3 3 2 12 Wohnungen 14 Einfamilienhäuser 205 Putz 304 56 7 1 12 Mehrfamilienhäuser 127 Aussenanlagen, Kinderspielplät 400 Tragkonstruktion (neutral) 500 5 3 0 12 Mehrfamilienhäuser 131 Tiefgaragen und Unterniveaugar 400 Tragkonstruktion (neutral) 504 5 3 2 12 Mehrfamilienhäuser 174 Carports und Abstellplätze 402 Beton 403 121 5 1 12 Mehrfamilienhäuser 127 Aussenanlagen, Kinderspielplät 401 Holz 402 3 4 0 12 Mehrfamilienhäuser 64 Bürobauten mit erhöhten 403 Anford Backstein 504 28 5 0 12 Mehrfamilienhäuser 127 Aussenanlagen, Kinderspielplät 402 Beton 403 8 4 1 12 Mehrfamilienhäuser 127 Aussenanlagen, Kinderspielplät 402 Beton 403 18 2 12 Mehrfamilienhäuser 131 Tiefgaragen und Unterniveaugar 400 Tragkonstruktion (neutral) 500 11 3 2 12 Mehrfamilienhäuser 131 Tiefgaragen und Unterniveaugar 400 Tragkonstruktion (neutral) 500 Anz Whg 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 2 1 1 1 1 1 8 1 1 1 2 2 GAText07 Backstein Holz / (Alu / Metall) Treppenhäuser/Treppen Boden (neutral) Beton Heizung (neutral) Heizung (neutral) Beton Wärmepumpe Backstein Beton Boden (neutral) Backstein Heizung (neutral) Backstein Backstein Heizung (neutral) Gas Gas Wärmepumpe Fernwärme Isolierglas Heizung (neutral) Wärmepumpe Backstein Beton Wärmepumpe Backstein Backstein Heizung (neutral) Heizung (neutral) Abbildung 2: Auszug aus den Baubewilligungen mit mehrgeschossigen Bauten ≥ 3 Etagen Quelle: Gebäude-Datenbank BFH-AHB [1] Die projektrelevanten Bauprojekte werden nach definierten Faktoren aus der Grundgesamtheit aller Baubewilligungen der Jahre 2008, 2009, 2010 und 2011 in der Gebäudedatenbank der BFH-AHB selektiert: Selektion der Hochbauprojekte für die Zeitreihe 2008 bis 2011. Selektion der Hochbauprojekte in den ausgewählten Gebäudekategorien Wohnbau (nachfolgend auch „Wohnen“), Gewerbebau und öffentlicher Bau. Selektion der verbliebenen Hochbauprojekte nach Bauart in den Kategorien Neubau sowie Anbau und Umbau. Ausschluss der Projekte für Renovationen, Sanierungen sowie Abbrüche. Ausschluss von Bauprojekten ohne Massnahmen an der Tragkonstruktion v.a. in der Kategorie Umbau, da diese Bewilligungen für den Projektauftrag nicht relevant sind. Selektion der verbliebenen Hochbauprojekte nach Anzahl ≥ 3 Geschosse. Ausschluss der Projekte in der Kategorie Wohnbau < 4 Wohnungen, von Hallen und Produktionsgebäuden, da ausserhalb des Projektauftrags. Das Ergebnis der Selektion ist die für das Projekt zugeschnittene Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen“. Die Selektion dieser projektbezogenen Grundgesamtheit ist in der Abbildung 3 auf der folgenden Seite grafisch dargestellt. Weitere Informationen zu den Gebäudekategorien Wohnbau, Gewerbebau und öffentlicher Bau, wie für das Projekt verwendet: In der Kategorie Wohnen sind mehrgeschossige Gebäude von privaten und öffentlichen Bauherren enthalten mit Nutzungsformen wie Mehrfamilienhäuser und Wohnheime. In der Kategorie Gewerbebauten sind mehrgeschossige Industrie- und Gewerbebauten, Gebäude für Handel und Verwaltung, Gastgewerbe und Fremdenverkehr enthalten, ohne Hallen und Produktionsgebäude. In der Kategorie öffentliche Bauten sind mehrgeschossige Gebäude für Unterricht, Bildung und Forschung, Verwaltung, Fürsorge und Gesundheit, Freizeit, Sport und Erholung und Kultur enthalten, ohne Hallen. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 15 / 86 Die nachfolgende Abbildung zeigt den Selektionsprozess aus Grundgesamtheit der Baubewilligungen der Gebäudedatenbank der BFH-AHB für die Projekt-Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen“ im Überblick. Abbildung 3: Methodik zur Ermittlung der Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen“ im Überblick Quelle: BFH-AHB Weitere Anmerkungen zur Grundgesamtheit Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen: Die Selektion der Bauprojekte erfolgt aus einer Datenbasis von Baubewilligungen. Einer Baubewilligung können mehrere Gebäudekategorien zugewiesen sein, wenn für das Bauprojekt mehrere Nutzungsarten geplant sind. Im Rahmen dieser Untersuchung wird die erste Zuweisung zu einer Gebäudekategorie als massgebend für die Auswertung herangezogen. Eine Baubewilligung kann mehr als ein Gebäude enthalten. Im Durchschnitt der Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen sind pro Baubewilligung rund 1.8 Gebäude ausgewiesen. Aus diesem Grund ist die Anzahl Baubewilligungen nicht mit der Anzahl bewilligte Gebäude gleichzusetzen. Im Folgenden werden bei Bedarf beide Auswertungen dargestellt. In einer Baubewilligung können für die Tragkonstruktion ein oder mehrere Materialien angegeben sein. Die Angaben zu den Materialien gelten für alle Gebäude in einer Bewilligung. Aus dieser Zuweisung wird abgeleitet, ob in den baubewilligten Gebäuden Holz als Material in der Konstruktion eingesetzt wird. Eine genaue Zuweisung der Materialien zu den konstruktiven Bauteilen in einem Gebäude, Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 16 / 86 wie Aussenwände, Decken und Dach, ist auf Grundlage der Datenbasis Baubewilligungen nicht möglich und wird daher für diese Untersuchung über Primärerhebungen ermittelt und ergänzt. 2.2 Marktentwicklung mehrgeschossiger Bauten in der Zeitreihe von 2008 bis 2011 In den Jahren 2008 bis 2011 wurden in der Schweiz im Schnitt rund 34‘000 Baubewilligungen pro Jahr über alle Gebäudekategorien veröffentlicht. Die Baubewilligungen der Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen“ haben für diese Jahre einen konstanten Anteil von rund 10% an allen Baubewilligungen. Im Jahr 2008 wurden 3‘043 Baubewilligungen für mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen veröffentlicht. Aufgrund der schwierigen Wirtschaftslage war im Jahr 2009 ein Einbruch auf 2‘775 Bewilligungen zu beobachten. Im Jahr 2010 folgte, vermutlich als Reaktion darauf, eine Steigerung gegenüber dem schwachen Vorjahr um 930 auf 3‘705 Baubewilligungen. Im Vergleich zum Jahr 2008 liegt die Anzahl der Baubewilligungen von mehrgeschossigen Bauten ≥ 3 Etagen im Jahr 2011 um etwa 15% höher bei 3‘589 Baubewilligungen. Eine langfristige Tendenz für die nächsten Jahre ist auf Basis der Baubewilligungen schwer abzuleiten, da die Entwicklung im Jahr 2009 stark durch die Wirtschaftskrise beeinflusst wurde. Unter Einbezug von weiteren Marktindikatoren kann tendenziell von einem Marktwachstum bei mehrgeschossigen Bauten ausgegangen werden. Die nachfolgenden Abbildungen zeigen die Entwicklung der Baubewilligungen für mehrgeschossige Projekte (linke Grafik) und die darin ausgewiesenen Gebäude (rechte Grafik). Ebenfalls dargestellt sind die jeweils darin enthaltenen Projekte und Gebäude mit Holz in der Tragkonstruktion. Abbildung 4: Entwicklung mehrgeschossige Bauten von 2008 bis 2011 Quelle: Gebäude-Datenbank BFH-AHB [1], Selektion Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen von 2008 bis 2011 Auf Ebene der Baubewilligungen werden die Entscheidungen für die Grundlagen des gesamten Projektes gefällt, zum Beispiel die Entscheidung für das Material Holz in der Tragkonstruktion. Analog zu den Schwankungen im Bereich der Baubewilligungen hat sich auch die Anzahl der darin enthaltenen bewilligten Gebäude entwickelt. Im Jahr 2008 lag die Anzahl bei 5‘173 baubewilligten Gebäuden, ging im Jahr 2009 stark zurück auf 4‘637 Gebäude und erreicht in den Jahren 2010 und 2011 ein Volumen von 6‘120 bzw. 6‘040 Gebäuden. Ebenfalls unter den gleichen Einflüssen stand die Entwicklung der Gebäude mit Holz in der Tragkonstruktion. Insgesamt wurde in den Jahren 2008 bis 2011 bei durchschnittlich 6.1% der mehrgeschossigen Bauten Holz für die Tragkonstruktion gewählt. Die Bandbreite reicht von 5.4% im Jahr 2009 mit 252 Gebäuden bis zu 6.9% im Jahr 2010 mit 421 Gebäuden. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 17 / 86 2.3 Mehrgeschossige Bauten mit Holz und ≥ 3 Etagen in den Jahren 2010 und 2011 Nachfolgend werden die mehrgeschossigen Bauten mit Holz in der Konstruktion und ≥ 3 Etagen für die Jahre 2010 und 2011 vertieft betrachtet. Detailliert untersucht werden die Baubewilligungen, die Gebäude, die Baukosten und die Anzahl Etagen in den Gebäudekategorien Wohnen, Gewerbebauten und öffentliche Bauten für die Kategorien Neubau und Anbau / Umbau. 2.3.1 Anzahl Baubewilligungen und Gebäude Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen In den Jahren 2010 und 2011 wurden insgesamt 512 Baubewilligungen mit 815 Gebäude bewilligt, davon 421 Gebäude im Jahr 2010 und 394 Gebäude im Jahr 2011. Die Baubewilligungen und die Anzahl Gebäude sind in der nachfolgenden Abbildung für die drei Gebäudekategorien Wohnen, Gewerbebauten und öffentliche Bauten aufgegliedert. Die Daten für die Bauart Neubau sind dabei in der dunkleren Farbe und für Anbau / Umbau in der helleren Farbe dargestellt. Abbildung 5: Anzahl Baubewilligungen und Gebäude nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 Quelle: Gebäude-Datenbank BFH-AHB [1], Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen mit Holz von 2010 und 2011 Nach dem Kriterium „Anzahl der Gebäude“ ist der Neubau Wohnen bei den mehrgeschossigen Bauten mit Holz und ≥ 3 Etagen die mit Abstand grösste Kategorie und erreicht einen Anteil von rund 74% und eine Menge von fast 600 Gebäuden in den Jahren 2010 und 2011 (siehe auch Tabelle 1). Einen ebenfalls grösseren Anteil von jeweils rund 10% und über 80 Gebäuden verzeichnen die An/Umbauten in der Kategorie Wohnen und die Neubauten in der Kategorie Gewerbebauten. Nach Baukategorie werden rund 84% aller mehrgeschossigen Gebäude mit Holz und ≥ 3 Etagen der Jahre 2010 und 2011 im Wohnbau bewilligt, der Gewerbebau umfasst rund 14% und der öffentliche Bau rund 2% der bewilligten Gebäude. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 18 / 86 Tabelle 1: Anzahl und Anteil bewilligte Gebäude mit Holz nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 Kategorie Wohnen Gewerbebauten Öffentliche Bauten Total 2.3.2 Anzahl bewilligte Gebäude Anteil bewilligte Gebäude Neubau An-/Umbau Total 599 84 7 690 83 32 10 125 682 116 17 815 Neubau An-/Umbau 73.5% 10.3% 0.9% 84.7% 10.2% 3.9% 1.2% 15.3% Total 83.7% 14.2% 2.1% 100.0% Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen nach Anzahl Etagen Die Analyse der mehrgeschossigen Bauten mit Holz nach dem Kriterium „Anzahl Etagen“ zeigt, dass mit 398 Gebäuden knapp die Hälfte aller mehrgeschossigen Bauten mit Holz in den Jahren 2010 und 2011 als Neubauten im Bereich Wohnen mit 3 Etagen bewilligt wurden (siehe auch Tabelle 2). Weitere 184 Wohngebäude im Neubau wurden mit 4 und 5 Etagen und 15 Wohngebäude mit 6 und mehr Etagen bewilligt. Über alle Gebäudekategorien wurden in der Kategorie 6 Etagen 21 Gebäude, in der Kategorie 5 Etagen 49 Gebäude, in der Kategorie 4 Etagen 188 Gebäude und in der Kategorie 3 Etagen 550 Gebäude bewilligt. Tabelle 2: Anzahl bewilligte Gebäude mit Holz nach Etagen, Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 Kategorie Bauart Wohnen Gewerbebauten Öffentliche Bauten Neubau Neubau Neubau Wohnen Gewerbebauten Öffentliche Bauten An-/Umbau An-/Umbau An-/Umbau Total Keine 3 Etagen 4 Etagen 5 Etagen 6 Etagen 7 Etagen Angabe Total 398 63 5 143 14 1 41 1 0 14 4 0 1 0 0 2 2 1 599 84 7 55 22 7 21 8 1 4 1 2 2 1 0 1 0 0 0 0 0 83 32 10 550 188 49 21 2 5 815 Mit zunehmender Anzahl Etagen sinkt die Fallzahl der bewilligten Gebäude sowohl im Neubau als auch im Anbau / Umbau. Der Farbverlauf von dunkel (3 Etagen) bis hell (7 Etagen) visualisiert diese Aussage in der nachfolgenden Abbildung 6. Seit der Anpassung der Brandschutzanforderungen in der Schweiz im Jahr 2007 sind Bauprojekte in Holzbauweise nicht mehr nur bis zu 4 Geschossen sondern bis zu 6 Geschossen zugelassen. Die vorliegenden Auswertungen für die Jahre 2010 und 2011 zeigen, dass für diese grossen Neubauten mit Holz und 5 bis 6 Geschossen bereits 60 Gebäuden bewilligt wurden, dies sind rund 7% aller mehrgeschossigen Bauten mit Holz. Bei den 10 Projekten für An- und Umbauten mit 5 und mehr Etagen handelt es sich zur Hälfte um Aufstockungen auf den Bestand und zur anderen Hälfte um Umbau- und Erweiterungsmassnahmen, d. h. um Nachverdichtungen in Holzbauweise. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 19 / 86 Abbildung 6: Anzahl bewilligte Gebäude nach Anzahl Etagen, Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 Anmerkung: Farbverlauf von dunkel (3 Etagen) bis hell (7 Etagen) Quelle: Gebäude-Datenbank BFH-AHB [1], Mehrgeschossige Bauten mit Holz von 2010 und 2011 2.3.3 Durchschnittliche Baukosten Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen Die Auswertung der Baukosten für mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen zeigt ein bewilligtes Volumen von total 2.7 Mrd. CHF für die Jahre 2010 und 2011. Mit Baukosten von rund 1.8 Mrd. CHF und knapp 70% Anteil bildet die Kategorie Neubau Wohnen den grössten Bereich (siehe Tabelle 3), wie auch bei der Auswertung nach Anzahl Gebäude (Anteil 73.5%) in Kap. 2.3.1. Die durchschnittlichen Baukosten pro Gebäude liegen für die Kategorie Wohnen Neubau bei rund 3.1 Mio. CHF und für die Kategorie Gewerbebauten Neubau bei 4.9 Mio. CHF. Die öffentlichen Bauten nehmen mit knapp 6% Anteil einen kleineren Bereich der gesamten Baukosten ein, die einzelnen Projekte umfassen im Durchschnitt dafür ein sehr hohes Baukostenvolumen von rund 12.0 Mio. CHF im Neubau und 7.5 Mio. CHF für An- und Umbauten. Die geringsten durchschnittlichen Baukosten sind mit 2.0 Mio. CHF für An- und Umbauten von Gewerbebauten geplant. Die durchschnittlichen Baukosten für An- und Umbauten im Wohnbau liegen mit 2.7 Mio. CHF im Vergleich eher nahe bei den durchschnittlichen Baukosten für Neubauten der gleichen Kategorie mit 3.1 Mio. CHF. Tabelle 3: Durchschnittliche Baukosten nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 Kategorie Wohnen Gewerbebauten Öffentliche Bauten Total Baukosten Total [in Mio. CHF] Ø Baukosten pro Gebäude [in Mio. CHF] Neubau An-/Umbau Total Neubau An-/Umbau 1'844 221 2'066 3.1 2.7 415 64 479 4.9 2.0 84 75 159 12.0 7.5 2'343 361 2'704 6.7 4.1 Die Analyse der Baukosten pro Gebäude zeigt, dass die Bandbreite zwischen den Gebäudekategorien relativ gross ist. Auch innerhalb einer Kategorie sind grosse Bandbreiten zu verzeichnen: zum Beispiel reicht in der Kategorie Wohnen Neubau, bei durchschnittlichen Baukosten von 3.1 Mio. CHF, die Bandbreite pro Gebäude von 0.75 Mio. CHF (Mehrfamilienhaus mit 3 Etagen) bis zu 75 Mio. CHF pro Gebäude (Neubau Mehrgenerationenhaus mit 154 Wohnungen und Ateliers, Restaurant und Kindergarten auf 6 Etagen). Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 20 / 86 Abbildung 7: Durchschnittliche Baukosten nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 Quelle: Gebäude-Datenbank BFH-AHB [1], Mehrgeschossige Bauten mit Holz von 2010 und 2011 2.3.4 Klassenbildung für Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen Als ergänzende Analyse zu den vorangegangenen Auswertungen erfolgt eine Klassenbildung, die für die 815 Gebäude der Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen“ durchgeführt wird. Mit dieser Analyse werden die Projekte innerhalb der Gebäudekategorien Wohnen, Gewerbebauten und öffentliche Bauten und der Bauarten Neubau und Anbau / Umbau nach den folgenden Kriterien in Klassen abgebildet: Anzahl Etagen pro Gebäude (AnzEtag/Geb) Baukosten pro Gebäude, in Mio. CHF (Baukost/Geb) Anzahl Wohnungen pro Gebäude (AnzWhg/Geb) bei Wohnbauten Bauvolumen pro Gebäude, in m3 (Bauvol/Geb) Abbildung 8: Prinzip der Klassenbildung über zentrale Kriterien und Darstellung der Schwerpunkte Quelle: BFH-AHB Die Klassenbildung erfolgt durch statistische Analysen, bei denen im ersten Schritt Haupt- und Nebenklassen gebildet werden. Im zweiten Schritt werden die zentralen Kriterien der Klassen in Form von Schwerpunkten innerhalb dieser Klassen abgebildet. Als Varianz gilt der Abstand der Einzelprojekte zum Schwerpunkt, bezogen auf alle Kriterien (siehe Abbildung 8). Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 21 / 86 Als Ergebnis der Analyse für das vorliegende Projekt konnten 4 Hauptklassen abgeleitet werden, die über die in Tabelle 4 abgebildeten zentralen Schwerpunkte definiert sind. Die Varianz über alle Beurteilungskriterien zu diesen zentralen Kriterien ist innerhalb dieser 4 Hauptklassen sehr gering. In den 4 Hauptklassen werden mit 640 Gebäuden knapp 80% aller Bauten aus der Grundgesamtheit „Mehrgeschossigen Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen“ abgebildet. Die restlichen 20% der Gebäude verteilen sich auf 20 Nebenklassen mit grosser Varianz und weisen eine sehr grosse Bandbreite auf. Aus diesen Nebenklassen lassen sich daher keine Modellgebäude ableiten. In der Hauptklasse 1 sind 398 Neubauten der Kategorie Wohnen mit 3 Etagen enthalten, was knapp 50% der Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten mit Holz ≥ 3 Etagen“ wiederspiegelt. Die durchschnittlichen Baukosten pro Gebäude betragen 2.18 Mio. CHF bei einem durchschnittlichen Bauvolumen von 3‘465 m3 (siehe auch Tabelle 4). In der nächstgrösseren Hauptklasse 2 sind 136 Gebäude mit 4 Etagen aus der Kategorie Wohnen Neubau enthalten. Die durchschnittlichen Baukosten pro Gebäude betragen 2.89 Mio. CHF bei einem durchschnittlichen Bauvolumen von 4‘664 m3. In der Hauptklasse 3 sind 52 Gebäude der Kategorie Gewerbebau Neubau enthalten. Die durchschnittlichen Baukosten pro Gebäude betragen 2.26 Mio. CHF bei einem durchschnittlichen Bauvolumen von 3‘106 m3. Die Ergebnisse zu dieser Hauptklasse liegen nahe an der Hauptklasse 1 Wohnen Neubau bei den Kriterien Anzahl Etagen, Baukosten pro Gebäude und Bauvolumen pro Gebäude. Dies spricht für eine Ähnlichkeit dieser dreigeschossigen Gebäude in beiden Klassen. In der Hauptklasse 4 sind 54 Gebäude der Kategorie Wohnen An-/Umbau enthalten. Diese Klasse hat einen Anteil von 65% an den An-/Umbauten über alle Baukategorien. Die durchschnittlichen Baukosten pro Gebäude betragen 1.25 Mio. CHF bei einem durchschnittlichen Bauvolumen von 1‘446 m3. Tabelle 4: Hauptklassen Mehrgeschossige Bauten mit Holz nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 Klasse Kategorie Bauart Etagen Wohnung pro Geb. Baukosten pro Geb. Bauvol/Geb Anz Geb. Varianz [in m ] 3 [in Mio. CHF] 1 2 3 Wohnen Wohnen Gewerbebau Neubau Neubau Neubau 3.0 4.0 3.0 4.35 7.31 - 2.18 2.89 2.26 3465.0 4664.2 3106.3 398 136 52 0.4 0.6 4 Wohnen An/Umbau 3.0 3.33 1.25 1445.5 54 0.1 0.2 Nicht in eine einheitliche Hauptklasse lassen sich die Gebäude Wohnen Neubau mit 5 und 6 Etagen gliedern, sie bilden zwei kleinere Nebenklassen, die kein Gebäudemodell zulassen. Dies gilt analog für die restlichen Gebäude Wohnen An-/Umbau sowie die restlichen Gebäude der Kategorien Gewerbe Neubau und An-/Umbau. Die 17 Gebäude in Neubau und An-/Umbau der Kategorie Öffentliche Bauten lassen sich aufgrund der geringen Fallzahlen und der sehr grossen Unterschiede in der Ausbildung der Gebäude ebenfalls nicht in Hauptklassen gliedern. Hier ist ebenfalls keine Modellbildung möglich. Die Klassenbildung ergänzt die vorhergehenden Auswertungen aus Kap. 2.3.1 bis 2.3.3. Auf Basis der Ergebnisse sind weitere ergänzende Aussagen zu Baukosten und Gebäudevolumen möglich. Ein besonderes Augenmerk wird auch auf die Ähnlichkeiten zwischen der Hauptklasse 1 „Kategorie Wohnen mit 3 Etagen“ und der Hauptklasse 3 „Kategorie Gewerbebau mit 3 Etagen“ gelegt. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 22 / 86 3 SCHEMATISIERUNG VON HYBRIDBAUTEN Ergebnisse zum Kapitel 3 im Überblick Grundlegende Definitionen zu den Konstruktionsvarianten sind erfolgt und abgestützt auf die Expertenangaben von Planerinnen und Planern sowie Holzbauunternehmen mit Aktivitäten im Bereich mehrgeschossige Bauten mit Holz. Die Konstruktionsvarianten sind beschrieben. Die Konstruktionsvarianten sind grafisch dargestellt, siehe folgende Abbildung 9. Variante Hybridbau Teilhybridbau Holzbau Holz Holz Holz Holz Holz Modell Aussenwand Dach Massiv Holz Decke Massiv Holz Holz Innenwand Nutzungstrennung Massiv Holz Holz Innenwand Nutzungsintern Massiv Holz Massiv Holz Massiv Holz Korridor Massiv Massiv Holz \ Massiv Holz Holz Tragwerk Massiv Massiv Holz \ Massiv Holz Holz Treppenhaus* Massiv Massiv Massiv Holz* * Treppenhaus bis 3 Geschosse in Holzbau möglich Anmerkung: „entweder | oder“ = beide Materialien möglich, „und \ und“ = beide Materialien zusammen Abbildung 9: Konstruktionsvarianten bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz Quelle: BFH-AHB 3.1 Grundlegende Definitionen zu den Konstruktionsvarianten Der Begriff „Hybridbau“ etabliert sich im Bereich des Holzbaus immer mehr. Eine genaue Definition dieses Begriffes war jedoch im Bausektor aktuell noch nicht gegeben. Aus diesem Grund wurden im Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 23 / 86 vorliegenden Projekt drei Konstruktionsvarianten für Holzbauten definiert: der Hybridbau, der Teilhybridbau und der Holzbau (siehe Abbildung 9). In Zusammenarbeit mit Experten der Einheit Holz- und Verbundbau der BFH-AHB wurden die gängigen Konstruktionsformen von Bauten mit Holz analysiert und diese Ergebnisse im Rahmen der Befragungen durch die Antworten von 79 Planerinnen und Planern und 46 Holzbauunternehmen mit Aktivitäten im Bereich mehrgeschossige Bauten mit Holz auf einer breiten Basis abgestützt, siehe Kap. 4.3.4 Konstruktionsformen und Holzeinsatz. Für die Definition von Hybridbau und zur Bildung der Konstruktionsvarianten wurden folgende relevanten konstruktiven Bauteile genauer betrachtet, wie in der nachfolgenden Abbildung 10 aufgeführt: Bauteil Aufgabe Aussenwand Teil der wärmedämmenden Gebäudehülle ohne statische Anforderungen Dach Teil der wärmedämmenden Gebäudehülle Decke Geschossdecken brandabschnittsbildend Innenwand Nutzungstrennung Raumabschluss mit Anforderung an Brand- und / oder Schallschutz Innenwand Nutzungsintern Raumabschluss ohne Anforderung an Brand- und Schallschutz Korridor Erschliessung der Nutzungseinheiten als Flucht- und Rettungsweg (mögliche angrenzenden Bauteile: Wand, Decke, eventuell Dach) Tragwerk Statisch relevantes Haupttragwerk zum vertikalen Lastabtrag, mit Stützen als vertikale Tragglieder und Träger als horizontale Tragglieder in Wandelementen integriert oder separat möglich Treppenhaus Erschliessung der Etagen mit Anbindung an Korridore oder Nutzungseinheiten als Flucht- und Rettungsweg Abbildung 10: Definition der konstruktiv relevanten Bauteile Quelle: BFH-AHB Prinzipiell bedeutet Hybridbau: die Kombination verschiedener Baustoffe. Für die Definition des Begriffes muss auf den Unterschied zwischen Hybridbauteil und Hybridbauweise geachtet werden, das heisst: Hybridbauteil ≠ Hybridbauweise. Ein Hybridbauteil ist ein Bauteil, welches aus der Mischung verschiedener Baustoffe besteht. Die Holz-Beton-Verbund-Decke ist zum Beispiel ein Hybridbauteil, hier erfolgt eine Kombination der Baustoffe Beton und Holz zu einem Bauteil. Bei der Hybridbauweise handelt es sich dagegen um eine Konstruktionsform für ein Gebäude, welches aus der Mischung verschiedener Bauteile besteht. Die Trennung von Tragwerk und Gebäudehülle ist zum Beispiel eine Form der Hybridbauweise, hier erfolgt eine Kombination von Bauteilen wie einem Tragwerk in Beton und einer Aussenwand in Holz zu einem Hybridbauwerk. Im vorliegenden Projekt werden die Varianten der Hybridbauweise genauer betrachtet. Die Bildung der Konstruktionsvarianten erfolgt auf der Grundlage von konstruktiven Gesichtspunkten und nicht nach Gebäudekategorien oder Nutzungen getrennt, d.h. übergreifend für Wohn-, Gewerbeund öffentliche Bauten. Durch die Brandschutzanforderungen der Schweiz gelten die in diesem Projekt gebildeten Konstruktionsvarianten bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz für [2]: ▪ folgende Gebäudekategorien mit 3 bis 6 Geschossen Mehrfamilienhäuser Bürobauten Schulbauten ▪ folgende Gebäudekategorien mit 3 bis 4 Geschossen Industrie / Gewerbebauten (q bis 1000 MJ/m2) Verkaufsgeschäfte (Verkaufsfläche ≤ 1200 m2 und Personenbelegung ≤ 100 Personen) Landwirtschaftliche Bauten Wohnbauten Einfamilienhäuser / Reiheneinfamilienhäuser ▪ gelten nicht für folgende Gebäudekategorien: Beherbergungsbetriebe wie Krankenhäuser / Hotels. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 24 / 86 3.2 Konstruktive Anforderungen bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz Als Bauweisen werden nachfolgend der Massivbau, der Holzbau und deren Mischformen Hybridbau und Teilhybridbau betrachtet. Die baustoffspezifischen Eigenschaften der Bauweisen werden im Einzelnen gegenübergestellt (siehe Abbildung 11). Bei der Verwendung der Misch- bzw. Hybridbauweise können die Stärken der Bauweisen gezielt genutzt werden. Hierfür kommen u.a. statische als auch bauphysikalische Aspekte zum Tragen. Massivbau Hybridbau / Teilhybridbau Holzbau Allgemeines Standardisierte Detaillösungen, Hohe Masse Optimale Nutzung der Stärken der verschiedenen Bauweisen Kurze Bauzeit, Hoher Vorfertigungsgrad, Trockene Bauweise; Geringe Masse Material Stahl, Stahlbeton, Beton, Backstein, Gipstrockenbau (nicht brennbar nbb) Mischung von Bauteilen in Massivbau und Holzbau Holzrahmenbau, Massivholzbau, Holz-BetonVerbund u.ä. (evtl. mit einzelnen Traggliedern in Stahl) Statik Hohe (Quer-) Druckfestigkeit, Grosse Spannweiten bei Decken realisierbar Bei unterschiedlichen Setzungsverhalten Anschlüsse besonders zu beachten Geringes Gewicht, Hohe Duktilität der Konstruktion für den Bereich erdbebensicheres Bauen Wärmeschutz Hohe Speicherfähigkeit für sommerlichen Wärmeschutz Gute Kombination für sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz, Vermeiden von Wärmebrücken Hochgedämmte Aussenwände bei sehr schlanken Bauteilen für winterlichen Wärmeschutz Schallschutz Gute Werte für Körperschall in tiefen Frequenzen Gute Lösung für hohe und niedrige Frequenzen möglich Körperschall in tiefen Frequenzen besonders zu beachten Brandschutz Unproblematisch, da nicht brennbar (nbb) Ab 4 Geschosse: Treppenhaus nicht brennbar (nbb) ausbilden Seit 2005 bis zur Hochbaugrenze mit 6 Geschossen möglich Abbildung 11: Gegenüberstellung konstruktiver Anforderungen verschiedener Bauweisen Die brandschutztechnischen Anforderungen der Bauteile sind abhängig von ihrer konstruktiven Ausbildung, d.h. ob sie als tragende, nicht tragende, brandabschnittbildende oder nicht brandabschnittbildende Bauteile ausgebildet werden. Ein weiterer Einflussfaktor ist die Anzahl der Etagen (siehe Abbildung 12). In der Schweiz ist der Bau von bis zu 6 Geschossen in Holzbauweise erlaubt, bei Einhaltung von gewissen Rahmenbedingungen. Für das oberste Geschoss gelten entschärfte Anforderungen. Bauteil bis 3 Etagen 4 Etagen 5-6 Etagen Aussenwand Holz Holz Holz* Decke Holz Holz Holz* Innenwand Nutzungstrennung Holz Holz Holz* Korridor Holz* Holz* Holz* Tragwerk Holz Holz Holz* Treppenhaus Holz* Massiv (nbb) Massiv (nbb) * Holzbauteile eventuell fluchtwegseitig oder beidseitig nicht brennbar verkleidet [2] Abbildung 12: Einsatzmöglichkeiten von Holz für Gebäude ohne Sprinkler Quelle: Lignum Dokumentation Brandschutz 2005 [2] Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 25 / 86 3.3 Konstruktionsvarianten bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz Alle Gebäude sind Unikate. Und fast jedes Gebäude mit Holz in der Konstruktion besteht aus einer Mischung von Bauteilen und unterschiedlichen Materialen. Prinzipiell lässt sich die Gebäudekonstruktion in unterschiedlichen Mischformen ausbilden. Möglich sind Mischungen nach Sektionen oder Geschossen sowie das Mischen von Bauteilen oder die Trennungen zwischen Tragwerk und Gebäudehülle (siehe Abbildung 13). Sektionale Mischung Geschossweise Mischung Mischung von Bauteilen Trennung zwischen Tragwerk und Gebäudehülle Abbildung 13: Holzkonstruktionen in Mischbauweise Quelle: Infodienst Holz 2005 [4] Bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz sind viele Varianten dieser Mischformen denkbar: vom Treppenhaus in Stahlbeton, über das Unter- oder Sockelgeschoss in Beton bis hin zur Deckenkonstruktion oder der gesamten Gebäudestruktur in Massivbauweise können die Bauteile in einer Mischbauform aus verschiedenen Bauweisen mit mehr oder weniger Holz ausgebildet werden. Die gebildeten Konstruktionsvarianten, wie dargestellt in den Abbildungen 14 bis 16, Konstruktionsvarianten bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz, zeigen die gängigsten gebauten Formen dieser Mischungen auf, abgestützt auf die Expertenangaben von Planerinnen und Planern sowie Holzbauunternehmen mit Aktivitäten im Bereich mehrgeschossige Bauten mit Holz. Weitere Anmerkung: Einzelne Formen der Mischung der Bauweisen werden in der Variantenbildung nicht gesondert abgebildet, da diese Mischungen in jeder der drei Konstruktionsvarianten auftreten können und projektbezogen zu betrachten sind. Zum Beispiel kann eine sektionale oder geschossweise Mischung durch die Ausbildung des Erdgeschosses oder eines Teiles davon in Massivbau erfolgen, und der Rest des Gebäudes wird in oder mit Holz ausgeführt. Ein Grund für die massive Ausbildung des Erdgeschosses kann eine Hanglage oder ein hoher Grundwasserspiegel sein, oder es können zusätzliche nutzungsbedingte oder konstruktive Anforderungen durch Menschenansammlungen in den unteren Etagen gegeben sein. Ein weiterer Grund für die geschossweise Mischung kann eine Aufstockung auf einen massiven Bestand oder die Ausbildung nur des obersten Geschosses als Attika in Holzbauweise sein. Diese Mischform gilt nicht als Konstruktionsvariante. Eine sektionale Mischung durch einen massiven Erschliessungskern, welcher oft auch zur Aussteifung herangezogen wird und somit ebenfalls als Trennung zwischen Tragwerk und Gebäudehülle betrachtet werden kann, kann ebenfalls bei allen Konstruktionsvarianten auftreten und wird nicht als massgebender Einflussfaktor auf die Variante betrachtet. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 26 / 86 3.3.1 Variante Hybridbau mit Beispielprojekten Variante Hybridbau Modell Aussenwand Dach Decke Innenwand Nutzungstrennung Innenwand Nutzungsintern Holz Massiv Holz Massiv Massiv Massiv Holz Korridor Massiv Tragwerk Massiv Beschreibung der Konstruktionsvariante Hybridbau Der Hybridbau ist von den in Abb. 9 dargestellten Konstruktionsvarianten diejenige mit dem geringsten Anteil an Holzbauteilen. Beim Hybridbau in seiner klassischen Form werden nur die Aussenwände in Holzbauweise ausgebildet. Hier wird die Gebäudehülle aus hochgedämmten, nicht tragenden Aussenwandelementen in Holzbauweise geplant, meist als Holzrahmenbauelemente wegen der sehr guten Dämmeigenschaften. Die Dachkonstruktion kann sowohl in Massivbau- als auch in Holzbauweise ausgebildet werden, beide Versionen werden ausgeführt. Die Dachkonstruktion in Holzbauweise wird meist als Hohlkastensystem oder als konventioneller Dachstuhl mit Sparren- oder Pfettendach ausgebildet. Die Konstruktionsform des Gebäudes basiert auf einer Trennung zwischen Tragwerk und Gebäudehülle. Das gesamte Tragwerk wird in Massivbauweise (Stahl oder Stahlbeton) geplant. In der Ebene der Aussenwände erfolgt der vertikale Lastabtrag über ein Stützenraster, die Stützen sind entweder in die Wand integriert oder innen vorgestellt. Das Tragwerk der Innenwände kann analog zu den Aussenwänden in einem Stützenraster oder als tragende Wandscheiben ausgebildet werden. Die Decken werden in Stahlbeton ausgeführt. Eine freie Gestaltung der Grundrisse mit einer möglichst stützenfreien Raumaufteilung und grossen Spannweiten der Decken ist durch ein entsprechendes Tragwerkskonzept möglich und in der Variante Abbildung 14: Konstruktionsvariante Hybridbau Hybridbau gut umzusetzen. Durch den Einbau von Quelle: BFH-AHB leichten nutzungsinternen Innenwänden mit oder ohne Holz können die Grundrisse den jeweiligen Bedürfnissen flexibel angepasst werden. Damit kann eine langfristig nachhaltige Planung durch die Möglichkeit zur Umnutzung oder Nutzungserweiterung erreicht werden. Die guten statischen Eigenschaften des Massivbaus werden bei dieser Variante u.a. mit den hohen Dämmeigenschaften des Holzrahmenbaus kombiniert. Treppenhaus Massiv Im Bereich von Sanierungen kommen ebenfalls hochgedämmte und vorgefertigte Aussenwandelemente in Holzrahmenbauweise in Kombination mit einem ansonsten massiv ausgebildeten Gebäude zum Einsatz. Entweder kommt es bei einer Stahl- oder Stahlbetonskelettkonstruktion zu einem Rückbau und Ersatz der alten Fassadenelemente, oder es wird eine zusätzliche Schicht mit separaten Fundamenten und somit vom Bestand entkoppelter Lastableitung dem Bestand vorgesetzt. Die nachfolgenden Factsheets zu Projektbeispielen wurden von Unternehmen, die sich an den Befragungen beteiligt haben und einer Publikation zugestimmt haben, für diesen Projektbericht zusammengestellt und für die Publikation freigegeben. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 27 / 86 Beispielprojekt Variante Hybridbau (Projekt zur Hauptklasse 2) Überbauung "Châtel" MFH 6, Aadorf (TG), 2012 Kurzbeschreibung: Neubau Mehrfamilienhaus Energiestandard: Minergie-P-Eco Anzahl Etagen: 4 Anzahl Wohnungen: 7 Geschossfläche: 1‘735 m2 Baukosten: 3.6 Mio. CHF Bauherrschaft: ELO Immo AG Architektur: Honegger Architekt AG Bauingenieur: Kielholz + Partner AG Holzbauingenieur: Kifa AG Holzbau: Kifa AG Ort | Kanton: Aadorf | TG Flächen Holzrahmenbauelemente: Aussenwand 998m2, Innenwände 488m2 Aussenwandaufbau: (von aussen nach innen) Schalung Tanne N+K 20mm Hinterlüftung 27mm Weichfaserplatte Isoroof Natur 19 mm Ständer RBK Kanteln 48/320 mm Isofloc 035 320 mm OSB-Platte 12 mm Ständer Duo-Kanteln 60/120 mm Saglan SB22 120 mm Fermacell 15 mm Dünnschichtputz 5 mm Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 28 / 86 Beispielprojekt Variante Hybridbau Wohngebäude in Sonvilier, 2013 Kurzbeschreibung: Neubau Wohngebäude Energiestandard: in Anlehnung an Minergie Anzahl Etagen: 3 Anzahl Wohnungen: 5 + 35 Einzelzimmer mit Bad Baukosten: 8.5 Mio. CHF Bauherrschaft: Seelandheim Worben AG Hospice Le Pré-aux-Boeufs Architektur: ds.architekten eth sia Bauingenieur: Mantegani & Wysseier Holzbauingenieur: Martin Geiser Ort | Kanton: 2615 Sonvilier | BE Aufbau Aussenwände Die zimmerseitigen Aussenwände bestehen aus geschosshohen Holzrahmenelementen, die korridorseitigen Aussenwände aus eingespannten Brüstungselementen. Die Beschreibung der Aufbauten erfolgt von aussen nach innen. Zimmerseitige Aussenwände Aussenschalung Weisstanne gestrichen 24 mm Querlattung 40–52 mm Hinterlüftung 20 mm Weichfaserplatte 24 mm Holzrahmenkonstruktion / Mineralwolle 220 mm OSB-3 15 mm Installationshohlraum / Mineralwolle 45 mm Innenbekleidung Weisstanne astfrei 20mm Korridorseitige Aussenwände Aussenschalung Weisstanne gestrichen 24 mm Querlattung 40–52 mm Hinterlüftung 20 mm Weichfaserplatte 24 mm Mineralwolle / Holzrost 100 mm Balkenstapelelement / Mineralwolle 100 mm Stützen mit Zwischendämmung 100 mm OSB-3 15 mm Installationshohlraum / Mineralwolle 45 mm Gipsfaserplatte 15 mm Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 29 / 86 Beispielprojekt Variante Hybridbau Geschäftshaus Rennbahn in Muttenz Kurzbeschreibung: Geschäftshaus Ort | Kanton: Muttenz | BL Eckdaten: Energiestandard: Anzahl Etagen: Baukosten: Bauherrschaft: Architektur: Minergie (nicht zertifiziert) 4 5.2 Mio. CHF Häring & Co. AG, Muttenz Häring & Co. AG, Muttenz Generalplanung, www.haring.ch Holzbauingenieur: Häring Projekt AG, Eiken Element-Fassaden: Häring Holz- und Systembau AG, Eiken BGF: 1‘852 m2 Umbauter Raum: 7‘316 m3 Anzahl Arbeitsplätze: 100 Bauzeit: 7 Monate Wandaufbau: Fermacell: OSB: Ständer / Dämmung: Fermacell: Lattung: Hinterlüftung: Eternit: 12.5 mm 15.0 mm 260 mm 12.5 mm 30.0 mm 30.0 mm 08.0 mm Architektur / Organisation: Das viergeschossige Haus wurde in hybrider Bauweise erstellt. Die Geschossdecken sind als Stahlbetondecken, die Aussenwände in ökologischer Holzständerbauweise ausgeführt. Die Anordnung des Treppenhauskernes mit seinen Betonwandscheiben ermöglicht eine optimale Aussteifung des Gebäudes. Die innere Organisation des Bürogebäudes ist funktional und übersichtlich gestaltet und kann polyvalent eingeteilt und umgestaltet werden! Das Gebäude wurde zum Architekturpreis 2011 der Gemeinde Muttenz nominiert. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 30 / 86 Beispielprojekt Variante Hybridbau Neubau Seniorenwohnungen der GUSTAV ZOLLINGER - STIFTUNG (ZH) 2014 Kurzbeschreibung: Neubau Seniorenwohnungen Energiestandard: Äquivalent zu aktuellen Ökologiestandards Anzahl Etagen: 6 Nutzung: 35 Wohnungen, Arzt, Fitness Geschossfläche: 5‘700 m2 Baukosten: 21 Mio. CHF Bauherrschaft: Gustav Zollinger-Stiftung Architektur: Diethelm & Mumprecht Architektur GmbH, Zürich Bauingenieur: Buchmann Partner AG, Uster Holzbauingenieur: Pirmin Jung AG, Rain Ort | Kanton: Maur, Kanton Zürich Konstruktion Die Tragkonstruktion besteht aus Betongeschossdecken, zwei Betonkernen-Treppenhaus und Lift-Betonstützen in der Fassade, tragenden Betonscheiben zur Erdbebenaussteifung und einem Betonsockel. Die Fassade der Oberschosse ist in vorgefertigter Holzständerbauweise vorgesehen. Die Aussen wie Innen sichtbar angebrachten Sperrholzplatten können durch ihre wettergeschützte Position naturbelassen werden. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 31 / 86 3.3.2 Variante Teilhybridbau mit Beispielprojekt Variante Teilhybridbau Modell Aussenwand Holz Dach Holz Decke Holz Innenwand Nutzungstrennung Holz Beschreibung Teilhybridbau der Konstruktionsvariante Der Teilhybridbau ist eine Mischform des Hybridbaus und des reinen Holzbaus (siehe Überblick Konstruktionsvarianten in Abb. 9). Beim Teilhybridbau werden im Vergleich zum Hybridbau zusätzlich konstruktive Bauteile in Holzbauweise ausgebildet. Die Aussenwände werden aus dämmtechnischen Gründen ebenfalls meist als Holzrahmenbaukonstruktionen ausgeführt. Dachund Deckenbauteile werden meist in Holzbauweise ausgebildet, aus statischen und konstruktiven Gründen oft als Holz-BetonVerbundkonstruktion. Auch nutzungstrennende Innenwände können in Holzbauweise ausgeführt werden. Nutzungsinterne und somit konstruktiv nicht relevante Innenwände werden sowohl in Holzbauweise als auch in Gipstrockenbauweise nicht brennbar gebaut. Die grössten Unterschiede in der konstruktiven Ausbildung des Teilhybridbaus gibt es im Bereich Innenwand des Korridors und des Tragwerks. Hier sind verMassiv Holz Nutzungsintern schiedene Ausführungsvarianten in Abhängigkeit zum Tragwerks-, Brandschutz- und GesamtgeHolz \ bäudekonzept möglich. Zum einen kann eine Korridor Holz Massiv Massiv sektionale Mischung durch die Bildung eines Korridors als internem Erschliessungskern erfolHolz \ gen (mit anschliessenden Innenwänden, Decken Holz Massiv Tragwerk Massiv und gegebenenfalls dem angrenzenden Dach). Hier können im Bereich des Korridors alle Bauteile in Holz geplant werden, oder es erfolgt eine Treppenhaus Massiv Kombination von Bauteilen, zum Beispiel mit Holz in den Wänden und die Decke als MassivAbbildung 15: Konstruktionsvariante Teilhybridbau bauteil. Zum anderen kann eine Mischung der Quelle: BFH-AHB Bauweisen im Tragwerk erfolgen. Je nach Tragwerkskonzept können Stützen und / oder Träger in Holz ausgeführt werden. Hier können die verschiedenen Baustoffe in den verschiedenen Varianten entsprechend ihren jeweiligen Stärken passend zum Gesamtkonzept eingesetzt werden. Das Treppenhaus wird üblicherweise in Massivbauweise ausgeführt. Weitere Formen und Varianten innerhalb des Teilhybridbaus sind möglich, welche in diesem Projekt noch nicht abgebildet werden, die Entwicklung in diesem Bereich hält weiter an. Auch könnten sich möglicherweise derzeitige, noch nicht publizierte Einzellösungen in Zukunft als Standard etablieren. Das nachfolgende Factsheet zu einem Projektbeispiel wurde vom Unternehmen, das sich an den Befragungen beteiligt hat und einer Publikation zugestimmt hat, für diesen Projektbericht zusammengestellt und für die Publikation freigegeben. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 32 / 86 Exemple de projet dans la variante « Construction hybride partielle » 2 Immeubles de logements : Clos des Forches (VS) 2012 Standard énergétique: Standards MINERGIE Nombre d’étages: 4 sur rez-de-chaussée Nombre de logements: 80 Coût de construction: 16 Mio. CHF Maître de l’ouvrage: ECON-HOME SA Architecture: TAU Architectes - Sion Ingénieur civil: BPA Ing. civil - Sion Ingénieur constr. bois: Indermühle Bauing. - Thun Commune | Canton: Martigny | Valais Construction Dalles : Bois massif contrecollé, 5 couches, 113mm Murs porteurs : Bois massif contrecollé, 5 couches, 93mm Plâtre cartonné, 15mm Piliers : Bois massif BLC, 240/240mm Plâtre cartonné, 15mm Poutres : Bois massif BLC, 320/240mm Plâtre cartonné, 15mm Murs de refends : 2x bois massif contrecollé, 95mm Isolation intermédiaire, laine de roche, 60mm 2x plâtre cartonné, 15mm Cloisons légères : Bois massif contrecollé, 57mm Plâtre cartonné, 12.5mm Murs parasismiques : Béton armé, 20cm. Total volume bois contrecollé et BLC : 1800m3 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 33 / 86 3.3.3 Variante Holzbau mit Beispielprojekten Variante Holzbau Bei der Konstruktionsvariante des Holzbaus wird die gesamte Gebäudestruktur in Holzbauweise erstellt (siehe Überblick Konstruktionsvarianten in Abb. 9). Das Tragwerkskonzept kann als Holzskelettbau, als Scheibentragwerk in Wandbauweise oder in einer Mischform ausgebildet werden. Es ist stark abhängig vom gesamten Gebäudekonzept und der Grundrissgestaltung. Modell Aussenwand Holz Dach Holz Decke Holz Innenwand Nutzungstrennung Innenwand Nutzungsintern Zu den Holzbauweisen zählen alle gängigen Holzbausysteme. Der Markt ist im Bereich der verschiedenen Holzbausysteme sehr vielfältig und die Ausbildung der Aufbauten und der Details nicht standardisiert. Aufgrund dieser breiten Streuung kann nur ein Einblick in die gängigen Varianten gegeben werden. Holz Massiv Holz Korridor Holz Tragwerk Holz Treppenhaus Beschreibung der Konstruktionsvariante Holzbau Massiv Holz* * Treppenhaus bis 3 Geschosse in Holzbau möglich Abbildung 16: Konstruktionsvariante Holzbau Quelle: BFH-AHB Als gängigste Variante für die Wandkonstruktion wird der Holzrahmenbau eingesetzt. Diese Form des Holzelementbaus kommt neben den Massivholzbauteilen bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz am häufigsten zum Einsatz. Die Aufbauten können je nach Projekt und Unternehmen stark variieren und einen direkten Einfluss auf die eingesetzten Holzmassen nehmen. Auch im Bereich Decken und Dach ist die Ausführung in verschiedenen Varianten möglich. Als gängige Systeme sind Hohlkastendecken, Massivholzdecken und Holz-Beton-Verbunddecken zu nennen. Nutzungsinterne und konstruktiv nicht relevante Innenwände können in Holzbauweise ausgeführt werden, leichte Trockenbausysteme mit Gipsplattenbeplankung sind eine übliche Alternative zum Holz. Wird das Treppenhaus aus brandschutztechnischen Gründen in Massivbauweise ausgebildet hat dies keinen Einfluss auf die Konstruktionsvariante, diese Mischbauform wird in diesem Projekt dem Holzbau zugewiesen. Im Bereich der Aufstockungen ist der Holzbau wegen des geringen Gewichts und der kurzen Bauzeit in Kombination mit anderen Tragwerksmaterialien ebenfalls schon lange etabliert. Auch gelten bei einem Attika-Geschoss andere Brandschutzanforderungen, was eine Konstruktion im reinen Holzbau für das oberste Geschoss fördert. Bei vielen Anbau- und Umbauprojekten handelt es sich um Aufstockungen von einem oder mehreren Etagen in Holzbauweise auf einen massiven Gebäudebestand, zur Erweiterung der Wohn- oder Gewerbefläche. Die nachfolgenden Factsheets zu Projektbeispielen wurden von Unternehmen, die sich an den Befragungen beteiligt haben und einer Publikation zugestimmt haben, für diesen Projektbericht zusammengestellt und für die Publikation freigegeben. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 34 / 86 Beispielprojekt Variante Holzbau mit Erschliessungskern aus Sichtbeton Erweiterung Schulanlage Delémont (JU) 2012 Kurzbeschreibung: Schulneubau Energiestandard: Minergie Anzahl Etagen: 4 (UG, EG, 1.OG, 2.OG) Baukosten: 8,435 Mio. CHF Bauherrschaft: Gemeinde Delémont Architektur: GXM Architekten GmbH Bauingenieur: Mantegani + Wysseier AG Holzbauingenieur: Indermühle Bauingenieure Ort | Kanton: Delémont | Jura Beschreibung der Konstruktion: Untergeschoss und Erschliessungskern aus Sichtbeton Sämtliche Böden ab Erdgeschoss aus Hohlkastenträger, Untersicht teilweise perforiert und schallabsorbierend ausgebildet Fassadenstützen aus Brettschichtholz Fassadenelemente aus ausgedämmten Hohlkastenträgern, Brüstungsinnenverkleidung aus Massivholz (Installationskanäle) Hinterlüftete Fassadenverkleidung aus lasierten Weisstanneleisten, Breite 60mm, Dicke variabel Bilder: Pierre montavon, photographe, Delémont Holzmassen: Brettschichtholz Fichte (Stützen und Balken, inkl. Träger in Hohlkastenelementen): 48 m3 Hohlkastenträger als Boden- oder Dachelement: 1'600 m2 Hohlkastenträger wärmegedämmt als Fassadenelement: 460 m2 Montagezeit Holzbau auf Baustelle: 4 Wochen Bausumme Holzbau: 746'000.- CHF Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 35 / 86 Beispielprojekt Variante Holzbau Anbau Höhere Fachschule Bürgenstock (NW) 2012 Kurzbeschreibung: Höhere Fachschule Bürgenstock Energiestandard: U-Wert AW 0.18 W/m2K Anzahl Etagen: 4 Geschosse Anzahl Wohnungen: Schulungsräume Baukosten: 5.75 Mio. CHF Bauherrschaft: Stiftung Schreinerhaus c /o VSSM, 8044 Zürich Architektur: Architektur & Baumanagement AG C. Clavadetscher, I. Scherer, 6003 Luzern Holzbauingenieur: Pirmin Jung, Ingenieure für Holzbau AG, 6026 Rain Holzbau: Gisler Holzbau, 9608 Ganterschwil, Amstutz Holzbau, 6370 Stans Gestaltungsplan: Alois M. Fischer Architekten, 6330 Cham ZG Ort | Kanton: 6363 Bürgenstock | NW Konstruktion: System Gisler Holzhaus, Schalung Weisstanne massiv 20 mm Diagonalschalung Fichte/Tanne massiv 20 mm Ständer vertikal Schnittholz 240 x 60 mm Schlitzholz-Dämmung 2 x 120 x 26 mm Diagonalschalung Fichte/Tanne massiv 20 mm Windpapier diffusionsoffen Schindelschirm Red Cedar, gesägt 3-fach Holzmassen: Konstruktionsholz: BSH, KVH, DUO: Brettsperrholz, Dreischichtplatten: Schalung, Fichte/Tanne 27 mm: Schlitzholz, Fichte/Tanne: 133.6 m3 99.5 m3 39 m3 203 m3 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 36 / 86 Beispielprojekt Variante Holzbau Neubau Büro- und Verkaufsgebäude Kost Holzbau AG, Küssnacht am Rigi (SZ) 2012 Kurzbeschreibung: Neubau Büro- und Verkaufsgebäude Energiestandard: Minergie-P-Eco Anzahl Etagen: 3 Baukosten: ca. 3.3 Mio. CHF Bauvolumen: ca. 5‘000 m3 Energiebezugsfläche: ca. 1‘300 m2 Bauherrschaft: Kost Holzbau AG Architektur: Annen Architektur AG Bauingenieur: BSP Ingenieure + Planer AG Holzbauingenieur: Pirmin Jung AG, Rain (LU) Holzbau: Kost Holzbau AG Baumanagement: Kost Generalunternehmung AGi Ort | Kanton: Küssnacht am Rigi | SZ Aufbau Aussenwand (von innen nach aussen): Dreischichtplatte (“Novatop“ / Weisstanne, 19 mm) lnstallationsrost Ständer/eingelegte Dämmung (200 mm) Holzfaserplatte (d=100 mm) Lattenrost Vertikalschalung (druckimprägniert). Aufbau Geschossdecke (von oben nach unten): Bodenbelag (Parkett, Hochkant-Lamellen) Zementestrich Trittschalldämmung Überbeton (d=120 mm) Brettstapel (d=120 mm) abgehängte Decke Akustikplatte (Weisstanne, Ligno Akustik) Holzmassen: 1‘484 m² 3-S Weisstanne A/C FF PEFC 19mm 34 m³ BSH-Holzträger I GL24h & GL28h 5‘200 m Mehrschichtenrohr 16/2mm 690 m² BS Wanddämmplatten 100mm 5‘596 m Latten Fichte/Tannen 27/60mm & 30/60mm 30 m³ Brettsperrholzplatten CLT 665 m² Hochkantlamellen-Parkett 66 m³ formstabildes Ständerholz C24 7‘245 kg boratfreie Zellulose Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 37 / 86 Beispielprojekt Variante Holzbau Neubau Einfamilienhaus mit Praxis (SZ) 2012 Energiestandard: Energiegesetz Anzahl Etagen: 3 Anzahl Wohnungen: 1 Baukosten: 1.24 Mio. CHF Bauherrschaft: Bühler-Hugi Architektur: Birchler Architektur AG Bauingenieur: Tony Studerus AG Holzbauingenieur: Nägeli AG Ort | Kanton: Einsiedeln | SZ Aufbau Aussenwand: Schalung Douglasie 21 mm Hinterlüftungslattung 50/27 mm Windpapier Holzfaserdämmung /- lattung 80 mm Holzfaserdämmung /- lattung 100 mm Massivholzwände AppenzellerHolZ 180 mm Innen in Sichtqualität Holzmassen: Konstruktionsholz: Fichte / Tanne, Aussenschalung Douglasie 8 m3 Hauptbau: Massivholzwände System AppenzellerHolZ 68 m3, Brettstapeldecken 41 m3 Anbauten: Ständerkonstruktion 3 m3, Balkenkonstruktion 6 m3 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 38 / 86 Beispielprojekt Variante Holzbau (Obergeschoss und Attika) Neubau Generationenhaus Aarau (AG) 2011 Anzahl Etagen: 2 Geschosse + Attika Anzahl Wohnungen: 2 Baukosten, BKP 2 1.45 Mio. CHF Bauherrschaft: D. & K. Ruggirello-Studer Architektur: 5 Architekten AG, Wettingen Bauingenieur: P.Mosbacher, Würenlos Holzbauingenieur: Timbatec GmbH, Zürich Holzbauer: Hector Egger, Langenthal Ort | Kanton: Aarau | AG Grundriss Erdgeschoss Beschreibung Konstruktion Holzfassade Obergeschoss und Attika Holzschalung Vertikal 20 mm Lattung 30 mm Weichfaserplatte 60 mm Zellulosefaser Holzständer (Fichte) OSB-Platte Gipskartonplatte 160 mm 160/60 mm 22 mm Querschnitt 12.5 mm Beschreibung Konstruktion Massivbauwand Erdgeschoss Aussenputz 10 mm Mineralwolle 200 mm Backstein 150 mm Grundputz, Kalk Abrieb 10 mm 1 mm Südwestfassade Holzmassen: Konstruktionsholz: Holzständer →Fichte Sturzelemente →BSH Träger Holzwerkstoffplatten: OSB, Dreischichtplatten, Weichfaserplatten Aussenwand 260 m2 Nutzungstrennende Innenwände 120 m2 Hohlkastenelemente 170 m2 Ausschnitt Südostfassade Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 39 / 86 höchster Punkt Dach +446.31 Beispielprojet Variante Holzbau (ab 1. / 2. / 3. OG) Aufstockung Wallisellenstrasse 333 (ZH) 2012 7 5 +446.26 +446.12 3 6 +446.12 16 Rinne Gefälle 1% +445.90 1 2 5 6 3 Kurzbeschreibung: Aufstock. Büro- und Geschäftshaus Anzahl Etagen: 4 (Aufstockung 1 - 3 Etagen) Anzahl Gebäude: 1 +445.57 Anzahl Wohnungen: 27 +444.38 ca. 3‘800 m2 Baukosten: 13.0 Mio. CHF Bauherrschaft: Immobilienfonds Swissinvest Architektur: Birchmeier Uhlmann Architekten Bauingenieur Basler & Hofmann AG 8 kolb Ingenieure/timbatec gmbh Totalunternehmer: Priora Generalunternehmung AG Holzbauer: Hector Egger Holzbau AG Ort | Kanton: Zürich | ZH 3 1 26 wlw Bauingenieure AG Holzbauingenieur: +443.35 9 +443.19 +443.35 7 1.5% 3 4 4 6 +443.35 ≥6 ≥2 5 2.47 Geschossfläche: 8 5 7 1 3 9 +442.85 +442.76 +442.58 Beispiel Aufbau Aussenwand Grund- + Deckputz, mineralisch, nbb 10 mm Holzfaserdämmplatte Pavatex 60 mm Gipsfaserplatte Fermacell, EI30 15 mm +441.39 Ständer 60/180 mm Dämmung Steinwolle 180mm Grobspanplatte OSB 180 mm 15 mm +440.66 Installationsebene/Konterlattung Mineralwolle 40 mm Gipskarton, 2fach (2x12.5) EI30 nbb 25 mm +440.36 Dünnschichtputz 5 mm +440.24 +440.08 Bilder: Fotografie Architektur, Roland Bernath, Architekt BSA, Zürich Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 40 / 86 Beispielprojekt Variante Holzbau für das oberste Geschoss Überbauung Löwen, Interlaken (BE) 2012 Kurzbeschreibung: Energiestandard: Anzahl Etagen: Anzahl Wohnungen: Baukosten: Bauherrschaft: Architektur: Bauingenieur: Holzbauingenieur: Ort | Kanton: Kopfbau mit Mansarddach, Längsbau mit Flachdach-Attika Minergie Standard 5 18 10 Mio. CHF Immofinanzinvest AG Andreas Fuchs Architekten AG Porta West AG Wenger Holzbau AG Interlaken | BE Aufbau Flachdach: Extensive Begrünung Substrat 80 mm Drainage- und Filterschicht Bauder SDF- Matte 20 mm Dichtungsbahn Sarnafil TG 66 Polystyrol EPS 200 mm Swisspor Bikuplan LL Vario Vollholzelement 200 mm Installationsrost 80/60 mm Fermacell 15 mm Aufbau Aussenwand: Fermacell Installationsrost Dampfbremse DB 90 OSB-Platte Flumroc Solo Konstruktion Isoroof NK bitumiert Lüftungsrost Eternit 15 mm 50/60 mm 15 mm 220 mm 220 mm 24 mm 30 mm 8 mm Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 Holzmassen: BSH Vollholzelement 140 mm Vollholzelement 200 mm DUO-Holz OSB 15 mm Dreischichtplatte 27 mm Aussenwand Innenwände Flachdach Mansarddach 12 m³ 12 m³ 46 m³ 48 m³ 390 m² 225 m² 200 m² 585 m² 316 m² 255 m² 41 / 86 Exemple de projet dans la variante «Construction en bois pour le dernier étage» Immeuble l’Abricotier, Martigny (VS) 2012 Construction neuve d’un immeuble mixte comprenant 2 surfaces commerciales au rez, 2 niveaux standards de logements en PPE, 1 attique de 2 logements. Réalisation 2012-2013. Standard énergétique: Minergie Nombre d’étages: 3 sur rez et sous-sol Nombre de logements: 12 Coût de construction: 4,815 Mio. CHF (coût CFC2) Maître de l’ouvrage: Swiss Business Valley Architecture: Atelier d'Architecture Roger Bonvin Ingénieur structure et bois: Thétaz Ingénieurs Civils SA Conseiller technique structure bois: Gratien Dorsaz (Frossard Charpente Sàrl) Ingénieur CVS: Bureau d'Études Michellod-Clausen Ingénieur physicien du bâtiment: Bureau Bruno Schroeter Commune | Canton: Martigny | VS Description de la construction: La construction comprend un socle entièrement enterré abritant le stationnement et les communs, un rez-dechaussée, niveau d'entrée, occupé par deux surfaces commerciales accessibles en direct depuis l'extérieur, deux étages courants accueillant chacun 5 logements de petites dimensions, un niveau de couronnement donnant place à deux logements généreux s'ouvrant en terrasse Sud. La structure porteuse de l'immeuble est réalisée pour ses quatre niveaux, en béton armé coulé sur place. Le niveau de couronnement accueillant les logements majeurs situés sous la toiture est réalisé en bois : structure, enveloppe et cloisonnement. Le bardage de façade est assuré par des lattes de section en parallélogramme de 40 mm d'épaisseur. Réalisé en mélèze naturel traité et préverni, ce bardage assure la couche de finition d'une façade ventilée. Volumes de bois: Le volume de bois utilisé pour la structure porteuse des combles et des balcons, BLC, duo ou massif est de 95 m3 environ. Les surfaces de bardage bois des façades se montent à quelque 300 m2. Les revêtement bois des balcons et terrasses surpassent 460 m2. Les surfaces visibles des cloisonnements verticaux et horizontaux intérieurs se montent à 800 M2. Enfin, la construction met en œuvre 128 fenêtres et portes-fenêtres en bois verni. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 42 / 86 4 EXPERTENBEFRAGUNGEN ZU MEHRGESCHOSSIGEN BAUTEN MIT HOLZ Ergebnisse zum Kapitel 4 im Überblick: An den Expertenbefragungen zum Projekt Mehrgeschossige Hybridbauten nahmen 129 Experten teil, davon 83 Planerinnen und Planer an den projektbezogenen Befragungen (35 telefonisch, 48 online) und 46 Holzbaubetriebe an der ergänzenden Befragung u.a. zu den Konstruktionsvarianten (46 online). Die Unternehmen der teilnehmenden Planer, Planerinnen und Holzbauer weisen in der Bandbreite alle Betriebsgrössen und eine schweizweite Verteilung der Tätigkeiten auf. Die teilnehmenden Unternehmen sind überwiegend zufrieden bis sehr zufrieden mit dem Verlauf der Bauprozesse für mehrgeschossige Bauten mit Holz. Der Entscheid für das Tragwerksmaterial bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz wird massgeblich unter Beteiligung der Bauherrschaft gefällt. Der Einfluss der Architekten auf den Materialentscheid wird von den Planenden und den Holzbaubetrieben unterschiedlich eingeschätzt. Die Variante Hybridbau hat einen Anteil von rund 23% bei den Planern und Holzbauunternehmen. Bei der Variante Teilhybridbau liegen die Angaben zu den Anteilen bei 22%. Mit mehr als der Hälfte der geplanten Projekte verzeichnet der Holzbau mit 53% bei den Befragten zurzeit noch den grössten Anteil im Bereich der mehrgeschossigen Bauten mit Holz. Nach Angaben der Experten werden bei ihren mehrgeschossigen Bauten mit Holz die oberen Etagen tendenziell in Holz ausgebildet, die unteren Etagen häufig in Massivbauweise geplant. Bei den betrachteten mehrgeschossigen Projekten mit Holz in der Konstruktion werden auch die Fassaden, Fenster und Bodenbeläge überdurchschnittlich häufig in Holz ausgeführt. Für den Einsatz des Hybridbaus als Konstruktionsvariante bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz nennen die Befragten eine breite Palette von Gründen. Am häufigsten wurden Gründe im Vergleich zum Holzbau genannt: Statik, Brandschutz und Schallschutz. Weitere stärkere Einflussfaktoren für die Wahl von Hybridbauten mit Holz im Vergleich zum Massivbau sind die Erstellkosten, die Ökobilanz/C02-Bilanz sowie die Lieferzeit und Bauzeit. Die drei am häufigsten genannten Einflussfaktoren für den Einsatz des Holzbaus als Konstruktionsvariante waren: Lieferzeit und Bauzeit, Ökobilanz / CO2-Bilanz und Wärmeschutz. Insgesamt werden die Tendenzen für mehrgeschossige Hybridbauten mit Holz von den teilnehmenden Experten in den nächsten drei bis fünf Jahren als optimistisch eingeschätzt, es wird ein Wachstum des Marktes in diesem Segment erwartet. Als Chancen für den mehrgeschossigen Hybridbau werden vor allem die Schlagwörter Ökologie und Nachhaltigkeit, Vorfabrikation und kurze Bauzeit, Schallschutz, Brandschutz, Schallschutz und Kosten/Preis genannt. Als Einsatzgebiete werden alle Gebäudekategorien genannt, mit einem Schwerpunkt beim Wohnungsbau. Schallschutz, Brandschutz und Kosten werden von den Befragten auch als die grössten Risiken des Hybridbaus angegeben sowie die aus den Anforderungen erwachsende Komplexität der Planung und Details, die Koordination der Gewerke und das notwendige Fachwissen bei Planern. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 43 / 86 4.1 Befragungsmethodik Aufgabenstellung Ziel der Befragung war zum einen die Ermittlung des Marktvolumens der Konstruktionsvarianten und Formen des Holzeinsatzes bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz in den Gebäudekategorien Wohnungsbau, Gewerbebau und öffentliche Gebäude. Zum anderen wurden Einflusskriterien auf den Entwicklungsprozess ermittelt sowie Einschätzungen zum Markt und zu den grössten Chancen und Risiken für den mehrgeschossigen Hybridbau in den nächsten drei bis fünf Jahren. Methode und Zielgruppen Die Expertenbefragung zu mehrgeschossigen Bauten mit Holz wurde in drei Schritten durchgeführt. Im ersten Schritt wurde eine explorative Expertenbefragung durch Telefoninterviews durchgeführt. Zielgruppe waren Planerinnen und Planer von Projekten in der Projekt-Grundgesamtheit mit mehrgeschossigen Bauten mit Holz in der Schweiz, welche 2010 und 2011 bewilligt wurden. Die Befragung erfolgte als leitfadenbasiertes Telefoninterview und wurde projektbezogen zum baubewilligten Projekt durchgeführt. Eine Testphase für die Konzeptionierung des Fragebogens wurde vorgelagert. Für die Telefonbefragung wurde aus der Grundgesamtheit mehrgeschossiger Bauten mit Holz (512 Baubewilligungen und 815 Gebäude) eine Stichprobe von 60 Projekten gezogen. Die Schichtung der Stichprobe erfolgte für die Gebäudekategorien Wohnen, Gewerbebauten und öffentliche Bauten und die Bauarten Neubau und An-/Umbau. Die Anzahl der Projekte wurde über die Quotenanteile der Grundgesamtheit mehrgeschossige Bauten mit Holz ermittelt, gewichtet nach Anzahl Baubewilligungen, Anzahl Gebäude und Baukosten. Zusätzlich wurden Projekte für die Gebäudekategorien und Bauarten ergänzt, welche nach der Quote mit weniger als 7 Projekten in der Stichprobe vertreten waren, d.h. in den Kategorien Gewerbebau An-/Umbau und Öffentlicher Bau Neubau und An-/Umbau. Damit ergab sich ein Stichprobenumfang von insgesamt 69 Projekten für die Telefonbefragung. Die Auswahl der konkreten Projekte innerhalb der Kategorien aus den Baubewilligungen erfolgte nach den Kriterien der Stichprobenverteilung unter Berücksichtigung der Sprachregionen (deutsch und französisch). Im zweiten Schritt wurde eine Online-Befragung bei Planerinnen und Planern von Projekten mit mehrgeschossigen Bauten mit Holz durchgeführt. Inhaltlich basierte die Konzeption des Fragebogens auf den Ergebnissen der explorativen Telefonbefragung. Die Abfrage der Konstruktionsvariante projektbezogen zum baubewilligten Projekt konnte durch die Ergebnisse der Telefonbefragung nun in gebündelter Form erfolgen. Die Onlinebefragung wurde mit einem projektbezogenen Fragebogen an 252 Planerinnen und Planer per E-mail versendet. Davon waren 235 Adressaten deutschsprachig und 17 französischsprachig. Der Versand erfolgte an alle Planerinnen und Planer, deren E-mail-Adressen in den Baubewilligungen aus der Grundgesamtheit der mehrgeschossigen Bauten mit Holz 2010 und 2011 hinterlegt waren. Ein Auszug aus der Online-Befragung Planer – Projekt Mehrgeschossige Hybridbauten ist in Anhang A1 abgebildet. Die Online-Befragung ermöglichte ergänzende und noch breiter abgestützte Aussagen über die Konstruktionsvarianten und den Entwicklungsprozess der mehrgeschossigen Bauten mit Holz. Im dritten Schritt wurde eine ergänzende Online-Befragung von Holzbauunternehmen durchgeführt. Hierfür wurde ein generell formulierter Fragebogen an 393 Holzbaubetriebe der Schweiz versendet. Inhaltlich basierte die Konzeption des Fragbogens auf der projektbezogenen Befragung der Planer, wurde aber als generell formulierter Fragebogen ausgelegt auf alle Projekte der angeschriebenen Holzbaubetriebe im Bereich von mehrgeschossigen Bauten mit Holz. Die ergänzende Befragung dient der Ermittlung der verwendeten Holzmengen, sowie als Abrundung aus Sicht der ausführenden Unternehmen zur Befragung der Planer. Die Auswahl der Unternehmen erfolgte über die Adress-Datenbank der BFH-AHB. Ein Auszug aus der Online-Befragung Holzbauunternehmen – Projekt Mehrgeschossige Hybridbauten ist in Anhang A2 abgebildet. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 44 / 86 4.2 Durchführung der Befragungen und Teilnahme der Experten Die Telefonbefragung bei den ausgewählten Planerinnen und Planer wurde in zwei Phasen im Juli/August 2012 und im November 2012 durchgeführt. Von den 69 kontaktierten Experten haben insgesamt 35 französisch- und deutschsprachige Planerinnen und Planer an der Umfrage teilgenommen, was einem Anteil von rund 50% entspricht. Zusätzlich erfolgte von 11 Projekten eine kurze Rückmeldung zum Projektstand. Die Online-Befragungen wurden im Januar 2013 durchgeführt. Insgesamt haben 48 Planerinnen und Planer und 46 Holzbaubetriebe aus der deutsch- und französischsprachigen Schweiz teilgenommen. Der Anteil für die Teilnahme an den Online-Befragungen liegt damit bei rund 19% der angeschriebenen Planerinnen und Planern und bei 12% der angeschriebenen Holzbauunternehmen. Zusätzlich erfolgte von 16 Projekten eine kurze Rückmeldung zur ausgeführten Konstruktionsvariante. Für eine Übersicht über die Verteilung der Befragungsteilnehmer siehe Tabelle 5: Tabelle 5: Grundgesamtheit, Stichprobe und Rücklauf der durchgeführten Befragungen für das Projekt Zielgruppe Form der Umfrage Grundgesamtheit Stichprobe Projektspezifische Befragungen zum jeweiligen baubewilligten Projekt Explorative 1. Planerinnen / Planer 512 Telefoninterviews Standardisierte 2. Planerinnen / Planer 443 Online-Befragung qualifizierter Rücklauf 69 252 Ergänzende Befragungen zu den mehrgeschossigen Projekten der Holzbaubetriebe Standardisierte 3. Holzbauunternehmen ca. 800 393 Online-Befragung 4.3 35 48 46 Fragenkataloge Die inhaltliche Gestaltung und Ausarbeitung der drei Fragenkataloge für die Expertenbefragungen erfolgte auf Grundlage der zentralen Fragestellungen des Projektes. Die Fragenkataloge sind in drei Bereiche gegliedert: einen Fragenteil zu grundlegenden Aussagen über die Bauprojekte und Bauprozesse, einen Fragenteil zu den Konstruktionsformen und zum Holzeinsatz und einen Fragenteil zu Einstellungen und Motiven der Teilnehmenden. Grundlegende Fragen zu den Projekten: Erfahrungen im mehrgeschossigen Bauen mit Holz, Zufriedenheit mit dem Bauprozess, Bauart des Projektes, Energiestandard, Entscheidungsträger im Projekt Konstruktionsformen und Holzeinsatz: Konstruktionsvarianten, Anzahl der Etagen mit Holz, Holzbausysteme der konstruktiv relevanten Bauteile (wie Treppenhaus, Aussenwände, Innenwände, Decken und Dach), sonstige Bauelemente in Holz Einstellungen und Motive: Persönliche Einschätzungen u.a. zu Markttendenzen sowie Chancen und Risiken im Bereich Holzbau und Hybridbau in den nächsten drei bis fünf Jahren Für die drei Schritte der Befragungen wurden die Fragenkataloge jeweils entsprechend den Zielsetzungen und den Zielgruppen angepasst und zusammengestellt. In den Fragenkatalogen gibt es gleich formulierte Fragen, wie z.B. zum Unternehmen und zu den Einstellungen und Motiven. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 45 / 86 Unterschiede in den Fragenkatalogen gibt es bei den Fragen für die projektbezogene telefonische Befragung und die ergänzende Online-Befragung, aufgrund der Bündelung des Fragenkataloges nach der Telefonbefragung. Weitere Unterschiede gibt es bei Fragen, welche bei den Planern projektbezogen und bei den Holzbauunternehmen generell formuliert sind. Diese Unterschiede in der Frageform werden jeweils bei den grafisch aufgearbeiteten Antworten in den folgenden Kapiteln ausgewiesen. Sofern eine Frage in einer Umfrageform nicht vergleichbar gestellt wurde, sind dementsprechend keine Antworten der betreffenden Zielgruppe gegenübergestellt. 4.4 Auswertung der Ergebnisse aus den Befragungen In den folgenden Kapiteln werden die Ergebnisse der Befragungen dargestellt. Die Auswertungen werden in den Grafiken abgebildet. Je Fragestellung werden die Ergebnisse für die Planerinnen und Planer ausgewiesen, oder bei interessanten und zweckmässigen Gegenüberstellungen getrennt nach den beiden Zielgruppen (Planerinnen / Planer und Holzbauunternehmen): Planerinnen und Planer, im Folgenden „Planer“ (projektbezogene Befragung) Ausgewertet werden die Antworten der insgesamt 83 Planerinnen und Planern (35 telefonisch, 48 online), welche an der projektbezogenen Befragung teilgenommen haben. Die Resultate der telefonischen Befragung und der Online-Befragung werden gebündelt dargestellt. Holzbaubetriebe, im Folgenden „Holzbauer“ (generelle Befragung) Ausgewertet werden die Antworten der insgesamt 46 Holzbaubetriebe, welche an der generellen Online-Befragung teilgenommen haben. 4.4.1 Profil der Teilnehmenden Die teilnehmenden Experten wurden u.a. zur Grösse und regionalen Ausrichtung ihrer Unternehmen befragt, um die Tätigkeit der Betriebe im Bereich der mehrgeschossigen Bauten mit Holz einordnen zu können. Unternehmensgrössen Bei den Teilnehmenden sind alle Unternehmensgrössen vertreten (siehe Abbildung 17), doch unterscheidet sich die Anzahl der Mitarbeitenden im Sektor der Planenden und im Sektor der Holzbauunternehmen. Die an der Befragung teilnehmenden Planerinnen und Planer sind zur Hälfte in Betrieben mit bis zu 9 Mitarbeitenden tätig. Ein weiteres Viertel ist in Betrieben mit 10 bis 19 Mitarbeitenden tätig und in Betrieben mit 20 bis 49 Mitarbeitenden arbeiten weitere 9%. Rund 12% der Teilnehmenden sind in Betrieben mit mehr als 50 Mitarbeitenden tätig. Der Branchenschnitt im Wirtschaftssektor Architektur- und Ingenieurbüros1 zeigte bei der letzten Betriebszählung des Bundesamtes für Statistik 2008, dass sich rund 90% aller Unternehmen dieser Branche im Sektor der Betriebe bis 9 Mitarbeitende (Mikrounternehmen) einordnen. Die an den Projektbefragungen teilnehmenden Unternehmen sind daher im Durchschnitt deutlich grösser als der Branchenschnitt. Bei den Holzbauunternehmen gaben 20% der Teilnehmenden eine Betriebsgrösse von bis zu 9 Mitarbeitenden an. Rund 50% waren in Unternehmen mit 10 bis 49 Mitarbeitenden tätig und 30% in Betrieben mit 50 und mehr Mitarbeitenden. Im Vergleich zum Branchenschnitt sind die teilnehmenden Betriebe deutlich grösser, u.a. ist der Anteil der Unternehmen ab 50 Mitarbeitenden deutlich höher. Laut Betriebszählung 2008 betrug im Wirtschaftssektor Holzbau und Zimmerei der Anteil der Unternehmen mit mehr als 50 Mitarbeitenden nur rund 1% aller Unternehmen. 1 Gemäss NOGA (Nomenclature Générale des Acitivités öconomiques) lautet die genaue Bezeichnung des Wirtschaftssektor 71: Architektur- und Ingenieurbüros, technische, physikalische und chemische Untersuchung Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 46 / 86 Somit haben bei den Planern als auch bei den Holzbaubetrieben überdurchschnittlich viele grössere Unternehmen an den Befragungen teilgenommen. Aufgrund der benötigten Kapazitäten für Personal und Infrastrukturen der Unternehmen, sind diese stärker aktiv im Markt der mehrgeschossigen Bauten mit Holz vertreten, als kleinere, und eher auf Projekte in diesen Grössen ausgelegt. Abbildung 17: Anzahl Mitarbeitende in den an der Befragung teilnehmenden Unternehmen Funktionen im Unternehmen Die teilnehmenden Personen wurden nach ihrer Funktion im Unternehmen befragt. Bei der Frage konnten Mehrfachantworten gegeben werden. Die Teilnehmenden sind überwiegend in Führungs- und Spezialistenfunktionen tätig: 20 der 35 telefonisch befragten Planerinnen und Planer sind Geschäftsführer/innen bzw. Inhaber/innen und 10 ProjektleiterInnen. Bei den Holzbauunternehmen sind 29 der 46 an der teilnehmenden Personen als Geschäftsführer/innen bzw. Inhaber/innen tätig, 13 als Abteilungs-/BereichsleiterInnen und 12 als ProjektleiterInnen. Alle Ergebnisse sind in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Abbildung 18: Funktion der Befragungsteilnehmer in ihrem Unternehmen Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 47 / 86 Geografische Regionen Die teilnehmenden Unternehmen sind schweizweit tätig, mit regionalen Schwerpunkten (siehe Abbildung 19). Bei den Antworten auf diese Frage sind wenige Unterschiede zwischen Planern und Holzbauunternehmen zu erkennen, die bei der Interpretation besonders berücksichtigt werden müssten. Grössere Unterschiede gibt es bei den Tätigkeiten im Tessin, in der Zentralschweiz und im Ausland. Bei den Auslandstätigkeiten sind bei den teilnehmenden Holzbaubetrieben deutlich höhere Anteile als bei den teilnehmenden Planern zu verzeichnen. Ein leichter Schwerpunkt der regionalen Verteilung liegt mit insgesamt 38 Nennungen von Planern und Holzbauern in der Grossregion Zürich, gefolgt von den Regionen Espace Mittelland und Ostschweiz mit je 34 Nennungen. Abbildung 19: Regionale Tätigkeitsschwerpunkte der Unternehmen nach Grossregion 4.4.2 Erfahrungen der Teilnehmenden mit mehrgeschossigen Gebäuden Die teilnehmenden Experten wurden nach ihren Erfahrungen im Bereich Mehrgeschossige Bauten mit Holz befragt. Aus den Antworten lässt sich erkennen, ob es sich eher um Einzelprojekte der Befragten handelt oder ob die Unternehmen bereits intensiver in diesem Bereich tätig sind. Die Antworten wurden getrennt nach Neubau und An-/Umbau ausgewertet. Bei den teilnehmenden Planerinnen und Planern haben bereits 17% mehr als 5 Projekte im Neubau von Mehrgeschossigen Bauten mit Holz geplant oder ausgeführt, und schon 13% in An-/Umbau (siehe Abbildung 20). Etwas weniger Erfahrungen im Mehrgeschossigen Bau mit Holz mit 3-5 Projekten im Neubau haben 31% und im An-/ Umbau 28% der Teilnehmenden. Die meisten Planerinnen und Planer haben zum Zeitpunkt der Befragung Erfahrung mit 1-2 Projekten im Neubau (36%) oder im An/Umbau (43%). Keine Erfahrungen im Neubau oder im An-/Umbau haben 17% der Teilnehmenden, d.h. sie haben noch nicht zu den beiden Bauarten Neubau und An-/Umbau ein Projekt im Mehrgeschossigen Bau mit Holz durchgeführt. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 48 / 86 Abbildung 20: Erfahrung der Planerinnen und Planer mit mehrgeschossigen Bauen mit Holz Bei den teilnehmenden Holzbauunternehmen haben rund ein Drittel (34%) schon mehr als 5 Projekte im Neubau von Mehrgeschossigen Bauten mit Holz geplant oder ausgeführt, und bereits 30% in An-/ Umbau (siehe Abbildung 21). Etwas weniger Erfahrungen im Mehrgeschossigen Bau mit Holz mit 3-5 Projekten im Neubau haben 27% und im An-/ Umbau 17% der Teilnehmenden. Zum Zeitpunkt der Befragung haben 32% der Holzbauunternehmen Erfahrung mit 1-2 Projekten im Neubau und 40% im An-/Umbau. Keine Erfahrungen im Neubau haben lediglich 7% oder im An-/Umbau 13% der Teilnehmenden, d.h. sie haben noch nicht zu den beiden Bauarten Neubau und An-/Umbau ein Projekt im Mehrgeschossigen Bau mit Holz durchgeführt. Abbildung 21: Erfahrung der Holzbauunternehmen mit mehrgeschossigen Bauen mit Holz Unabhängig von der Erfahrung sind Planer und Holzbauer mit dem Verlauf der Bauprozesse zufrieden. Insgesamt sind über 90% der Befragten zufrieden bis sehr zufrieden (siehe Abbildung 22). Bei den teilnehmenden Planern liegen die Werte bei 61% für „sehr zufrieden“ und 29% für „zufrieden“. 4% sind eher nicht zufrieden und 6% machen keine Angaben. Bei den teilnehmenden Holzbauunterneh- Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 49 / 86 men liegen die Werte bei 42% für „sehr zufrieden“ und 49% für „zufrieden“. 7% sind eher nicht zufrieden und 2% machen keine Angaben. Abbildung 22: Zufriedenheit der Befragungsteilnehmer mit dem Verlauf der Bauprozesse bei mehrgeschossigen Gebäuden mit Holz Von Seiten der Planer wurden trotz der hohen Zufriedenheit mit dem Bauprozess die problematische und langwierige Abstimmung mit den Behörden im Genehmigungsprozess genannt, daneben auch Schwierigkeiten mit dem Wetter. Positiv eingeschätzt wurde die Zusammenarbeit mit der Bauherrschaft. Von Seiten der Holzbauunternehmen ist die Zufriedenheit über den Verlauf der Bauprozesse stark abhängig vom Unternehmen und von den Erfahrungen der beteiligten Planer. Aufgrund des hohen Vorfertigungsgrades bei Mehrgeschossigen Bauten mit Holz ist eine frühe Abstimmung zwischen dem Holzbau und den anderen Gewerken notwendig, insbesondere gilt dies für die Leitungsführung der Haustechnik. Der Koordinationsaufwand dieser Schnittstellen wird sowohl von Planern als auch von den Holzbauern als aufwendig und zeitintensiv eingestuft. Die längere Planungsphase durch die Vorfertigung wird jedoch aus ihrer Sicht durch die Vorteile der sehr kurzen Rohbauphase aufgewogen. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 50 / 86 4.4.3 Grundlegende Fragen zu den mehrgeschossigen Projekten der Teilnehmenden Die teilnehmenden Planerinnen und Planer wurden zu einem ihrer aktuellen Projekte befragt. Die Schichtung der Befragten wurde entsprechend der Grundgesamtheit der Baubewilligung Mehrgeschossige Bauten mit Holz ausgelegt (siehe auch Kap. 2.1). Über 70% der teilnehmenden Planerinnen und Planer haben Projekte aus der Kategorie Wohnen geplant, 20% der Projekte waren Gewerbebauten und knapp 10% öffentliche Bauten. Insgesamt wurden ¾ der Projekte als Neubau realisiert, mit 56% im Neubau Wohnen, 16% im Neubau Gewerbebau und 3% im Neubau öffentliche Bauten. Die 25% der An-/Umbauten setzen sich zusammen aus 15% Wohnen, 4% Gewerbebau und 6% öffentlicher Bau. Abbildung 23: Projekte der Planer Mehrgeschossige Bauten mit Holz, nach Gebäudekategorie und Bauart Die Projekte der teilnehmenden Planerinnen und Planer zeigen bezüglich der Gebäudekategorien Wohnen, Gewerbebau und öffentlicher Bau in den Bauarten Neubau und An-/Umbau ähnliche Schwerpunkte auf, wie die Grundgesamtheit mehrgeschossige Bauten mit Holz (siehe Abbildung 24). Somit konnten alle Kategorien abgefragt und das aktuelle Marktspektrum erfasst werden. Abbildung 24: Grundgesamtheit Mehrgeschossige Bauten mit Holz, nach Gebäudekategorie und Bauart Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 51 / 86 Auf die Frage nach den verwendeten Energie- und Nachhaltigkeitsstandards haben rund 50% aller teilnehmenden Planerinnen und Planer die Verwendung des Minergie-Labels genannt (siehe Abbildung 25). Bei den Energiestandards werden Minergie- / Minergie-P-Standard im Vergleich zu der SIA 380/1 „Energie im Hochbau“ und den MuKEn mehr als doppelt so viele Projekte genannt. Im Bereich der Nachhaltigkeitsstandards werden bei Minergie-ECO / Minergie-P-ECO etwa gleich viele Projekte geplant wie bei SIA 112/1 „Nachhaltiges Bauen - Hochbau“. Somit zeigt es sich, dass als Energiestandard das Minergie-Label zusätzlich zu den MuKEn und den SIA-Normen oft Anwendung findet. Zudem werden mehrere Projekte nach den Anforderungen von Minergie /-P geplant, jedoch z.B. ohne die Lüftungsanlage ausgeführt und/oder nicht zertifiziert. Abbildung 25: Energie- und Nachhaltigkeitsstandard der Projekte Für einen kurzen Überblick über die Energie- und Nachhaltigkeitsstandards siehe Tabelle 6: Tabelle 6: Energie- und Nachhaltigkeitsstandards im kurzen Überblick Standard Minergie / Minergie-P Minergie-ECO / Minergie-P-ECO Minergie-A / -ECO MuKEn (ohne Zertifikat) SIA 380 SIA 112/1 Andere Anmerkung Energiestandards, mit erhöhten Anforderungen gegenüber MuKEn bezüglich des geforderten spezifischen Energieverbrauchs Nachhaltigkeitsstandards von Minergie, mit Anforderungen an Wohngesundheit und Bauökologie Baustandard, mit erhöhten Anforderungen gegenüber Minergie / Minergie-P bezüglich des geforderten spezifischen Energieverbrauchs (Nullenergiehaus) / unter Berücksichtigung des Nachhaltigkeitsstandards ECO Energiestandard der Kantone, (die Projekte sind nach den Anforderungen der MuKEn realisiert, eventuell mit erhöhten Anforderungen geplant, jedoch ohne Lüftungsanlage ausgeführt und/oder nicht zertifiziert) Energiestandard: Energie im Hochbau Nachhaltigkeitsstandard: Nachhaltiges Bauen - Hochbau LEED, DGNB / DGNB-Swiss, HQE, 2000-Watt Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 52 / 86 4.4.4 Konstruktionsform und Holzeinsatz bei mehrgeschossigen Projekten der Teilnehmenden Die teilnehmenden Planer und Planerinnen wurden auch zur Konstruktionsform ihrer Projekte befragt. Bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz verschärfen sich die brandschutztechnischen Anforderungen mit zunehmender Anzahl der Geschosse. Zudem kann aus projektspezifischen Gründen eine geschossweise Mischung von verwendeten Bauweisen und Baustoffen stattfinden. Aus diesem Grund wurde neben der Angabe zur Anzahl Etagen zusätzlich abgefragt, welche Geschosse in Holz ausgeführt wurden (siehe Abbildung 26). 36 Projekte der Teilnehmer, d.h. rund 60% von 61 Projekten wurden mit 3 Geschossen ausgeführt, 18 Projekte (30%) mit 4 Geschossen und 7 Projekte (rund 10%) grösser gleich 5 Geschosse. Diese Verteilung entspricht vergleichsweise der Verteilung der Grundgesamtheit mehrgeschossiger Bauten mit Holz. Die oberste Etage haben insgesamt rund ein Viertel der Projekte als Attika ausgebildet. Abbildung 26: Projekte nach Anzahl Etagen Vergleicht man die Gesamtverteilung der Projekte mit der Ausbildung der Etagen mit Holz in der Konstruktion, ergibt sich folgende Verteilung: Bei rund 60% wurde das Erdgeschoss in Holz ausgeführt. Bei rund 85% wurde das 1. Obergeschoss in Holz ausgeführt. Ab dem 2. Obergeschoss wurden über 90% der Etagen in Holz ausgeführt. Die Attika wurde bei allen angegebenen Projekten in Holz ausgeführt. Die Verteilung zeigt, dass die oberen Etagen tendenziell in Holz ausgebildet werden. Die unteren Etagen werden dagegen häufig in Massivbauweise geplant. Die Gründe hierfür sind projektspezifisch und u.a. abhängig vom Terrain oder von der Nutzung. Das Untergeschoss ist klassisch dem Massivbau zuzuweisen. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 53 / 86 Bei der Befragung hat sich ergeben, dass nicht alle Projekte, die mit Holz in der Konstruktion bewilligt wurden, auch mit Holz ausgeführt werden. Als Gründe für den Wechsel in der Materialisierung der Konstruktion wurden unter anderem die Anforderungen an den erhöhten Schallschutz im Wohnen und an den Brandschutz im mehrgeschossigen Bauen genannt. Eine genauere Untersuchung der Ursachen konnte im Rahmen dieses Projektes nicht durchgeführt werden. Diese Erkenntnis hat keinen Einfluss auf die Definition der Hybridbau-Varianten und auf die Berechnung der eingesetzten Holzmengen für die Varianten. Im Lauf der Projektarbeiten wurden auch Projekte bekannt, die nicht mit Holz in der Konstruktion bewilligt waren, aber mit Holz ausgeführt wurden. Ein Folgeprojekt zur Klärung dieser Fragestellung ist geplant. In Bezug auf die ausgeführten Konstruktionsvarianten wurden die Planerinnen und Planer projektbezogen und die Holzbauer generell um die Zuordnung ihrer Projekte zu den Varianten Hybridbau, Teilhybridbau und Holzbau gebeten. Die genaue Definition der Konstruktionsvarianten ist in Kapitel 3 beschrieben. In der telefonischen Befragung war diese Frage zur Variantenordnung noch ausführlicher und stärker differenziert. Die Antworten wurden für die Vergleichbarkeit für die oben genannten Varianten zusammengefasst. Die projektbezogenen Angaben der Planer zu den Konstruktionsvarianten weisen eine ähnliche Verteilung auf wie die generelle Einschätzung der Holzbauer zu ihren Projekten, weshalb sie für die Übersichtlichkeit zusammengefasst wurden (siehe Abbildung 27). Die Variante Hybridbau hat mit rund 23% einen etwa gleichgrossen Anteil wie die Variante Teilhybridbau mit rund 22%. Mit mehr als der Hälfte der geplanten Projekte verzeichnet der Holzbau bei den Befragten zurzeit noch den grössten Anteil im Bereich der mehrgeschossigen Bauten mit Holz. Die Tendenzen zur weiteren Marktentwicklung der Hybridbauten, wie in Kapitel 4.4.5 weiter ausgeführt, lassen zudem für Neubauten und An- und Umbauten aus Sicht der Befragten einen zunehmenden Marktgewinn im Bereich der Hybridbauten erwarten. Abbildung 27: Projekte nach Konstruktionsvarianten Zusätzlich zu den Konstruktionsvarianten wurden die teilnehmenden Unternehmen zu den verwendeten Holzbausystemen befragt. Die Holzbausysteme wurden getrennt nach Bauteilen wie Aussenwände, Innenwände, Decken und Dach abgefragt (siehe Tabelle 7). Für die bessere Übersicht sind die Ergebnisse aller Teilnehmenden in einer Tabelle zusammengefasst. Die Aussenwände wurden in Holzrahmenbauweise mit 72% in über ⅔ der Projekte geplant. Ansonsten kommen bei den Aussenwänden mit rund 18% zudem hauptsächlich Massivholzelemente zum Einsatz. Hohlkastenelemente und andere Systeme bilden mit je 5% einen eher kleineren Anteil. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 54 / 86 Bei den Innenwänden wurden wie bei den Aussenwänden mit 71% in über ⅔ der Projekte in Holzrahmenbauweise geplant. Massivholzbauelemente kommen im Vergleich zu den Aussenwänden mit nur 10% zum Einsatz, Hohlkastenelemente nur mit 2%. Andere Systeme, wie z.B. Gipstrockenbau, spielen mit 17% eine grosse Rolle für die Ausbildung von Innenwänden. Der Schwerpunkt liegt somit bei beiden Teilnehmergruppen auf der Holzrahmenbauweise für die Wandkonstruktionen. Ob die Innenwände konstruktive Aufgaben wie tragende oder nutzungstrennende Aufgaben übernehmen, ist projektbezogen gelöst. Die Verteilung der verwendeten Holzbausysteme für die Decken- und Dachbauteile zeigt eine starke Tendenz in Richtung Hohlkastenelemente mit rund ⅓ und Massivholzbau mit rund ¼ der Projekte. Bei den Deckenelementen sind zudem die Holz-Beton-Verbund-Konstruktionen mit 20% sehr stark vertreten. Holzrahmenbau und andere Systeme machen je rund 10% der Deckenbauteile aus. Bei den Dachelementen hat der Holzrahmenbau mit knapp ¼ der Projekte einen sehr hohen Anteil. Holz-BetonVerbund kommt im Dach nur mit 2% zum Einsatz, dagegen machen Andere Systeme mit 15% noch einen hohen Anteil aus. Tabelle 7: Holzbausysteme nach Angabe von PlanerInnen und Holzbaubetrieben (n=129) Holzbausystem Aussenwand Innenwand Decke Dach Holzrahmenbau 72% 71% 9% 23% Massivholzbau 18% 10% 26% 27% Hohlkastenelemente 5% 2% 35% 33% Holz-Beton-Verbund - - 20% 2% 5% 17% 10% 15% Andere Der Anteil von Holz in der Konstruktion kann je nach Projekt, Unternehmen und den verwendeten Holzbausystemen sehr stark variieren. Auch können Schwankungen innerhalb eines Holzbausystems durch die Verwendung verschiedener Baustoffe entstehen. Die Gegenüberstellung der Holzmassen in den verschiedenen Bauteil- und Konstruktionsvarianten wird in Kapitel 5 weiter ausgeführt. Einsatz von Holz für Fassade, Fenster, Bekleidungen von Wänden und Decke und für Bodenbeläge bei Projekten mit Holz in der Tragkonstruktion Unabhängig von der Konstruktion wurden die Teilnehmer um Angaben bezüglich dem Einsatz von Holz für Fassaden, Fenster, Bekleidungen von Wänden und Decke und für Bodenbeläge gebeten, unter Angabe der jeweiligen Flächenanteile des Materials Holz bei den Bauteilen. Bei über ⅔ der Projekte mit Holz in der Konstruktion wird die Fassade ebenfalls überwiegend mit Holz geplant (mit einem Flächenanteil von mehr als 50%), sowohl nach Einschätzung der Planer als auch der Holzbauer. Auch über ⅔ der Projekte werden überwiegend mit Holzfenstern geplant (mit einem Anteil von mehr als 50%, sowohl in Holz als auch Holz/Metall-Kombinationen). Bei der Bekleidung der Wände werden die Flächenanteile in Holz als eher niedriger eingeschätzt (mit einem Flächenanteil von weniger als 50%). Bei der Bekleidung der Decke reichen die Angaben der Flächenanteile von „keinem Holz“ bis „100% Holz“ und sind in der gesamten Bandbreite gestreut. Es lässt sich keine eindeutige Tendenz erkennen. Die Bodenbeläge werden mit rund 60% der Angaben wieder überwiegend in Holz geplant (mit einem Flächenanteil von mehr als 50%). Aus den oben genannten Angaben lässt sich ableiten, dass bei den betrachteten mehrgeschossigen Projekten mit Holz in der Konstruktion auch die Bauelemente Fassaden, Fenster und Bodenbeläge ebenfalls überdurchschnittlich häufig in Holz ausgeführt wurden. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 55 / 86 4.4.5 Einstellungen und Motive der Teilnehmenden Die teilnehmenden Experten wurden zu ihren generellen Einstellungen und Motiven im Bereich mehrgeschossiger Bauten mit Holz befragt. Dazu zählen die Entscheidungen und Gründe für den Einsatz von Holz in der Konstruktion und die Einschätzung von Tendenzen, Chancen und Risiken in den nächsten Jahren. Entscheidungsträger Die Einschätzung der Planer und Holzbauunternehmen weichen voneinander ab bezüglich der Entscheidungsfindung für Holz als Material in der Konstruktion (siehe Abbildung 28). Nach Auskunft der teilnehmenden Planerinnen und Planern hat bei rund 30% aller Projekte die Bauherrschaft vor allem selbst über die Wahl von Holz als Material in der Konstruktion entschieden. Zu 37% wurde die Entscheidung von der Bauherrschaft gemeinsam mit dem Architekten / der Architektin gefällt. Zusammen war somit aus Sicht der Planenden bei rund ⅔ aller Entscheidungen die Bauherrschaft massgebend mit involviert. Aus Sicht der teilnehmenden Holzbaubetriebe liegt dieser Anteil der Bauherrschaft noch höher bei rund 78%. Der Entscheid vor allem durch den Architekten / die Architektin wird von den Planenden mit rund 19% angegeben. Die Holzbauunternehmen beurteilen die Rolle der Architekten und Architektinnen als hauptsächliche Entscheidungsträger weniger stark mit einem Anteil von rund 6% Anteil. Dafür treten bei den Holzbauunternehmen die Generalunternehmen als massgebende Entscheidungsträger mit rund 12% deutlich stärker in Erscheinung als bei den Planern mit rund 2% Anteil. Als weitere Entscheidungsträger für Holz in der Konstruktion wurden unter anderem Holzbauer, Holzbauingenieure, Denkmalpflege sowie Generalunternehmen zusammen mit Architekten genannt. Abbildung 28: Entscheidung für Holz als Material in der Konstruktion Die Teilnehmenden wurden auch zu den Gründen für den Einsatz von Holz als Material in der Konstruktion befragt. Die Ergebnisse werden in den beiden folgenden Grafiken für die HybridbauVarianten und den Holzbau gegenübergestellt. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 56 / 86 Wichtige Gründe für den Einsatz des Hybridbaus und des Holzbaus bei mehrgeschossigen Bauten Für den Einsatz des Hybridbaus und des Holzbaus als Konstruktionsvariante bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz nennen die Befragten diverse Gründe, wie die Abbildung 29 zeigt. Die konstruktiven Aspekte wie Schallschutz (15%), Brandschutz (14%) und Statik (14%) sowie die Erstellkosten (11%) sind die wichtigsten Gründe für den Hybridbau. Diese vier Aspekte erreichen zusammen einen Anteil von über 50%. Diese Gründe spiegeln eher die Vorteile des Hybridbaus gegenüber dem Holzbau dar. Die Liefer- und Bauzeit (9%), die Ökobilanz/CO2-Bilanz (10%) sowie der Wärmeschutz (8%) erreichen zusammen einen Anteil von knapp 30% und spiegeln eher die Vorteile des Hybridbaus gegenüber den Massivbau dar. Als sonstige Gründe für den Hybridbau werden Aussehen / Ästhetik sowie Lebensdauer genannt, da die Fassadenelemente im Bestand erneuert werden können. Somit geben die Gründe für den Einsatz des Hybridbaus seine Stärken sowohl gegenüber dem Holzbau als auch gegenüber dem Massivbau wieder. Als die drei wichtigen Gründe für den Einsatz des Holzbaus werden die Lieferzeit und Bauzeit genannt (27%), die Ökobilanz / CO2-Bilanz (24%) und der Wärmeschutz (16%). Hier zeigt sich die Überschneidung der Gründe mit dem Hybridbau am deutlichsten. Als sonstige Gründe für den Holzbau wurden vor allem die schlanken Querschnitte, das geringe Gewicht, das Raum- und Wohnklima und die hohe geometrische Flexibilität angegeben. Abbildung 29: Gründe für den Einsatz des Hybridbaus und des Holzbaus bei mehrgeschossigen Bauten Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 57 / 86 Markteinschätzungen für die nächsten 3 – 5 Jahre Die Teilnehmenden wurden um eine Einschätzung der Tendenzen im Markt gebeten. Im Neubau werden die nächsten 3 -5 Jahre sowohl von den Planern mit 73% als auch von den Holzbauern mit 68% überwiegend als zunehmend eingeschätzt (siehe Abbildung 30). Abbildung 30: Tendenzen im Neubau von mehrgeschossigen Hybridbauten in den nächsten Jahren Im Bereich An- und Umbau schätzen etwas weniger Teilnehmende die Tendenz für die nächsten 3-5 Jahre als zunehmend ein. Die Planer bewerten zu 63% die Tendenz als zunehmend und die Holzbauunternehmen zu 48%. Die Holzbauer gehen mit 45% eher von einer konstanten Entwicklung aus. Leicht rückläufig wird die Tendenz von 6% der Planer eingeschätzt (siehe Abbildung 31). Abbildung 31: Tendenzen im An-/Umbau von mehrgeschossigen Hybridbauten in den nächsten Jahren Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 58 / 86 Chancen und Risiken in den nächsten Jahren Die teilnehmenden Planerinnen, Planern und Holzbauunternehmen wurden auch um die Einschätzung der Chancen und Risiken (siehe Abbildung 32) für mehrgeschossige Hybridbauten in den nächsten drei bis fünf Jahren gebeten. Die Angaben sind nachfolgend als Stichworte mit Angaben zur Häufigkeit der Nennungen aufgeführt. Wo liegen Ihrer Meinung nach die grössten CHANCEN und RISIKEN für den mehrgeschossigen Hybridbau in den nächsten 3-5 Jahren in der Schweiz? CHANCEN (n=129) RISIKEN (n=129) Vorfabrikation, Elementierung, kurze Bauzeit (27 Nennungen) - Fehlendes Fachwissen Planer, Planungsfehler (19 Nennungen) Ökologie, Nachhaltigkeit (23 Nennungen) - Komplexität der Planung, Details (15 Nennungen) Wärmeschutz, geringe Wandstärken (16 Nennungen) - Koordination Gewerke, Toleranzen, Schnittstellen (14 Nennungen) Statik, grosse Spannweiten, geringe Querschnitte (11 Nennungen) - Überzeugung Bauherr, Akzeptanz (6 Nennungen) Raumklima, Wohngesundheit (9 Nennungen) - Qualität, Qualitätskontrolle (4 Nennungen) Schallschutz (23 Nennungen) - Schallschutz (20 Nennungen) Brandschutz (17 Nennungen) - Brandschutz (18 Nennungen) Kosten, Preis (12 Nennungen) - Kosten (19 Nennungen) Speichermasse, sommerlicher Wärmeschutz (4 Nennungen) - Speichermasse, sommerlicher Wärmeschutz (3 Nennungen) Abbildung 32: Chancen und Risiken für den mehrgeschossigen Hybridbau Als Chancen für den mehrgeschossigen Hybridbau werden vor allem die Schlagwörter Vorfabrikation und kurze Bauzeit, Ökologie und Nachhaltigkeit, sowie Statik, Wärmeschutz und Raumklima genannt. Als die grössten Risiken des Hybridbaus werden die Koordination der Gewerke angegeben, die aus den Anforderungen erwachsende Komplexität der Planung und Details und das notwendige (zum Teil noch fehlende) Fachwissen bei Planern. Schallschutz, Brandschutz, Kosten und Speichermasse wird sowohl als Chance als auch als Risiko angegeben. Diese Einschätzung hängt davon ab, ob man den Hybridbau von Seiten des Massivbaus oder von Seiten den Holzbau aus betrachtet. Von Seiten des Holzbaus aus werden diese Aspekte als Chance betrachtet, von Seiten des Massivbaus werden sie eher als Risiko eingeschätzt. Als Chance für die Einsatzgebiete werden alle Gebäudekategorien genannt, mit einem Schwerpunkt beim Wohnungsbau und beim Büro-/Gewerbebau. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 59 / 86 5 ANALYSE EINES AUSGEWÄHLTEN GEBÄUDES IM DETAIL Ergebnisse zum Kapitel 5 im Überblick: In der geplanten Konstruktionsvariante Holzbau (Holzrahmenbau) werden beim ausgewählten viergeschossigen Gebäude in den Aussenwänden rund 50m3 Holz verbaut, in den Innenwänden rund 70m3 und in Decken und Dach rund 160m3. Für die anderen Konstruktionsvarianten ergibt sich bei exemplarischen Berechnungen eine Bandbreite der verbauten Holzmassen mit einem Faktor 10 zwischen der Variante Hybridbau (nur Aussenwände aus Holz) mit der Variante Holzbau (Massivholz). In den Dach- und Deckenbauteilen ist aufgrund der statischen Beanspruchungen bis zu 50% mehr Holz enthalten als in Aussen- und Innenwänden. 5.1 Methode zur Ermittlung der Holzmassen Auf Basis der Ergebnisse zu den Hybridbau-Varianten und den Ergebnissen aus den Befragungen wird ein Modellgebäude gewählt, welches der Hauptgruppe 2 (viergeschossige Wohnbauten) entspricht und als reales Projekt geplant wird. Für dieses Modellgebäude werden verschiedene Konstruktionsvarianten mit unterschiedlichen Anteilen im Holzeinsatz exemplarisch durchgerechnet. Auf Basis dieser Berechnungen wird der Holzendverbrauch für mehrgeschossige Bauten mit Holz in ausgewählten Kategorien zusammengestellt. Auf Basis des Modellgebäudes werden flächen- und volumenbezogene Holzmassen errechnet, welche als Kennzahlen auf alle mehrgeschossigen Bauten mit Holz hochgerechnet werden können. 5.2 Modellgebäude Mehrfamilienhaus Gäbrisstrasse, Rorschach (SG) 2013 Abbildung 33: Ansicht Nordost und Südwest Mehrfamilienhaus Rorschach [Quelle: Makiol und Wiederkehr] Kurzbeschreibung: Energiestandard: Anzahl Etagen: Anzahl Wohnungen: Geschossfläche: Baukosten: Bauherrschaft: Generalplanung: Entwurf / Gestaltung: Ingenieur: Holzbauingenieur: Energieplanung: Holzbauer: Ort | Kanton: Neubau Mehrfamilienhaus MFH Minergie 4 inklusive Attika 10 (mit 3.5-Zi., 4.5-Zi., 6-Zimmer Wohnungen) ca. 3000 m2 ca. 3.5 Mio. CHF Künzli Holz AG, Davos bauunterstützung, schwarz und partner, buechen plan b architekten, St. Gallen Näf & Partner GmbH, Arbon Makiol und Wiederkehr IG Energietechnik St. Gallen Künzli Holz AG, Davos Rorschach | SG Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 60 / 86 Abbildung 34: Visualisierung Mehrfamilienhaus Rorschach [Quelle: Künzli Holz AG, Davos] Bei dem Bauprojekt handelt es sich um ein Mehrfamilienhaus mit 10 Eigentumswohnungen über 4 Etagen inklusive Attika. Das Gebäude ist als Holzbau mit Putzfassade geplant. Die Aussenwandelemente sind als einschalige Holzrahmenbaukonstruktion mit einem Tragwerk aus Brettschichtholzstützen und einzelnen Querdruckverstärkungen in Holzwerkstoffplatten konzipiert. Es gibt aussteifende, tragende, nicht tragende und nutzungstrennende Innenwände. Die aussteifenden Innenwände sind als geschossübergreifende Scheiben in Massivholzelementen ausgeführt; die tragenden und nicht tragenden Innenwände als einschalige Holzrahmenkonstruktionen und die nutzungstrennenden Innenwände sind zweischalig aufgebaut. Die Decken- und Dachelemente sind als Hohlkastensystem ausgebildet. Bei Bedarf sind in die Decken bei erhöhten Lasten Stahlträger oder zusätzliche liegende Brettschichtholzelemente integriert. Aus brandschutz- und schallschutztechnischen Gründen wird das Treppenhaus in Stahlbeton ausgeführt. Die Balkone sind vorgestellt und nicht in Holz geplant. Die folgenden Anforderungen sind Rahmenbedingungen für das viergeschossige Modell-Gebäude: Brandschutz: Bauliches Brandschutzkonzept: Tragwerk: R60 Aussenwand nicht tragend: EI30 Brandabschnitt: EI60, Dämmung nicht brennbar Treppenhaus: REI 60(nbb) Korridor: EI60-EI30(nbb) Schallschutz Eigentumsstandard: Erhöhte Anforderungen nach SIA 181 (2006) Luftschall innen = 53+3 =56 dB Luftschall aussen = 27+3 =30 dB Trittschall = 53-3=50 dB Decke: Trittschall L'n,w = 51.1- ca. 3= 48 dB Luftschall R'w = 55-(-0.5)-(-2) = 57.5 dB Wohnungstrennwand: Luftschall R'w = 55-(-0.5)-(-3) = 58.5 dB Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 61 / 86 Wärmeschutz Minergie-Standard: Energiebezugsfläche: 1945 m2 Gebäudehüllzahl: 1.13 Grenzwert Heizwärmebedarf Qh,li = 118 MJ/m2 Heizwärmebedarf Qh (mit Standardluftwechsel): 92 MJ/m2 U-Wert der Bauteile: Dach: U = 0.13 W/m2K Aussenwand: U = 0.12 W/m2K Kellerdecke: U = 0.17 W/m2K 3-fach Verglasung der Fenster (Ug = 0.7 W/m2K, Uw = 0.88 – 1.03 W/m2K) Heizungs- und Lüftungsanlage: Wärmepumpe mit Erdsonden (Sole-Wasser); Komfortlüftung mit dezentralen Einzelgeräten; Bodenheizung 5.3 Berechnungen zu Konstruktionsvarianten Im folgendem werden für das Modellgebäude vier verschiedene Konstruktionsvarianten verglichen (siehe Abbildung 35). Variante 3a Variante 3b Holzbau Holzbau (Holzrahmen) (Massivholz) Holzrahmenbau Holzrahmenbau Massivholz Massiv Hohlkasten Hohlkasten Massivholz Decke Massiv Holz-BetonVerbund Hohlkasten* Massivholz Innenwand Massiv Massiv Holzrahmenbau Massivholz Massiv Massiv Brettschichtholz** Massivholz Massiv Massiv Massiv Massiv Berechnung Variante 1 Variante 2 Variante Hybridbau Teilhybridbau Aussenwand Holzrahmenbau Dach Modell Tragwerk (in Wände integriert) Treppenhaus * wegen vertikalen Lasten in Feldmitte teilweise durch Brettschichtholz liegend verstärkt ** Tragwerk aus Brettschichtholz und teilweise mit Stahlträgern Abbildung 35: Konstruktionsvarianten bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 62 / 86 In den Varianten werden die gängigsten Konstruktionsformen dargestellt, wie in Kapital 3 beschrieben. Dies ist eine vereinfachte Darstellungsform zur Einschätzung und Interpretation der verwendeten Holzmassen im Bereich der mehrgeschossigen Bauten mit Holz. Die Variantenbildung ist nicht abschliessend, sie dient der Gegenüberstellung der Bauweisen und wird für die Hochrechnung der Gesamtholzmassen genutzt. Die Varianten unterscheiden sich in der Ausbildung der Bauteile Aussenwand, Dach, Decke, Innenwand und Tragwerk. Das Treppenhaus wird aus brandschutztechnischen Gründen in allen Varianten in Massivbau ausgeführt. Kurzbeschreibung der Varianten für die Berechnungen zum Modellgebäude Variante 1: Hybridbau Der Hybridbau ist die Konstruktionsvariante mit dem geringsten Anteil an Holzbauteilen, es werden nur die Aussenwände in Holzbauweise ausgebildet. Aussenwände in Holzrahmenbau (Dach, Decken, Innenwände, Stützen, Balkone und Treppenhaus aus Stahlbeton) Variante 2: Teilhybridbau Beim Teilhybridbau werden die Aussenwände aus dämmtechnischen Gründen als Holzrahmenbaukonstruktion ausgeführt. Dach- und Deckenbauteile werden in Holzbauweise ausgebildet, aus statischen und konstruktiven Gründen werden die Decken in dieser Variante als Holz-BetonVerbundkonstruktion berechnet. Die Innenwände werden ohne Holz in der Konstruktion ausgeführt. Aufgrund des Tragwerks-, Brandschutzkonzepts werden die Innenwände ebenfalls in Massivbau ausgebildet. Je nach Gesamtgebäudekonzept wären auch andere Formen des Teilhybridbaus möglich. Aussenwände in Holzrahmenbau, Dach in Hohlkastenelementen, Decken in Holz-BetonVerbund (Innenwände, Stützen- und Sturzkonstruktion, Balkone und Treppenhaus aus Stahlbeton) Variante 3a: Holzbau (Holzrahmen) Diese Variante des Holzbaus entspricht der Originalplanung der Holzbauingenieure von Makiol und Wiederkehr und stellt die Variante mit dem höchsten Marktanteilen dar. Alle Bauteile bis auf das Treppenhaus werden in Holzbauweise ausgeführt. Es handelt sich um eine leichte Bauweise mit Rahmenelementen. Aussenwände in Holzrahmenbau, Dach und Decken in Hohlkastenelementen, Innenwände in Holzrahmenbau (Vorgestellte Balkone und Treppenhaus aus Stahlbeton) Variante 3b:Holzbau (Massivholz) Diese Variante des Holzbaus entspricht der massiven Holzbauweise und stellt einen kleineren Marktanteil dar. Alle Bauteile in Holz werden als Massivholzbauteile ausgeführt. Eine Unterscheidung in Brettstapelholz, Brettsperrholz oder ähnliches wird innerhalb dieser Variante nicht berücksichtigt, da sie keine Auswirkungen auf die Holzmasse mit sich bringt. Aussenwände, Dach, Decken und Innenwände in Massivholz (Vorgestellte Balkone und Treppenhaus aus Stahlbeton) Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 63 / 86 5.3.1 Berechnungsmethode Die Auswertung der Holzmassen erfolgt für die Bauteile getrennt nach Aussenwände, Innenwände, Decken/Dach. Ausgewiesen werden die Holzmassen in den Einzelbauteilen und die Summe aller Bauteile im Total. Im ersten Schritt werden die Gesamtmassen für das Modellgebäude ermittelt und ausgewertet. Diese Angaben sind flächenbezogen in Abhängigkeit zur Gebäudegeometrie zu betrachten. Im zweiten Schritt werden die Holzmassen bezogen auf die Bauteilfläche analysiert, um eine von der Gebäudegeometrie weitgehend unabhängige Vergleichsgrösse zu erhalten. Zum Vergleich der Holzmassen in den 4 verschiedenen Konstruktionsvarianten werden die Bauteile auf Basis der Originalplanung Variante 3a Holzbau (Holzrahmen) bezüglich ihres Holzanteiles berechnet. In den Holzmassen inbegriffen sind die konstruktiven Bauteile mit den verwendeten Massivholzbaustoffen (wie Konstruktionsvollholz, Brettschichtholz, u.a.) und den Holzwerkstoffplatten (wie OSB, Sperrholz, Dreischichtplatten, u.a.). Dämmstoffe und Bekleidungen sind nicht enthalten. In den Konstruktionsvarianten werden getrennt nach Bauteilen die Holzmengen für die verschiedenen Holzbausysteme quantifiziert. Die Konstruktionsvarianten unterscheiden sich einerseits bezüglich der generellen Verwendung der Holzbauweise in den Bauteilen im Gegensatz zur Massivbauweise ohne Holz. Anderseits unterscheiden sie sich zudem durch verschiedene Systeme der Holzbauweise. Hier werden Varianten der Holzbausysteme mit einem unterschiedlichem Mengenanteil von Holz in den Konstruktionsvarianten gegenübergestellt. Alle verwendeten Aufbauten entsprechen den konstruktiven Anforderungen des Gebäudes und sind statisch und brandschutztechnisch vorbemessen. Für die Innenwände wird aufgrund des Gebäudekonzepts keine getrennte Auswertung nach nutzungstrennenden und nutzungsinternen Innenwänden vorgenommen. Die Holzmassen für das Tragwerk werden nicht separat ausgewiesen, die Mengen sind mit in den Wand- und Deckenelementen inbegriffen. Die Quantifizierung der Holzmassen erfolgt auf Basis der Nettoflächen der Bauteile, das heisst Öffnungen wie Fenster und Türen sind in den flächenbezogenen Holzmassen nicht enthalten. Anmerkungen zur Berechnung: Die Berechnung der Holzmassen wird auf Grundlage der Anforderungen an das Mehrfamilienhaus Rorschach durchgeführt, das heisst die Ergebnisse sind in Abhängigkeit zu den konstruktiven, statischen und bauphysikalischen Rahmenbedingungen zu betrachten. Eine Änderung des Energiestandards, z.B. von Minergie auf Minergie-P würde aufgrund der geänderten Anforderungen an die Aussenbauteile eine Änderung der Dicke der Dämmebene der Wand- und Dachbauteile ergeben. Einerseits kann dies über die Erhöhung oder Reduktion der Stärke der aussenliegenden Dämmebene erfolgen. Dies hätte kaum Einfluss auf die Konstruktion oder die dazugehörigen Holzmassen. Andererseits kann die Dicke der Dämmebene innerhalb der Holzrahmenkonstruktion je nach Anforderungen des Energiestandards angepasst werden. Zum Beispiel könnte die gedämmte Konstruktionsebene von 24 cm auf 22 cm reduziert oder auf 26 cm erhöht werden. Aufgrund der geringen Änderungen in den Holzmassen durch die Reduktion oder Erhöhung der Dicke der gedämmten Konstruktionsebene ist dieser Einfluss für die folgenden Berechnungen nicht berücksichtigt. Aufgrund der brandschutztechnischen Anforderungen sind die Beplankungen der Wand- und Deckenbauteile mit Gipsfaserplatten ausgeführt. Bei den Aussenwänden wäre eine Substitution der Gipsfaserplatte durch eine Holzwerkstoffplatte (zum Beispiel OSB) auf Grundlage des Brandschutzkonzepts technisch denkbar. Dies würde bei der ausgeführten Konstruktion eine Erhöhung der Holzmassen in den Aussenwänden durch die Holzwerkstoffplatte von rund 15-20% bewirken. Auf das Total der Holzmassen bezogen ist dieser Einfluss jedoch zu vernachlässigen und wird im Folgenden nicht detaillierter betrachtet. Bei den tragenden, aussteifenden und nutzungstrennenden Innenwänden ist aus brandschutztechnischen Gründen eine Substitution der Gipsfaserplatten durch eine Holzwerkstoffplatte nicht ohne einen unnötigen Mehraufwand zu realisieren. Bei geringeren Anforderungen im Bereich der 3-geschossigen Bauten mit Holz und/oder einem anderem Tragwerks- und/oder Brandschutzkonzept wäre ein Austausch der Baustoffe technisch denkbar. Diese Möglichkeit wird im Rahmen dieser Analyse nicht weiter betrachtet. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 64 / 86 Angesichts der steigenden vertikalen Lasten von der Attika bis hin zum Erdgeschoss erhöhen sich mit den Querschnitten der tragenden Brettschichtholzstützen auch die Holzmassen von oben nach unten leicht. Dieser Einfluss wird auf die Gesamtmassen umgelegt und nicht geschossweise ausgewiesen. 5.3.2 Berechnung zu den Holzmassen nach Konstruktionsvarianten Auf Basis des Modellgebäudes werden die Holzmassen für die Konstruktionsvarianten Hybridbau, Teilhybridbau, Holzbau (Holzrahmen) und Holzbau (Massivholz) aufgegliedert nach den konstruktiven Bauteilen Aussenwände, Innenwände, Decken/Dach getrennt und in Summe im Total quantifiziert und gegenübergestellt (siehe Abbildung 36). Abbildung 36: Modellgebäude MFH Rorschach | Vergleich der Holzmassen total Die Aussenwände enthalten für die Konstruktionsvarianten 1 Hybridbau und 2 Teilhybridbau in etwa die gleichen Holzmassen, da die Varianten fast baugleich ausgeführt werden. Für Variante 3a Holzbau (Holzrahmen) erhöhen sich aufgrund der Integration des Tragwerks aus Brettschichtholz in die Aussenwände die Holzmassen leicht. In der Variante 3b Holzbau (Massivholz) sind die höchsten Holzmassen zu erkennen durch den Einsatz von vollflächigen Massivholzbauteilen, d.h. mit rund doppelt so viel Holz im Vergleich zu Variante 1 Hybridbau und Variante 2 Teilhybridbau und mit einer Erhöhung gegenüber der Variante 3a Holzbau (Holzrahmen). Da die Innenwände in den Konstruktionsvarianten Variante 1 Hybridbau und Variante 2 Teilhybridbau in Massivbau ausgeführt werden, fallen hier keine Holzmassen an. In der Variante 3a Holzbau (Holzrahmen) werden die Innenwände hauptsächlich in Holzrahmenbau ausgeführt. Die Holzmassen in der Variante 3b Holzbau (Massivholz) sind im Vergleich zur Variante 3a Holzbau (Holzrahmen) etwa 50% höher, da auch hier analog zu den Aussenwänden in der Variante 3b vollflächige Massivholzbauteile eingesetzt werden. Im Total ist in den Innenwänden im Vergleich zu den Aussenwänden mehr Holz enthalten. Dies lässt sich durch den höheren Flächenanteil der Innenwände gegenüber den Aussenwänden erklären. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 65 / 86 Die grösste Varianz und die grössten Mengen in den Holzmassen sind bei den Decken- und Dachbauteilen zu erkennen. Bei der Variante 1 Hybridbau sind sowohl Decken als auch Dach in Massivbauweise ausgeführt und enthalten keinen Holzanteil. In der Variante 2 Teilhybrid sind die Decken als Holz-Beton-Verbundbauteile ausgeführt, das Dach in Hohlkastenelementen. In der Variante 3a Holzbau (Holzrahmen) sind Decken und Dach als Hohlkastenelement ausgebildet. Die enthalten im Vergleich zur Variante 2 Teilhybridbau etwas weniger Holz, da der massive Holzanteil der Holz-BetonVerbunddecken im Vergleich zu den Hohlkastenelementen eine hohe Menge an Holz beinhaltet. In der Variante 3b Holzbau (Massivholz) bestehen Decken und Dach aus Massivholzelementen. Im Vergleich zu den anderen Varianten erhöht sich der Holzanteil mit etwa 50% sehr stark, da aufgrund von statischen und brandschutztechnischen Anforderungen die Bauteildicken der Holzelemente sehr stark bemessen werden müssen. Im Vergleich zu den anderen Bauteilen sind in Decken und Dach die grössten Holzmassen enthalten. Ein Grund sind zum einen die hohen Bauteilflächen von Decken und Dach, doch liegt der Haupteinflussfaktor bei den hohen Bauteildicken aufgrund der Auflasten und Spannweiten der Dach- und Deckenbauteile. Fazit: Im Gesamtvergleich betrachtet ergibt sich ein grosser Unterschied im Einsatz der Holzmassen für die unterschiedlichen Varianten. Am wenigsten Holz ist in der Variante 1 Hybridbau mit unter 40m3 enthalten, der höchste Holzeinsatz ergibt sich in der Variante 3b Holzbau (Massivholz) mit mehr als 400m3. Der Unterschied im Holzeinsatz für die Konstruktion liegt bei einem Faktor 10. Die Variante 2 Teilhybridbau mit rund 210m3 und die Variante 3a Holzbau (Holzrahmen) mit rund 280m3 liegen in etwa in der Mitte dazwischen. 5.3.3 Berechnungen zu den Holzmassen pro Bauteilfläche nach Konstruktionsvarianten Um eine geometrie- und flächenneutrale Aussage über die Unterschiede in den Konstruktionsvarianten zu erhalten, werden zudem die Holzmassen pro Bauteilfläche gegenübergestellt (siehe Abbildung 37). Bei dieser Betrachtung hat das gewählte Holzbausystem den Haupteinfluss auf die ermittelten Kennzahlen. Abbildung 37: Modellgebäude MFH Rorschach | Vergleich der Holzmassen pro Bauteilfläche Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 66 / 86 Die Gegenüberstellung der verschiedenen Konstruktionsvarianten in Bezug auf die Holzmassen pro Bauteilfläche innerhalb eines Bauteils, z.B. der Aussenwände oder der Innenwände, zeigt die gleichen Zusammenhänge wie die Gesamtbetrachtung für das Modellgebäude (siehe 5.3.2). In Bezug auf die flächenbezogenen Holzmassen ergibt sich jedoch ein anderes Bild. Vergleicht man die flächenbezogenen Holzmassen der Aussenwände mit den Innenwänden, ist zu erkennen, dass bei dieser Betrachtung der Anteil Holz pro Bauteilfläche bei den Aussenwänden grösser ist als bei den Innenwänden. Dies ist durch die höheren Querschnitte der Holzbauteile in den Aussenwänden zu begründen. Die höchsten flächenbezogenen Holzmassen sind in den Deckenelementen enthalten. Hier ist im Vergleich in allen Konstruktionsvarianten rund doppelt so viel Holz enthalten wie in den Aussenwänden. Dies ist auf die konstruktive Ausbildung aufgrund von Auflasten und Spannweiten zu erklären. Auch wirken sich Anforderungen aus Schallschutz und sommerlichen Wärmeschutz auf die konstruktive Ausbildung der Deckenbauteile aus. Fazit: Im Vergleich der Konstruktionsvarianten im Total ergibt sich bei den flächenbezogenen Massen ebenfalls eine Bandbreite mit dem Faktor 10, von rund 0.01 m3/m2 in der Variante 1 Hybridbauten zu 0.12 m3/m2 in der Variante 4 Holzbau (Massivholz). Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 67 / 86 6 SCHLUSSFOLGERUNGEN Ergebnisse zum Kapitel 6 im Überblick: In der Kategorie Wohnen Neubau wurden in den Jahren 2010 und 2011 insgesamt rund 143‘300 m3 Holz in der Konstruktion verbaut. In der Variante Hybridbau werden gut 20% der Gebäude bewilligt, aber nur rund 5% der Holzmassen in der Konstruktion verbaut. Knapp zwei Drittel der Holzmassen für mehrgeschossige Gebäude werden in der Variante Holzbau (Holzrahmenbau) in rund 50% der Gebäude und im Bereich Wohnen Neubau verbaut. 6.1 Berechnungsgrundlagen zum Holzeinsatz für mehrgeschossige Gebäude ≥ 3 Etagen im Bereich Wohnen Neubau in den Jahren 2010 und 2011 Die Berechnung zum Holzeinsatz erfolgt für ausgewählte Gebäudekategorien der Grundgesamtheit Mehrgeschossige Bauten mit Holz für die Jahre 2010 und 2011 im Bottom-up-Prinzip. Auf Basis der Holzmassen pro Bauteilfläche und dem Verhältnis von Bauvolumen zu Bauteilfläche wurde die Höhe des Holzeinsatzes hochgerechnet. Als ausgewählte Gebäudekategorien wurden hierzu im Bereich Wohnen Neubau die Hauptklassen 1 und 2 (nachfolgend auch HK 1/2) betrachtet. Die Berechnung wurde für 398 Gebäude der Hauptklasse HK 1 (dreigeschossige Wohngebäude) und 136 Gebäude der Hauptklasse HK 2 (viergeschossige Wohngebäude) durchgeführt (siehe Tabelle 8). Die Kennzahlen zur Berechnung der Holzmassen pro Bauteilfläche wurden aus der Analyse der Konstruktionsvarianten für das Modellgebäude Mehrfamilienhaus Rorschach übernommen (siehe Kapitel 5.3.3). Das Verhältnis von Bauvolumen zu Bauteilfläche wurde für die Hauptklasse HK1 (dreigeschossige Wohngebäude) auf Basis des Modellgebäudes Mehrfamilienhaus Neubau aus der Publikation Holzendverbrauch Schweiz (2009) [3] berechnet, für die Hauptklasse 2 (viergeschossige Wohngebäude) auf Basis des oben geschriebenen Projektes Überbauung "Châtel" MFH 6, Aadorf (TG) 2012 der ELO Immo AG (Projektbeschrieb siehe Seite 24). Tabelle 8: Hauptklassen und Total Wohnen Neubau Mehrgeschossige Bauten mit Holz 2010+2011 Klasse Kategorie Bauart Etagen Wohnung pro Geb. Baukosten pro Geb. Bauvol/Geb [in m ] Anz Geb. 3 [in Mio. CHF] HK 1 HK 2 Wohnen Wohnen Neubau Neubau 3.0 4.0 4.35 7.31 2.18 2.89 3465.0 4664.2 398 136 Total Wohnen Neubau 3.5 6.74 3.08 5205.4 599 Die Hochrechnung der Holzmassen erfolgte für die Anzahl der Gebäude und mit dem zugehörigen durchschnittlichen Gebäudevolumen pro Gebäude. Die Aufteilung der Gebäude innerhalb der Hauptklassen auf die vier verschiedenen Konstruktionsvarianten erfolgte aufgrund der Ergebnisse der Umfrage (siehe Tabelle 9). Tabelle 9: Anzahl Gebäude nach Konstruktionsvariante der Hauptklassen und Total Wohnen Neubau Kategorie Gebäude HK 1 Gebäude HK 2 Gebäude HK1/2 Gebäude Total Wohnen Neubau Hybridbau Teilhybridbau Holzbau 90 87 221 31 30 75 121 117 296 23% 22% 55% Holzbau (Holzrahmen) 157 53 210 Holzbau (Massivholz) 64 22 86 136 131 332 236 96 534 599 100 % Gesamt 398 136 Anteil 39% 16% Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 68 / 86 6.2 Berechnungen zum Holzeinsatz für mehrgeschossige Gebäude ≥ 3 Etagen im Bereich Wohnen Neubau in den Jahren 2010 und 2011 in den Hauptklassen 1 (dreigeschossige Wohngebäude) und 2 (viergeschossige Wohngebäude) Für die Berechnungen zum Holzeinsatz für mehrgeschossige Gebäude ≥ 3 Etagen werden die vier Konstruktionsvarianten sowohl als Einzelwerte (siehe Abbildung 40) und für den Vergleich zusätzlich als gewichteter Durchschnittswert für 534 Wohngebäude im Neubau der Hauptklassen HK 1/2 (dreiund viergeschossige Neubauten) abgebildet (siehe Abbildung 39 und Tabelle 7). Abbildung 38: Vergleich Holzeinsatz pro Gebäude der Hauptklassen HK1 (dreigeschossige Wohnbauten) und HK2 (viergeschossige Wohnbauten) Bei den Berechnungen mit den gewichteten Durchschnittswerten (siehe Abbildung 39) ist in der Variante 1 Hybridbau mit 36m3 am wenigsten Holz enthalten. Der höchste Holzeinsatz ergibt sich in der Variante 4 Holzbau (Massivholz) mit 312m3. Dazwischen liegen die Variante 2 Teilhybridbau mit 157m3 und die Variante 3 Holzbau (Holzrahmen) mit 204m3. Im Vergleich ergibt sich damit ein Unterschied in den eingesetzten Holzmassen mit dem Faktor 9. Diese Ergebnisse stehen für 534 drei- und viergeschossige Neubauten und die „typischsten“ mehrgeschossigen Wohnbauten mit Holz in der Konstruktion und ≥ 3 Etagen (Gebäude). Sie liegen damit im Durchschnitt leicht unter dem Modellgebäude (siehe Kap. 5.3.2, viergeschossiges Gebäude, Variante 1 Hybridbau unter 40m3, Variante 2 Teilhybridbau rund 210m3, Variante 3a Holzbau (Holzrahmen) rund 280m3, Variante 3b Holzbau (Massivholz) mehr als 400m3). Abbildung 39: Vergleich Holzeinsatz pro Gebäude der Hauptklassen 1/2 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 69 / 86 Auf Basis dieser Berechnungsgrundlagen wurde ein Holzeinsatz von rund 92‘400m3 berechnet für die ausgewählten Gebäudekategorie Wohnen Neubau der Hauptklassen 1 und 2 mit mehrgeschossigen Gebäuden mit Holz in der Konstruktion, für die Jahre 2010 und 2011 (siehe Tabelle 10). Von diesen errechneten Holzmassen werden mit 4‘400m3 knapp 5% im Hybridbau eingesetzt, mit 18‘400m3 rund 20% im Teilhybridbau, mit 42‘800 über 45% im Holzbau (Holzrahmen) und mit 26‘800m3 rund 30% in der Variante Holzbau (Massivbau). Tabelle 10: Holzeinsatz Wohnen Neubau HK 1/2 auf Basis der Konstruktionsvarianten in den Jahren 2010 + 2011 Aussenwände Innenwände Decken / Dach Aussenwände Innenwände Decken / Dach Aussenwände Innenwände Decken / Dach Aussenwände Innenwände Decken / Dach Ø Holzeinsatz je Gebäude [m3] 36 37 120 49 42 113 75 55 182 Aussenwände Innenwände Decken / Dach 48 25 100 Bauteil Hybridbau Teilhybridbau Holzbau (Holzrahmen) Holzbau (Massivholz) Wohnen Neubau HK 1/2 Anzahl Gebäude 2010+2011 Holzeinsatz* Holzeinsatz [m3] Summe** [m3] 4'360 4'330 14'040 10'290 8'820 23'730 6'450 4'730 15'650 121 117 210 86 25'630 13'350 53'400 534 4'400 18'400 42'800 26'800 92'400 * Zahlen auf Zehnerstellen gerundet | ** Zahlen auf Hunderterstellen gerundet 6.3 Berechnungen zum Holzeinsatz für mehrgeschossige Gebäude im Vergleich zu Berechnungen im Projekt Holzendverbrauch 2009 Der berechnete Holzeinsatz mit den Kennzahlen der vier Konstruktionsvarianten (92‘400 m3) deckt sich im Vergleich fast mit der Berechnung und den Kennzahlen für Mehrfamilienhäuser aus der Publikation Holzendverbrauch Schweiz (HEV 2009) [3] (siehe Tabelle 11). Für diesen Vergleich wurden die Kennzahlen für den Holzeinsatz bei Mehrfamilienhäusern im Neubau ebenfalls für die Jahre 2010 und 2011 hochgerechnet, um die vergleichbare Zeitperiode zu berücksichtigen. Und es wurde die vergleichbare Anzahl von 534 Gebäuden zugrunde gelegt, mit einem Ergebnis von 90‘800 m3. Tabelle 11: Holzeinsatz Wohnen Neubau HK 1/2 auf Basis der Kennzahlen HEV 2009 in den Jahren 2010 + 2011 Bauteil Ø Holzeinsatz je Gebäude [m3] Mehrfamilienhaus Wände (Kennzahlen Decken HEV 2009) Dach 87 55 28 Anzahl Gebäude 2010+2011 Holzeinsatz* Holzeinsatz [m3] Summe** [m3] 534 46'460 29'370 14'950 90'800 * Zahlen auf Zehnerstellen gerundet | ** Zahlen auf Hunderterstellen gerundet Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 70 / 86 Die Ergebnisse zu den „typischen“ drei- und viergeschossigen Wohngebäuden aus diesem Projekt bestätigen damit die Angaben der Kennzahlen aus Holzbaubetrieben, die zu den Berechnungen des Holzendverbrauchs 2009 herangezogen wurden. In der Zwischenzeit hat sich im Markt allerdings auch eine Entwicklung hin zu grossen Wohngebäuden und Wohnbausiedlungen ergeben. Diese sind in den durchschnittlichen Gebäuden der Hauptkategorien 1 und 2 nicht enthalten, sondern in zwei Nebenkategorien mit insgesamt 65 Gebäuden und einem durchschnittlichen Gebäudevolumen von 16‘430 m3 pro Gebäude (siehe Kapitel 2.3.4). Es handelt sich hierbei um die ganz grossen Projekte in Holzbauweise. Der Holzeinsatz für diese Gebäude kann nicht über durchschnittliche Modelle berechnet werden, da es sich um sehr individuelle Projekte handelt. Auf Grundlage der Berechnungsmethodik über die Anteile der Varianten und der eingesetzten Holzmengen für die durchschnittlichen Gebäudevolumen konnte auch für alle 599 Wohngebäude im Neubau der Holzeinsatz von 143‘300m3 hochgerechnet werden (siehe Tabelle 12). Tabelle 12: Holzeinsatz Wohnen Neubau Total auf Basis der Konstruktionsvarianten Bauteil Wohnen Neubau Projekt 599 GebTotal Aussenwände Innenwände Ø Holzeinsatz je Gebäude [m3] 66 35 Anzahl Gebäude 2010+2011 Holzeinsatz* Holzeinsatz [m3] Summe** [m3] 39'530 20'970 599 138 Decken / Dach 143'300 82'660 * Zahlen auf Zehnerstellen gerundet | ** Zahlen auf Hunderterstellen gerundet 6.4 Anmerkungen zum Holzeinsatz für Gewerbebau, öffentlicher Bau und Anbau/Umbau Der Holzeinsatz für mehrgeschossige Gewerbebauten im Neubau kann für 52 von 84 Gebäuden aus der Hauptklasse 3 (siehe Kap. 2.3.4) abgeleitet werden. Für diese Konstruktion dieser Gebäude wurde mit ein Holzeinsatz von 7‘400m3 berechnet, für Projekte in den Jahren 2010 und 2011 (Tabelle 13). Tabelle 13: Holzeinsatz Gewerbe Neubau Hauptklasse HK3 auf Basis der Konstruktionsvarianten Bauteil Gewerbe Neubau (HK3) Aussenwände Innenwände Decken / Dach Ø Holzeinsatz je Gebäude [m3] 41 19 82 Anzahl Gebäude 2010+2011 Holzeinsatz* Holzeinsatz [m3] Summe** [m3] 52 2'130 970 4'260 7'400 * Zahlen auf Zehnerstellen gerundet | ** Zahlen auf Hunderterstellen gerundet Der Holzeinsatz für die weiteren Gewerbebauten und für öffentliche Bauten im Neubau und Anbau/Umbau sowie für Wohnen Anbau/Umbau kann nicht ohne das Erstellen von weiteren Modellen von den Ergebnissen der Hauptklassen 1, 2 und 3 abgeleitet werden. Die Gebäude in diesen Kategorien sind sehr viel individueller und daher wesentlich schwieriger mit Durschnitten einzuschätzen, was auch die Umfrageergebnisse zeigen. Die Aufteilung auf die vier verschiedenen Konstruktionsvarianten auf Basis der Ergebnisse der Umfrage Planer (projektbezogen) unterscheiden sich in den oben genannten Gebäudekategorien um bis zu ± 10% von den Ergebnissen im Bereich Wohnen Neubau, jedoch ist ebenfalls eine starke Tendenz in Richtung Holzbau im Vergleich zu Teilhybridbau und Hybridbau abzuleiten. Aus diesen Gründen sind die von den Holzbauunternehmen genannten Kennzahlen zum durchschnittlichen Holzeinsatz pro Gebäude im Projekt Holzendverbrauch 2009 die direktesten Kennzahlen für diese Kategorien. In diesem Sinne wird für den Holzeinsatz in der Konstruktion u.a. für öffentliche Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 71 / 86 Gebäude im Neubau und An- und Umbau auf das Kapitel 5.3.4 der Publikation Holzendverbrauch 2009 verwiesen (HEV 2009, S. 34f.), das ebenfalls den Holzeinsatz für öffentliche Gebäude kleiner als 3 Etagen enthält. Die hochgerechneten Werte für grosse Gebäude im Jahr 2011 liegen bei 40‘600m3 (2009: 39‘000m3), davon 33‘400m3 für Neubauten und 7‘200 m3 für An- und Umbauten von grossen öffentlichen Bauten (Quelle: Teilaktualisierung Holzendverbrauch 2011, Juli 2013, BFH-AHB). Ebenfalls werden die An- und Umbauten aller Gebäudegrössen im Rahmen der Aktualisierungen des Holzendverbrauchs 2011 und 2012 berechnet. Aus diesen Aktualisierungen sind die grössten Mengenzuwächse für das Jahr 2011 für den Neubau von Mehrfamilienhäusern zu erkennen (2011 ggü. 2009 um +51.4%). Der Holzeinsatz bei Gewerbebauten aller Grössen steigt ebenfalls (+23.4%), dagegen sind die Wachstumsraten beim Holzeinsatz für öffentliche Gebäude (+6.7%) und für Einfamilienhäuser (+8.1%) unterdurchschnittlich. 7 FAZIT Das grosse Interesse der Planerinnen und Planer sowie der Holzbauunternehmen am Themengebiet war während der ganzen Projektlaufzeit immer erkennbar. Die Beteiligung von 83 Planerinnen und Planern mit Aktivitäten im Bereich mehrgeschossige Bauten mit Holz in der ganzen Schweiz und von 46 Holzbauunternehmen war sehr erfreulich und hat wesentlich ausführlichere und umfangreichere Ergebnisse gebracht, als bei der Projektplanung erwartet. Es ergab sich ein klares Bild zu den zur Zeit in der Schweiz gewählten Varianten für mehrgeschossige Gebäude über drei Etagen mit Holz in der Tragkonstruktion. Die Varianten konnten beschrieben werden und die teilnehmenden Planer und Unternehmen stellten eigene Projektbeispiele für die Publikation zur Verfügung. Ein konkretes Modellgebäude ermöglichte weitere detaillierte Berechnungen zu den Bauelementen und das Ableiten von Kennzahlen für den Holzeinsatz. Anhand dieser Kennzahlen waren Hochrechnungen für den Holzeinsatz möglich und damit Vergleiche zu den Berechnungen des Holzendverbrauchs 2009. Fragen aus diesem Projekt waren der Auslöser für das vorliegende Projekt. An dieser Stelle kann bestätigt werden, dass die von den Holzbauunternehmen angegebenen Kennzahlen für den Holzeinsatz 2009 in der Konstruktion von Mehrfamilienhäusern sehr nahe an den nun mit weiteren konkreten Projekten aller Varianten berechneten Kennzahlen liegen. Allerdings können die Hochrechnungen im Detail nur für Gebäudekategorien gemacht werden, in denen die einzelnen Gebäude nicht zu unterschiedlich sind. Die Ableitung war insbesondere für die „typischen“ dreigeschossigen und viergeschossigen Wohnbauten sowie für dreigeschossige Gewerbebauten möglich. Insgesamt sind in diesen Kategorien 586 der insgesamt 815 mehrgeschossigen Gebäude über drei Etagen und mit Holz in der Tragkonstruktion abgebildet. Bei gleichbleibenden Gebäudezahlen und Gebäudegrössen würde eine zukünftige Verlagerung der Planungsvarianten vom Massivbau (ohne Holz) hin zum Hybridbau und Teilhybridbau (mit Holz) den Holzeinsatz in der Tragkonstruktion von mehrgeschossigen Bauten weiter erhöhen. Dieser Aspekt würde durch den überdurchschnittlich hohen Einsatz von Holzfassaden, Holz- und Holz-Alu-Fenstern sowie Bodenbelägen aus Holz für den gesamten Holzeinsatz pro Gebäude weiter verstärkt werden. Ein Ausblick auf das Jahr 2012 und 2013 zeigt eine weitere Steigerung von bewilligten mehrgeschossigen Gebäuden mit Holz in der Tragkonstruktion (generelle Zunahme von Materialentscheiden für Holz) sowie eine Zunahme der Gebäudehöhen (verdichtetes Bauen). Die Einschätzungen der an den Befragungen teilnehmenden Experten sind positiv und die Zufriedenheit mit den Bauprozessen der mehrgeschossigen Gebäude mit fast 90% ist sehr hoch. Ansatzpunkte können aus den genannten Risiken bei der Komplexität der Gebäude und Gewerke sowie aus dem notwendigen Fachwissen abgeleitet werden. Weiteres Potential ist auch in der Etablierung des Holz- und Hybridbaus im Bereich der 5- bis 6-geschossigen Gebäuden zu sehen. Für weitere Fragen steht das Projektteam zur Verfügung unter der im Impressum angegebenen Adresse. Wir bedanken uns beim BAFU Aktionsplan Holz für das interessante Projekt und unterstützen gerne die weitere Kommunikation der Ergebnisse. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 72 / 86 8 BESTIMMUNGEN ZUM VORLIEGENDEN BERICHT Dieser Bericht kann mit Genehmigung der Berner Fachhochschule, Architektur, Holz und Bau und des Bundesamtes für Umwelt vervielfältigt werden, Ansprechpersonen siehe Impressum. Veröffentlichungen des Berichts oder von Teilen davon sind bei einer Zusendung von Belegexemplaren an die Fachhochschule und das Bundesamt für Umwelt möglich, dabei müssen bei einer Veröffentlichung von Ausschnitten aus dem Bericht Referenzen auf den Gesamtbericht mit publiziert werden. 8.1 Umfang des Berichts Dieser Forschungsbericht besteht aus dem Titelblatt, dem Abstract und 86 Seiten inkl. Anhang. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 73 / 86 9 9.1 VERZEICHNISSE Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Anzahl und Anteil bewilligte Gebäude mit Holz nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 ................................................................................................................................. 18 Tabelle 2: Anzahl bewilligte Gebäude mit Holz nach Etagen, Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 ........................................................................................................................................ 18 Tabelle 3: Durchschnittliche Baukosten nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 .................... 19 Tabelle 4: Hauptklassen Mehrgeschossige Bauten mit Holz nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 ................................................................................................................................. 21 Tabelle 5: Grundgesamtheit, Stichprobe und Rücklauf der durchgeführten Befragungen für das Projekt ... 44 Tabelle 6: Energie- und Nachhaltigkeitsstandards im kurzen Überblick ....................................................... 51 Tabelle 7: Holzbausysteme nach Angabe von PlanerInnen und Holzbaubetrieben (n=129) ....................... 54 Tabelle 8: Hauptklassen und Total Wohnen Neubau Mehrgeschossige Bauten mit Holz 2010+2011 ........ 67 Tabelle 9: Anzahl Gebäude nach Konstruktionsvariante der Hauptklassen und Total Wohnen Neubau .... 67 Tabelle 10: Holzeinsatz Wohnen Neubau HK 1/2 auf Basis der Konstruktionsvarianten in den Jahren 2010 + 2011............................................................................................................................ 69 Tabelle 11: Holzeinsatz Wohnen Neubau HK 1/2 auf Basis der Kennzahlen HEV 2009 in den Jahren 2010 + 2011............................................................................................................................ 69 Tabelle 12: Holzeinsatz Wohnen Neubau Total auf Basis der Konstruktionsvarianten ................................ 70 Tabelle 13: Holzeinsatz Gewerbe Neubau Hauptklasse HK3 auf Basis der Konstruktionsvarianten........... 70 9.2 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Mehrgeschossige Neubauten mit Holz - Wohnen, Gewerbebau, öffentlicher Bau................. 10 Abbildung 2: Auszug aus den Baubewilligungen mit mehrgeschossigen Bauten ≥ 3 Etagen ...................... 14 Abbildung 3: Methodik zur Ermittlung der Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten ≥ 3 Etagen“ im Überblick ................................................................................................................................. 15 Abbildung 4: Entwicklung mehrgeschossige Bauten von 2008 bis 2011...................................................... 16 Abbildung 5: Anzahl Baubewilligungen und Gebäude nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 ........................................................................................................................................ 17 Abbildung 6: Anzahl bewilligte Gebäude nach Anzahl Etagen, Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 ........................................................................................................................................ 19 Abbildung 7: Durchschnittliche Baukosten nach Gebäudekategorie und Bauart 2010 und 2011 ................ 20 Abbildung 8: Prinzip der Klassenbildung über zentrale Kriterien und Darstellung der Schwerpunkte ......... 20 Abbildung 9: Konstruktionsvarianten bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz ............................................. 22 Abbildung 10: Definition der konstruktiv relevanten Bauteile ........................................................................ 23 Abbildung 11: Gegenüberstellung konstruktiver Anforderungen verschiedener Bauweisen ........................ 24 Abbildung 12: Einsatzmöglichkeiten von Holz für Gebäude ohne Sprinkler ................................................. 24 Abbildung 13: Holzkonstruktionen in Mischbauweise ................................................................................... 25 Abbildung 14: Konstruktionsvariante Hybridbau ........................................................................................... 26 Abbildung 15: Konstruktionsvariante Teilhybridbau ...................................................................................... 31 Abbildung 16: Konstruktionsvariante Holzbau .............................................................................................. 33 Abbildung 17: Anzahl Mitarbeitende in den an der Befragung teilnehmenden Unternehmen ...................... 46 Abbildung 18: Funktion der Befragungsteilnehmer in ihrem Unternehmen .................................................. 46 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 74 / 86 Abbildung 19: Regionale Tätigkeitsschwerpunkte der Unternehmen nach Grossregion .............................. 47 Abbildung 20: Erfahrung der Planerinnen und Planer mit mehrgeschossigen Bauen mit Holz .................... 48 Abbildung 21: Erfahrung der Holzbauunternehmen mit mehrgeschossigen Bauen mit Holz ....................... 48 Abbildung 22: Zufriedenheit der Befragungsteilnehmer mit dem Verlauf der Bauprozesse bei mehrgeschossigen Gebäuden mit Holz .................................................................................. 49 Abbildung 23: Projekte der Planer Mehrgeschossige Bauten mit Holz, nach Gebäudekategorie und Bauart...................................................................................................................................... 50 Abbildung 24: Grundgesamtheit Mehrgeschossige Bauten mit Holz, nach Gebäudekategorie und Bauart...................................................................................................................................... 50 Abbildung 25: Energie- und Nachhaltigkeitsstandard der Projekte ............................................................... 51 Abbildung 26: Projekte nach Anzahl Etagen ................................................................................................. 52 Abbildung 27: Projekte nach Konstruktionsvarianten .................................................................................... 53 Abbildung 28: Entscheidung für Holz als Material in der Konstruktion .......................................................... 55 Abbildung 29: Gründe für den Einsatz des Hybridbaus und des Holzbaus bei mehrgeschossigen Bauten ..................................................................................................................................... 56 Abbildung 32: Tendenzen im Neubau von mehrgeschossigen Hybridbauten in den nächsten Jahren ........ 57 Abbildung 33: Tendenzen im An-/Umbau von mehrgeschossigen Hybridbauten in den nächsten Jahren ..................................................................................................................................... 57 Abbildung 34: Chancen und Risiken für den mehrgeschossigen Hybridbau ................................................ 58 Abbildung 35: Ansicht Nordost und Südwest Mehrfamilienhaus Rorschach [Quelle: Makiol und Wiederkehr] ............................................................................................................................. 59 Abbildung 36: Visualisierung Mehrfamilienhaus Rorschach [Quelle: Künzli Holz AG, Davos] ..................... 60 Abbildung 37: Konstruktionsvarianten bei mehrgeschossigen Bauten mit Holz ........................................... 61 Abbildung 38: Modellgebäude MFH Rorschach | Vergleich der Holzmassen total ....................................... 64 Abbildung 39: Modellgebäude MFH Rorschach | Vergleich der Holzmassen pro Bauteilfläche ................... 65 Abbildung 40: Vergleich Holzeinsatz pro Gebäude der Hauptklassen HK1 (dreigeschossige Wohnbauten) und HK2 (viergeschossige Wohnbauten) ........................................................ 68 Abbildung 41: Vergleich Holzeinsatz pro Gebäude der Hauptklassen 1/2 .................................................... 68 9.3 Quellen- und Literaturverzeichnis [1] Die Datenbasis der Gebäude-Datenbank BFH-AHB Bau- und Marktmonitoring bezieht sich auf die Veröffentlichung der Baubewilligungen erfasst vom Schweizer Baublatt Infodienst. Änderungen und Auswertungen basieren auf eigenen Modellen. [2] Lignatec: Bauten in Holz – Brandschutz-Anforderungen, Lignum Holzwirtschaft Schweiz, 2005 [3] Umwelt-Wissen Wald und Holz: Holzendverbrauch Schweiz 2009, Bundesamt für Umwelt und Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau, 2012 [4] Holzbauhandbuch Reihe 1 | Teil 1 | Folge 5: Holzkonstruktion in Mischbauweise, Holzabsatzfonds, 2006 [5] Schriftenreihe Nachhaltigkeit: Holzbau – mehrgeschossig, Faktor Verlag, 2012 [6] Josef Kolb: Holzbau mit System, Birkhäuser Lignum DGfH, 2010 [7] Bundesamt für Statistik BFS: Betriebszählung 2008 [8] BAFU (Hrsg.) 2012: Jahrbuch Wald und Holz 2010, 2011, 2012. Bundesamt für Umwelt, Bern. UmweltZustand Nr. 1224: 174 S. [9] BFH-AHB: Bauherrenbefragung im Rahmen des BFH Forschungsprojektes „Entscheidungskriterien und Materialpräferenzen, Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau, 2008 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 75 / 86 10 GLOSSAR 10.1 Abkürzungen BAFU Bundesamt für Umwelt BFH-AHB Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau HK Hauptklasse (gemäss Klassenbildung Kapitel 2.3.4) HEV Holzendverbrauch Schweiz MuKEn Mustervorschriften der Kantone im Energiebereich SIA Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein 10.2 Begriffsdefinitionen Aussenwand Die Aussenwand ist Teil der wärmedämmenden Gebäudehülle. Sie kann als tragendes oder nicht tragendes Bauteil ausgeführt werden, d.h. eine Trennung zwischen Tragwerk und Gebäudehülle in der Aussenwand ist möglich. Dach Das Dach ist der obere Abschluss der wärmedämmenden Gebäudehülle. Die Lastabtragung kann über ein in die Fläche integriertes oder separates Tragwerk erfolgen, d.h. eine Trennung zwischen Tragwerk und Gebäudehülle ist möglich. Decke Decken sind horizontale Raumabschlüsse im Inneren des Gebäudes. Als Geschossdecken sind sie in Abhängigkeit der Nutzungskategorie in mehrgeschossigen Bauten brandabschnittsbildend. Die Lastabtragung kann über ein in die Fläche integriertes oder separates Tragwerk erfolgen, d.h. eine Trennung zwischen Tragwerk und Raumabschluss ist möglich. Wohnen In der Gebäudekategorie Wohnen sind mehrgeschossige Gebäude von privaten und öffentlichen Bauherren enthalten, mit Nutzungsformen wie Mehrfamilienhäuser und Wohnheime. Gewerbebauten In der Gebäudekategorie Gewerbebauten sind mehrgeschossige Industrie- und Gewerbebauten, Gebäude für Handel und Verwaltung, Gastgewerbe und Fremdenverkehr ≥ 3 Etagen enthalten, ohne Hallen und Produktionsgebäude. Grundgesamtheit Eine Grundgesamtheit enthält alle für das Projekt relevanten statistischen Einheiten. Die Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Bauten“ wurde gemäss der Methodik Kapitel 2.1 auf Basis der Baubewilligungen der Schweiz aus den Jahren 2008 bis 2011 ermittelt und dient als Grundlage für die Analysen und Auswertungen in diesem Projekt. Hauptklasse Als Auswertung der Grundgesamtheit „Mehrgeschossige Holzbauten“ wird eine Klassenbildung durchgeführt. Die Klassen werden abgebildet nach den Kriterien: Anzahl Etagen pro Gebäude, Baukosten pro Gebäude (in Mio. CHF), Anzahl Wohnungen pro Gebäude bei Wohnbauten und Bauvolumen pro Gebäude. Hieraus sind 4 Hauptklassen abgeleitet, welche knapp 80% aller Bauten der Grundgesamtheit abbilden (siehe Kapitel 2.3.4). Hohlkastenelemente Als Holzbausystem sind Hohlkastenelemente aus liegenden und stehenden Lamellen gefertigte Kastenelemente. Sie können für Aussenwände, Innenwände und Deckenelemente verwendet werden. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 76 / 86 Holzbau Beim Holzbau als Bauweise wird die gesamte Struktur, also Tragwerk und Gebäudehülle, in Holzbauweise erstellt. Einzelne Tragglieder wie Stützen und Träger können in Stahl ausgeführt werden. Das Treppenhaus kann aus brandschutztechnischen oder statischen Gründen in Massivbauweise ausgebildet werden. Die beiden gängigsten Ausführungsformen sind der Holzrahmenbau und der Massivholzbau (siehe Kapitel 0). Holz-Beton-Verbund Bei Gebäuden wird der Holz-Beton-Verbundbau vorwiegend für Deckenkonstruktionen verwendet. Er ist in Kombination mit den gängigen Holzbausystemen wie z.B. Massivholzelementen im Neubau und im Bestand auch mit Holzbalkendecken im Einsatz. Holzrahmenbau Der Holzrahmenbau wird für Aussenwände, Innenwände und Deckenelemente verwendet. Es besteht aus dem Rahmen für die horizontale und vertikale Lastabtragung, der Beplankung außen bzw. innen für die Aussteifung und als Funktionsschicht (Brandschutz, Wind- bzw. Luftdichtung, gegebenenfalls Witterungsschutz) und der Dämmung im Hohlraum für den Wärme-, Schall- und Brandschutz. In diesem Projekt wird auch der Holztafelbau zu dem Holzbausystem Holzrahmenbau gezählt, welcher sich durch den erhöhten Vorfertigungsgrad der Bauteile und Bauelemente unterscheidet. Hybridbau Beim Hybridbau als Bauweise basiert die Struktur auf einer Trennung zwischen Tragwerk und Gebäudehülle. Das Tragwerk, also die statisch wirksamen Bauteile, wird in Massivbauweise ausgeführt, die Aussenwände als hochgedämmte, nicht tragende Holzbauelemente (siehe Kapitel 3.3.1). Innenwand Innenwände bilden den Raumabschluss im inneren eines Gebäudes. Alle Innenwände können als tragende oder nicht tragende Bauteile ausgeführt werden, d.h. eine Trennung zwischen Tragwerk und Raumabschluss ist möglich. Nutzungstrennende Innenwände sind zwischen Nutzungseinheiten angeordnet, wie z.B. zwischen verschiedenen Wohneinheiten, und müssen zusätzliche Anforderungen an Brand- und / oder Schallschutz erfüllen. Nutzungsinterne Innenwände befinden sich innerhalb einer Nutzungseinheit und müssen keine zusätzlichen Anforderungen an Brand- und / oder Schallschutz erfüllen. Konstruktionsvarianten Als Konstruktionsvarianten werden in diesem Projekt die Bauweisen Massivbau, Hybridbau, Teilhybridbau und Holzbau betrachtet. Die Definition der Konstruktionsvarianten ergibt sich durch den Anteil von Holz in der Tragkonstruktion. Es gibt keine gesonderte Variante für die geschossweise Mischung von Konstruktionsformen, d.h. wenn bei einem Holzbau das Erdgeschoss in Massivbau ausgeführt wird, wird es als Holzbau definiert. Korridor Der Korridor dient in der Erschliessung der Nutzungseinheiten als Flucht- und Rettungsweg mit Zugang über das Treppenhaus. Der Begriff beinhaltet alle angrenzenden Bauteile wie Wand, Decke und gegebenenfalls das Dach. Neben den Anforderungen an das in ihnen integrierte Tragwerk gelten die brandschutztechnischen Anforderungen für Korridore als Brandabschnitte. Massivbau Beim Massivbau wird die gesamte Struktur mit Tragwerk und Gebäudehülle in nicht brennbaren Baustoffen wie Backstein, Beton, Stahlbeton, Stahl und/oder Gipstrockenbau ausgeführt. Massivholzbau Massivholzelemente sind flächenbildende Vollholzelemente und können für Aussenwände, Innenwände und Deckenelemente verwendet werden. Sie sind tragend und/oder aussteifend, oder Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 77 / 86 nicht tragend sowie raumabschließend. Zu diesem Holzbausystem zählen z.B. Brettstapelbauelemente, Brettschichtholzelemente, Brettsperrholzelemente. Mehrgeschossige Bauten (mit Holz) Mehrgeschossige Bauten sind Hochbauprojekte mit mehr als drei Etagen im Neubau und im Anund Umbau. In diesem Projekt sind Mehrgeschossige Bauten in die ausgewählten Gebäudekategorien Wohnen, Gewerbebauten und öffentliche Bauten gegliedert. Renovationen und Sanierungen sind nicht enthalten. (Mehrgeschossige Bauten mit Holz haben gemäss Baubewilligung Holz als Material in der Tragkonstruktion zugewiesen.) Öffentliche Bauten In der Gebäudekategorie öffentliche Bauten sind mehrgeschossige Gebäude für Unterricht, Bildung und Forschung, Verwaltung, Fürsorge und Gesundheit, Freizeit, Sport und Erholung und Kultur ≥ 3 Etagen enthalten, ohne Hallen. Teilhybridbau Der Teilhybridbau wird als Bauweise als eine Mischform des Hybridbaus und des Holzbaus definiert. Beim Teilhybridbau werden im Vergleich zum Hybridbau zusätzlich zu den Aussenwänden noch andere konstruktive Bauteile in Holzbauweise ausgebildet, meist im Bereich des Korridors und des Tragwerks (siehe Kapitel 3.3.2). Tragkonstruktion Zur Tragkonstruktion gehören alle Wand- Dach- und Deckenbauteile, die eine tragende Funktion übernehmen und zudem den Raumabschluss bilden. Die Wahl des Materials für die Tragkonstruktion wird auf Basis der Baubewilligungen von der BFH-AHB ausgewertet. Tragwerk Als Tragwerk werden die statisch wirksamen Tragglieder bezeichnet. Das statisch relevante Haupttragwerk wird zum vertikalen Lastabtrag herangezogen. Stützen sind die vertikalen Tragglieder und Träger die horizontalen Tragglieder, welche in den Wandelementen integriert oder separat stehend ausgebildet werden können. Das Tragwerk ist nicht abhängig von der Ausbildung des Raumabschlusses. Treppenhaus Das Treppenhaus dient der Erschliessung der Etagen und wird mit der Anbindung an Korridore oder Nutzungseinheiten als Flucht- und Rettungsweg ausgebildet. Neben den Anforderungen an das in ihnen integrierte Tragwerk gelten die brandschutztechnischen Anforderungen für Treppenhäuser als Brandabschnitte. Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 78 / 86 Anhang A: AUSZUG AUS DEN FRAGENKATALOGEN A.1 Auszug aus der Online-Befragung Planer – Projekt Mehrgeschossige Hybridbauten Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 79 / 86 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 80 / 86 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 81 / 86 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 82 / 86 A.2 Auszug aus der Expertenbefragung Holzbau-Unternehmen – Projekt Mehrgeschossige Hybridbauten Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 83 / 86 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 84 / 86 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 85 / 86 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013 86 / 86 Mehrgeschossige Hybridbauten in der Schweiz | BFH-AHB | 2013
