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Siebengeschossiges Wohnhaus als Holzkonstruktion
Sieben aus Holz

Brandschutz in Einklang mit Holz? Ein Stadthaus der Gebäudeklasse 5 mit einem Holztragwerk? – Das kostete viel Geduld, Überzeugungskraft und Durchsetzungsvermögen der Planer, auf die eine junge Berliner Baugruppe mit ihrem ehrgeizigen Wunsch zuging. Mit zwei Ausnahmegenehmigungen haben die Architekten die aktuelle Berliner Bauordnung umgehen können und ein Pilotprojekt geschaffen, das neue Standards im Bereich Holzbau und Brandschutz setzt. Unter dem Motto »Holz. Haus. Hauptstadt.« sorgten die Bauherren mit ihrem Wohnhaus so bereits seit dem Rohbau für Aufmerksamkeit, nun beziehen sie es – und sein Architekt berichtet …

Text: Tom Kaden Fotos: Bernd Borchardt

»Zu Ihrem Projekt ist zu sagen, dass die aktuelle Berliner Bauordnung sich prinzipiell dem Thema innerstädtisches Bauen mit dem Werkstoff Holz öffnet – durch seine Anlehnung an die Musterbauordnung MBO 2002, welche durch die Einführung der neuen Stufe K 60 »hochfeuerhemmend« (d. h. sie verhindert im Brandfall für mindestens 90 Minuten eine Entzündung der Holzkonstruktion) ganz klar die neuen brandschutztechnischen Möglichkeiten aufzeigt.
Allerdings ist einschränkend zu sagen, dass diese Stufe vorerst nur für die sogenannte Gebäudeklasse 4 (Oberkante Fertigfußboden OKFF =/< 13 Meter) gilt. Nun befindet sich Ihr Projekt jedoch in der Gebäudeklasse 5 (OKFF =/< 22 Meter) und infolgedessen im Anforderungsbereich F 90 »feuerbeständig«, mit einem Feuerwiderstand von 90 Minuten, was nichts weiter bedeutet als »in den wesentlichen Teilen aus nichtbrennbaren Baustoffen mit brennbaren Bestandteilen«.
Wir gehen insofern von zwei Abweichungen vom gültigen Berliner Baurecht aus:
  • Befreiung von § 27 (1) BauO Bln (Tragende Bauteile nicht feuerbeständig, sondern hochfeuerhemmend)
  • Befreiung von § 31 (1) (Decken nicht feuerbeständig, sondern hochfeuerhemmend)
Unser Vorschlag zur Vorgehensweise:
  • 1. Frühzeitige Vorstellung des geplanten Projektes im zuständigen Bezirksamt Pankow und der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung
  • 2. Die Brandschutzingenieure erstellen eine Machbarkeitsstudie auf Grundlage der Vorplanung
  • 3. Abstimmung der Studie zwischen Bauherr, Architekt, Brandschutzingenieuren und gegebenenfalls weiteren Fachplanern
  • 4. Gespräch zwischen Bauaufsichtsbehörde, der Berliner Feuerwehr und den Brandschutzingenieuren zur Klärung der relevanten Punkte des Brandschutzes, insbesondere der beiden Abweichungen
  • 5. Anfertigung des Brandschutzkonzeptes und Einreichung des Bauantrages«
»Die anderen Architekten (…) [1] haben noch einmal explizit auf die möglichen Probleme im innerstädtischen Holzgeschosswohnungsbau hingewiesen:
– langes und kompliziertes Genehmigungsverfahren
– hohe Brandschutzauflagen, die gegebenenfalls zu Sprinkleranlagen oder Verkapselung der Wand- elemente mit Metallplatten führen können
– hohe Gebäudeversicherung
– höhere Baukosten
– obwohl Holzbauweise, wird kein Holz sichtbar sein.
Vor diesem Hintergrund erscheint es uns nicht mehr realistisch, unser Bauprojekt in Holzbauweise zu erstellen …«
  • Es wird sicher einen höheren Kommunikationsaufwand geben, aber kein längeres Genehmigungsverfahren
  • Brandschutzauflagen: Verkapselt werden die Außenwände lediglich mit zwei Lagen Gipsfaserplatten innen und einer Lage außen. Bei der von den Kollegen erwähnten Kapselung mit Metallplatten handelt es sich um die Ausführung einer Brandwand, welche hier nicht zur Ausführung kommt und wir gehen weiterhin nur von einer zusätzlichen Rauchmeldeanlage aus
  • Es stellt sich folgende grundsätzliche Frage: Was brennt in einer Wohnung? Nicht die Konstruktion, sondern Teppiche, Tapeten, Möbel, Gardinen, Tisch- oder Bettdecken etc.
  • Keiner unserer Bauherren hat eine holzbauspezifisch erhöhte Versicherungssumme in einer den letzten zwölf Jahre abschließen müssen
  • Kosten: Wenn wir über die Qualität KfW- 40-Energiesparhaus reden und zwei unterschiedliche Rohbausysteme – Pfosten-Riegel-Fassade aus Holz und einen herkömmlichen Stahlbetonbau – mit den gleichen wärmedämm- und haustechnischen Merkmalen vergleichen, gehen wir von annähernd gleichen Kosten aus (natürlich wird es »Pilotprojektmehrkosten« geben)
  • Die Sichtbarkeit des Holzes wird lediglich im Bereich der Holzbetonverbunddecken angestrebt
  • »Holzhaus« im urbanen Umfeld Berlin bedeutet für uns nicht zwangsläufig Holzfassade ›
Entwurf
Unsere städtebauliche Idee war, die Baulücke nicht von Brandwand zu Brandwand zu schließen im Versuch der sogenannten kritischen Rekonstruktion von Berlin mit ihren immer gleichen Traufhöhen und der immer geschlossenen Blockrandbebauung. Dieses Anliegen ist derzeit wohl nur mit einer Baugruppe als Auftraggeber zu realisieren, da für diesen »kritischen Stadtbürger« im Gegensatz zum Bauträger nicht in erster Linie die Renditeerwartung eine Rolle spielt, sondern vor allem Belange wie individuelle Mitbestimmung, Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung und städtebauliche Besonderheiten reflektiert werden. Im Projekt e3 (Esmarchstraße 3) ergaben sich daraus folgende Eckpunkte:
  • offene Blickachse in die Tiefe des Berliner Innenhofes und somit mehr Lichteinfall
  • freistehendes begrüntes Treppenhaus und Erschließung der einzelnen Wohnungen über Stege
  • nicht nur eine Straßen- und eine Gartenfassade, sondern auch eine »dritte Fassade«
  • ein Konstruktionsprinzip ohne tragende Innenwände zur weitestgehend flexiblen Grundrissgestaltung – im Ergebnis gleicht keine Wohnung einer zweiten
  • zwei Installationsschächte, die gleichzeitig konstruktiv relevant sind (Aufnahme Flachunterzug)
  • freie Wahl der Balkonbreiten und -tiefen
  • transparente feingliedrige Fassadenstruktur
Konstruktion
Nachdem im Jahr 2006 in Steinhausen in der Schweiz das erste sechsstöckige Holzhaus eingeweiht wurde, handelt es sich nun bei diesem Projekt um die erste siebengeschossige Holzkonstruktion in Europa. Abgesehen von der Brandwand zum Nachbargebäude, außen liegendem Treppenhaus sowie zwei Betonkernen für die haustechnischen Installationen besteht die Konstruktion aus Fichtenholz aus Süddeutschland.. Die tragenden Riegel und die 30 x 36 cm dicken Stützen in den Außenwänden sind mit Massivholz ausgefacht, wodurch schwer zu beherrschende Hohlraumbrände zuverlässig ausgeschlossen werden. Die Aussteifung des Wohngebäudes erfolgte mit jeweils zwei Windverbänden pro Etage in den Außenwänden.
Jede Etage des 12,50 x 13,90 m Grundfläche einnehmenden Wohnturms wurde zu einer Wohneinheit ausgebaut. Lediglich im zweiten Geschoss gibt es zwei Einheiten mit jeweils separatem Zugang. Die einzelnen Stockwerke sind durch Holzbetonverbunddecken getrennt, deren Holzelemente aus 16 cm dickem Brettschichtholz bestehen. Darüber befindet sich eine 10 cm dicke Betonschicht und auf der Oberseite der Decken ein klassischer Fußbodenaufbau mit Trittschalldämmung, Fußbodenheizung und Zement-estrich. Der Prüfstatiker hat diesen Deckenaufbau einer Schwingungsmessung unterzogen mit dem Ergebnis, dass es faktisch keine Schwingungen gibt.
Die Ausführung der zweiachsig gespannten Holzbetonverbunddecken mit Auflagerung auf Fassadenriegel beziehungsweise Stahlbeton-Flachunterzug, der von einer Brandwand über die beiden Medienschächte zur »dritten Fassade« spannt, ist ein Novum – auf diese Art konnten erhebliche Konstruktionshöhen gespart und die Sturzhöhen minimiert werden. Um diese Ausführung zu ermöglichen, mussten völlig neue Detaillösungen entwickelt werden: Hier sind zum Beispiel die Knotenverbindungen für die Stöße von Stütze und Riegel sowie die Auflagerung und »Hochhängung« der Holzbetonverbunddecke zu nennen (vgl. Details).
Der kraftschlüssige Verbund der Holzelemente mit dem Aufbeton ist folgendermaßen realisiert worden: In einem Abstand von 80 cm wurden während der Vorfertigung Ausblattungen in die Oberseiten der Holzelemente gefräst und in selbige 26 cm lange, auf Zug beanspruchte Holzschrauben mit einem Höhenabstand von 10 cm zur Hochhängung der Brettsatpel an den Beton über einen Flachstahl (8 x 0,4 cm) geschraubt. Vor allem in den Randbereichen der jeweiligen »Hochhängung« musste aus statischen Gründen der Stahlanteil erheblich verdichtet werden – genau an diesem Detailpunkt sehen wir eine mögliche Optimierungsvariante, um den kosten- und vor allem primärenergiebedarfsintensiven Stahl zu reduzieren.
Brandschutz
Das Projekt hat auch aufgrund der Auseinandersetzung mit dem Thema Brandschutz einen europaweiten Modellcharakter. Vor der Novelle der Musterbauordnung im Jahr 2002 war der Holzbau auf maximal drei Geschosse beschränkt. Auch gemäß der neuen Berliner Bauordnung dürfen Holzbauten höchstens fünfgeschossig errichtet werden, so dass ein siebengeschossiges Gebäude in Holzbauweise auch in dieser Hinsicht eine Besonderheit darstellt. Es wurden mit den Brandschutzingenieuren Strategien erarbeitet, um nachzuweisen, dass auch der Baustoff Holz unter Beachtung von konstruktiven und anlagentechnischen Maßnahmen ein der ›
› Massivbauweise vergleichbares Sicherheitsniveau erreichen kann. Kernelemente des Brandschutzplans (vgl. Abbildungen) sind zum einen die sehr kurzen Fluchtwege: Über 3 m lange Stahlbetonstege erhält jede Wohneinheit einen eigenständigen Zugang und besitzt dadurch direkte und mit maximal 20 m außerordentlich kurze Fluchtwege für den Brandfall. Zum anderen ist der Feuerwiderstand der tragenden Holzbauteile durch eine lückenlose Brandschutzbekleidung erhöht: Innen besteht diese aus zwei jeweils 18 mm dicken Gipsfaserplatten, die nach dem Abspachteln der Fugen auf der Sichtseite sofort »malerfertig« waren. Auf der Außenseite ist eine 12,5 mm dicke einlagige Beplankung angebracht, weil hier 100 mm dicke Steinwolle-Dämmplatten mit einer Rohdichte von 70 kg/m³ sowohl den Wärme- als auch den Brandschutz optimieren. Die innere und äußere Bekleidung des Tragwerks erfüllt mithin die Kriterien der geforderten Kapselklasse K 60, das heißt, sie verhindert im Brandfall für mindestens 90 Minuten eine Entzündung der Holzkonstruktion. Die brandschutztechnische Wirkung der Gipsfaserplatten und die damit erreichte Kapselklasse wurden in Kooperation mit der MfPA Leipzig nachgewiesen. Mehrere Rauchmelder pro Wohnung sorgen zudem für eine schnelle Brandentdeckung.
Holz – Ökologische Qualität, ökonomische Ausführung und energetische Nachhaltigkeit
Holz als erneuerbare und stetig nachwachsende Ressource garantiert kurze Transportwege, geringes Eigengewicht, energiearme und CO²-neutrale Verarbeitung, wodurch die Ökobilanz eines Holzgebäudes bei ressourcengerechter Verarbeitung stets positiv ausfällt. Der Primärenergieaufwand für den kompletten Rohbau des Projektes e3 lag bei lediglich 30 % einer traditionellen Stahlbetonkonstruktion. Die guten wärmetechnischen Eigenschaften des Baustoffs Holz sorgen im Zusammenspiel mit der Außendämmung für einen garantierten Jahresprimärenergiebedarf weit unter 40 kWh/m² a, zudem wurden lediglich 0,40 m³ Holz/m² Fläche verbaut.
Durch die industrielle Vorfertigung der Wand- und Deckenelemente generierten wir eine hohe Ausführungssicherheit und kurze Bauzeiten: Nach acht Wochen stand der regendichte Rohbau und nach rund neun Monaten Gesamtbauzeit wird das Haus nun an die Bauherrengruppe übergeben.
Weiterentwicklung
Das Bauprojekt e3 versteht sich als Prototyp für einen neuartigen, städteplanerischen und bautechnischen Ansatz, der das Zusammenwirken von architektonischer Attraktivität, maximaler Umweltschonung und Nachhaltigkeit bei der urbanen Verdichtung zum Optimum führen will. Unter interdisziplinärer Anwendung innovativer »state of the art«-Bautechnik soll so eine neue Bauklasse für den städtischen Bereich eingeführt werden.
Sicher ist davon auszugehen, dass Holzkonstruktionen ab Gebäudeklasse 5 immer Hybridkonstruktionen sein müssen: Sowohl aus konstruktiven als auch ästhetischen Erwägungen heraus müssen wir neben dem Hauptbaustoff Holz immer auch Stahl und Stahlbeton einsetzen. Sicher ist nach Fertigstellung des Projektes e3 aber auch, dass der Stahlanteil sowohl bei den wesentlichsten Knotenpunkten als auch bei den hochgehängten Holzbetonverbund-Decken noch zu optimieren und mithin der Vorfertigungsgrad zu erhöhen ist.
Mit dem realisierten Projekt e3 zeigt sich zweierlei: Holzkonstruktionen mit 22 m Höhe und sieben Geschossen lassen sich konstruktiv sicher und unter kreativer Betrachtung aller Brandschutzvorgaben in Deutschland realisieren. Und sie müssen und dürfen in innerstädtischen Lagen keine anheimelnden und »holzbauverklärenden« Assoziationen wecken. Holz ist für uns in aller erster Linie ein Werkstoff zum Konstruieren, Dämmen und Klimatisieren und erst in zweiter Hinsicht von ästhetischer Relevanz. •
[1] Die Baugruppe (siehe www.e3berlin.de) fragte bei mehreren Berliner Architekturbüros nach der Machbarkeit eines in Holz konstruierten Wohnhauses nach.
  • Bauherr: Baugruppe E3-GbR, Berlin Architekten: Kaden + Klingbeil, Berlin, Tom Kaden und Tom Klingbeil Mitarbeiter: Georg Englisch, Matthias Kunz, Jürgen Schülke Tragwerksplanung: Bois Consult Natterer SA, Etoy (CH), Julius Natterer; Mitarbeit: Tobias Linse Prüfstatiker: Heinrich Kreuzinger Brandschutz: Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG, Gifhorn Energiestandard: KFW-40 Gesamtprojektkosten: ca. 2,2 Mio. Euro »Brandschutztechnische« Mehrkosten: ca. 85 Euro/m² Bauzeit: August 2007– Mai 2008
  • Beteiligte Firmen: Holzbau Merkle GmbH, Bissingen u. Teck Verkapselung der Wände mit Gipsfaserplatten Fermacell: Xella, Duisburg
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