Life Cycle Tower

In puncto Baumaterialien hat sich viel getan: Der Holzbau befreit sich von seinem Nischendasein und ist in der Stadt angekommen. Blick auf einen prototypischen Büroturm in Dornbirn.

Die gute Nachricht: aus Zuschreibungen, die ihn früher wie ein Korsett einschränkten, hat der Holzbau sich endgültig selbst befreit. Nicht länger haftet dem Material Holz das Image an, exklusiv den alpinen Baustil zu vertreten, womit meist die auf sinnentleerte, platte Bilder reduzierte Tradition des bäuerlichen Bauens gemeint war, noch wird der Holzbau heute mit dem Behelfsmäßigen, Temporären und Billigen der Baracke aus der Nachkriegszeit assoziiert. Dass sich das Bauen mit Holz im letzten Jahrzehnt vom Zimmermannshandwerk hin zu einer systematisierten, mit industrieller Fertigung vergleichbaren Methode des Bauens entwickelt hat, ist auch außerhalb von Vorarlberg, das die Vorreiterstellung im modernen österreichischen Holzbau innehat, allgemein bekannt. Technische Innovation basiert im Wesentlichen auf drei Neuerungen: der Entwicklung von belastbaren, leicht zu bearbeitenden Holzwerkstoffen und Fertigungstechniken, die Produktionsabläufe rationalisieren, und dem Einsatz von EDV-gesteuerten Maschinen, die auch komplexe Konstruktionen wirtschaftlich fertigen können.

Es hat sich viel bewegt. Der Holzbau ist in der Stadt angekommen, und das ist nicht einmal überraschend, wenn man bedenkt, wie gut sich die Vorzüge des Materials für urbane Nachverdichtung, also für Aufstockung, Dachausbau und Sanierung, eignen. Zudem wurde in einem Forschungsprojekt an der Entwicklung eines bis zu 20-geschoßigen, energieeffizienten Hochhauses im Baukastensystem gearbeitet, um der Konkurrenz des Massivbaus etwas entgegensetzen zu können. Problemfelder wie Steifigkeit, Schallschutz oder Schallentkoppelung und der Brandschutz addieren sich dabei proportional zur Anzahl der Geschoße. Die Brandschutzbestimmungen der Länder limitieren die Höhe der Bauten, und so sind gebaute Beispiele von Hochhäusern noch so rar, dass jedes einzelne wie ein Star in den Medien präsentiert wird – der Murray Grove Tower in London, ein neun Geschoße hoher Wohnblock mit in Österreich vorgefertigten Elementen; das siebengeschoßige Wohnhaus einer Baugruppe am Berliner Prenzlauer Berg oder der acht Etagen hohe LifeCycle Tower (LCT) One, ein Büroturm in Dornbirn, der mit 27 Meter Höhe knapp unter der Hochhausgrenze blieb. Streng genommen sind sie alle Mischbauten, wenn auch mit hohem Anteil an konstruktiv eingesetzten Holzwerkstoffen. Sockelgeschoße, Haustechnikschächte und Erschließungskerne aus Stahlbeton als brandsichere Fluchtwege übernehmen dabei jene Aufgaben, die der reine Holzbau nicht oder nur mit großem Aufwand leisten kann.

Der Anspruch der Entwickler des LCT One, Architekt Hermann Kaufmann als Holzbauspezialist und der Vorarlberger Bauunternehmer Hubert Rhomberg als Investor, ging noch einen Schritt weiter. Das „One“ im Namen des Bauwerks verrät es: Dieses Gebäude, in das Forschungs- und Fördermittel geflossen sind, ist der Prototyp einer Holzfertigteil-Systembauweise, die in Zukunft erfolgreich vermarktet werden soll. Dabei produziert die eigens dafür gegründete Firma nicht selbst, sondern berät mit ihrem Know-how, übernimmt die Planung oder tritt als Generalplaner auf. Die Module des Systems, etwa die Hybriddeckenelemente im Holz-Betonverbund, sollen von regionalen Unternehmen vorgefertigt werden.

Die Industrialisierung der Fertigungsprozesse, die darauf abzielt, das Bauen mit Holz auf eine vergleichbare Kostenebene mit Massivbauweisen zu bringen, könnte ein Schritt zur Durchsetzung des Holzbaus im urbanen Raum sein, wo sein Anteil am gesamten Bauvolumen derzeit noch verschwindend gering ist. Während einige Fachleute der Meinung sind, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis sich Holz im Hochbau der Stadt durchsetzen kann, verweisen andere wie der Architekt Wolfgang Pöschl auf die Gefahr, um jeden Preis an die Grenzen der Anwendung zu gehen. Er plädiert dafür, sich bei jeder Verwendung von Holz die Frage zu stellen, was das Material in diesem Zusammenhang besser kann als andere. Natürliche Stärken von Holz wie seine sinnlichen, atmosphärischen Qualitäten sieht Pöschl gefährdet, wenn etwa extreme Anforderungen verlangen, dass konstruktive Teile in Holz geschützt und damit unsichtbar gemacht werden. Zur Reproduktion eignen sich auch jene spektakulären Bauwerke in Holz nicht, die immer wieder im Hallenbau erprobt werden. Extrem weit gespannte Gitterschalen, Kuppeln oder Schirme wie jene, die das riesige Expo-Dach in Hannover bilden, sprengen konstruktive Grenzen – mit Riesenaufwand. Der Wert des Experimentellen liegt darin, die Leistungsfähigkeit des Materials neu einzuschätzen und etablierte Bauvorschriften zu hinterfragen.

Die derzeit im Künstlerhaus Wien gezeigte Ausstellung „Bauen mit Holz. Wege in die Zukunft“ will uns die Qualität und Alltagstauglichkeit des Holzbaus über die Effizienz der Ressource Holz vermitteln. Holz als nachwachsender und vielfältig einsetzbarer Rohstoff, der Kohlendioxid bindet, wird anhand von fünf realisierten Bauwerken, deren Primärkonstruktion aus Holz besteht, einer vergleichenden Betrachtung von Lebenszyklus und Ökobilanz unterzogen. Zu jedem Gebäude wurde ein identisches Modell der Standardausführung mit einem alternativen Bauprodukt entwickelt. Wer die Bilanz näher betrachtet, Primärenergieverbrauch und Klimaentlastung im Vergleich studiert und sich dazu noch den immensen Holzvorrat in österreichischen Wäldern vorstellt, der fragt sich angesichts der analytischen Bewertung, die der Ressource Holz die größte ökologische Nachhaltigkeit bescheinigt, wieso der Holzbau nicht schon längst sein Nischendasein überwunden hat.

Dass Rohstoffverknappung noch kein schlagendes Argument für ein Umdenken ist, lehrt uns unser zwanghaftes Festhalten am Luxus individueller Mobilität. Der Mensch denkt in kurzen Zeiträumen. Im Kostenvergleich wird sich die überwiegende Mehrheit Bauwilliger für jenen Baustoff entscheiden, der niedrigere Anschaffungskosten verspricht. Vergleichende Energiebilanzen von Gebäuden über die Methode der Lebenszyklusbetrachtung sind selbst im öffentlichen Bau noch nicht obligatorisch.

Sollte es auf dem Weg in eine Holzbauzukunft eine „To do“-Liste geben, so wäre das Ablegen von ideologischen „Reinheitsgeboten“ anzuraten. Materialübergreifend planen: wo Holz gut einsetzbar ist, es verwenden, wo nicht, ein für diesen Zweck besser geeignetes Material wählen. Solcherart entspanntes Denken trägt dazu bei, die Qualitäten des Holzbaus hervorzuheben.

Der kürzlich eröffnete achtgeschoßige Holzturm „Life Cycle Tower One“ in Dornbirn ist Prototyp für ein neues nachhaltiges Bausystem im Wohn- und Bürobau

Immer wieder wird in der Architektur mit dem Hinweis auf das höchste oder größte Gebäude geworben. Zwar sind Höhe und Größe allein noch lange keine Qualitätskriterien, doch der LCT One in Dornbirn, der letzten Montag feierlich eröffnet wurde, ist ein gutes Beispiel dafür, wie man mit Superlativen zu Neuem gelangen kann. Die Abkürzung steht für Life Cycle Tower, also Lebenszyklusturm, und der achtgeschoßige Bürobau darf sich offiziell das höchste Holz-Hybridhaus in Österreich nennen.

Turmes kleiner Bruder

Der aus Holz und Beton errichtete Arbeitsturm ist Resultat einer jahrelangen Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Die erste Machbarkeitsstudie namens „acht plus, vielgeschoßiger Holzbau im urbanen Raum“, vorgestellt im November 2008, stammt von den beiden Architekten Michael Schluder und Peter Krabbe. Sie untersuchten darin die konstruktiven Möglichkeiten im Holzbau und kamen zu dem Schluss, dass man theoretisch bis zu 20 Stockwerke hoch in Holz bauen könnte.

Zur baulichen Realisierung gelangte schließlich ein achtgeschoßiger, kleiner Bruder in Passivhausqualität. Die Planung stammt vom Vorarlberger Architekten und unermüdlichen Holzverfechter Hermann Kaufmann, der die Entwicklung des ressourcenschonenden Holzbaus in Österreich schon seit Jahren antreibt. Auftraggeberin und Nutzerin des Gebäudes ist die Firma Cree, hinter der das Vorarlberger Bauunternehmen Rhomberg steht. Die Baukosten betragen nach Auskunft des Bauherrn vier Millionen Euro.

Ökologischer Fußabdruck

Der LCT One befindet sich auf dem ehemaligen Textilareal im Süden Dornbirns. Seine äußere Erscheinung ist bestimmt durch die schimmernde Aluminiumverkleidung sowie durch die vielen schmalen Fenster, die sich gleichmäßig über das Haus ziehen. Das Bemerkenswerte an diesem Turm ist aber nicht unbedingt die stringente Gestaltung. Es ist viel mehr die bautechnische Innovation, die sich dahinter versteckt. Mit acht Stockwerken überschreitet der Turm bei weitem eine in Österreich übliche Höhenbegrenzung für den Holzbau und verdeutlicht damit, dass Holzhaus und Hochhaus nicht unbedingt ein Widerspruch sein müssen.

Hinter dem Namen Life Cycle Tower steht der Gedanke des ökologischen Fußabdrucks eines Gebäudes. Die Bauwirtschaft verbraucht rund 40 Prozent des gesamten österreichischen Energie- und Ressourcenverbrauchs. Das ist enorm. Hubert Rhomberg, Bauherr des LCT One, ist davon überzeugt, dass Ressourceneffizienz im 21. Jahrhundert zu einer wirtschaftlichen Notwendigkeit werden wird: „Wir hatten die Vision, eine nachhaltige Baulösung für den urbanen Raum zu entwickeln, die den Ressourceneinsatz reduziert und die Chance bietet, die Bauwirtschaft auch international massiv zu verändern.“ Rhomberg setzt bei der Verwirklichung seiner Vision auf zwei Karten: Einsatz der nachwachsenden Ressource Holz und Industrialisierung des Fertigungsprozesses.

Holz in die Stadt

Das passt gut zum Trend, denn der Anteil an Bauvorhaben, die in Holzbauweise ausgeführt werden, steigt in Österreich kontinuierlich an. Während er 1998 noch bei einem Viertel aller bewilligungspflichtigen Bauvorhaben lag, stieg er bis 2008 auf 40 Prozent an. Der größte Anteil davon liegt im ländlichen Wohnbau, und da vor allem im Einfamilienhausbau. Mit seiner Firma Cree will Rhomberg nun auch in den städtischen Bereich vordringen.

Die Realisierung der hölzernen Vision warf viele Fragen auf: Wie kann ein Tragsystem aussehen, das es erlaubt, mit Holz in die Höhe zu bauen? Wie kann man in diesem Bereich einen hohen Vorfertigungsgrad entwickeln? Und vor allem: Wie kann man die mit der Höhe eines Gebäudes zunehmenden Brandschutzanforderungen erfüllen, ohne dabei - wie sonst üblich - die gesamte Holzkonstruktion hinter Gipskartonschichten zu verstecken?

Ehrlichkeit statt Reinheit

Und tatsächlich: In den Büroetagen des LCT One ist die tragende Holzkonstruktion sichtbar. Sie prägt den Charakter der Innenräume und verleiht ihnen eine warme, freundliche Atmosphäre. Eine Seltenheit. Denn während es in einigen Ländern wie etwa Großbritannien reicht, einen entsprechenden Brandwiderstand vorzuweisen, ist die Bauordnung in Österreich viel restriktiver. Hierzulande wird nach Baustoffen unterschieden: Die Brandschutzrichtlinien in einem Holzhaus sind weitaus strenger als in einem Gebäude aus Stahl oder Beton.

Dass man in Dornbirn die Erlaubnis für acht Geschoße bekam, liegt vor allem darin begründet, dass man sich hier nicht für einen reinen Holzbau entschied, sondern für eine sogenannte Hybridbauweise, also für eine Kombination aus tragenden Holzelementen und einer verstärkenden Betonstruktur in der Gebäudemitte. Es scheint in den letzten Jahren ein Umdenken in der Welt des Holzbaus gegeben zu haben: Es geht nicht mehr um die Reinheit von Material und Konstruktion, sondern um einen ehrlichen und sinnvollen Einsatz der Ressourcen: Dort, wo das eine Material schwach ist, nimmt man ein anderes zuhilfe.

Bauen im Baukastensystem

Eine weitere Vorgabe an die Entwickler des Bausystems war, einen möglichst hohen Vorfertigungsgrad zu erreichen. Für den LCT One wurden alle Decken- und Wandelemente vorfabriziert. Auf der Baustelle mussten die einzelnen Elemente wie beim Matador-Baukastensystem nur noch ineinandergesteckt werden. Erst wurden die Außenwände aufgestellt, dann die Stützen und schließlich die Deckenelemente. Das erste Geschoß war innerhalb von nur einem Tag wetterdicht. So wuchs der Bau Stock für Stock in die Höhe. Am Ende wurde die Fassadenverkleidung aus Aluminiumblech montiert.

Was wird sich mit dem Bau des Life Cycle Towers in Österreich verändern? Hermann Kaufmann, lapidar: „Das ist wie beim Skifahren. Je steiler du fährst, desto mutiger wirst du.“ Der LCT One ist ein Prototyp für Holz-Hybridsysteme. Noch höhere und noch größere Bauten sollen folgen.

Seit Jahren beschäftigt sich die Rhomberg Gruppe damit, wie der Einsatz von Ressourcen und Energie bei der Errichtung eines Gebäudes und über dessen gesamten Lebenszyklus hinweg reduziert werden kann. Sie initiierte ein Forschungsprojekt zur Nachhaltigkeit im urbanen Städtebau und gründete Cree. Creative Resource & Energy Efficiency.

Im ersten Teil des Forschungsprozesses arbeiteten internationale Wissensführer aus Architektur, Statik, Bauphysik, Gebäudetechnik und Prozessmanagement zusammen und prüften, wie hoch in Holz gebaut werden kann. Das Ergebnis der Studie war ein bis zu zwanzig Stockwerke hohes Holzhybridhaus, das nur 822 Tonnen CO2 im Laufe seines Bestehens verbraucht – im Gegensatz zu 10.375 Tonnen eines konventionellen Hochhauses. Architekt Hermann Kaufmann wurde ins Boot geholt und damit beauftragt, für das Holzhochhaus ein baureifes System zu entwickeln. Mit dem Prüfnachweis (nach DIN EN 13501) des Feuerwiderstandes REI 90 der Holzverbundhybriddecke wurde eine wichtige Voraussetzung der Brandschutzbehörde erfüllt und ein wichtiger Schritt in Richtung Realisierung getan. Dazu wurden in Tschechien mehrere Holz-Beton-Verbundelemente von 2,7 Metern – entspricht dem Fassadenraster – mal 8,1 Metern – die mögliche Raumtiefe – einem Brandversuch unterzogen.

Der Life Cycle Tower One wird derzeit in Dornbirn als Prototyp mit acht Stockwerken gebaut – der massive Betonkern mit Stiegenhaus und Lift steht bereits. Die Holz-Beton-Verbundrippendecke ist der eigentliche Schlüssel, um in die Höhe zu bauen, da es mit ihr gelingt, die jeweiligen Geschosse durch eine nicht brennbare Schicht konsequent zu trennen. In eine Stahlschalung von 8,1 mal 2,7 Metern werden die Holzbalken eingelegt, die Abstände dazwischen geschalt und im Vergussverfahren betoniert. Durch den hohen Vorfertigungsgrad vereinfacht sich der Bauablauf wesentlich. Die Deckenelemente können industriell viel präziser gearbeitet werden, es gibt keine Aushärtungszeiten auf der Baustelle und für die Verlegung eines Deckenelements geben die Handwerker ganze 5 Minuten an.

Der Schubverbund zwischen Beton und Leimbinder wird nicht mittels komplizierter Verbinder, sondern über Schrauben und Schubkerven hergestellt. Ein Sturzträger aus Beton trägt weiters statisch wesentlich zur Durchleitung der enormen Kräfte aus den Fassadenstützen bei. Das Hirnholz der Doppelstützen steht direkt auf dem Beton, der verbindende Dorn wird auf der Baustelle im Fertigteil eingegossen. Dieser Sturzträger ermöglicht die brandschutztechnisch notwendige geschossweise Trennung der Konstruktion auch in der Stützenebene und eine Einleitung der Lasten aus der Decke in die Stütze, ohne einen Holzbauteil quer zur Faser zu belasten. Dem Kräfteverlauf folgend, werden die Stützen den tatsächlichen statischen Erfordernissen entsprechend konfektioniert.

Da bei einem Hochhaus bis zu ein Drittel der Kosten für die Fassade aufgewendet wird, birgt die geringe Konstruktionshöhe der hbv-Decke einen entscheidenden ökonomischen Vorteil. Der durch die Konstruktion statisch nicht benötigte Raum seitlich zwischen den Leimbindern wird für die Unterbringung der Installationsmodule wie Beleuchtung, Lüftung, Heizung, Kühlung und Sprinkler genutzt. Sie sind vorgefertigt und werden einfach zwischen die Leimbinder gehängt. Dies bringt wiederum mit den stützen- und wandfreien Räumen die geforderte Flexibilität und Nachhaltigkeit in Bezug auf sich ändernde Nutzungen mit sich.

In den Innenräumen bleibt die Tragwerkskonstruktion aus Holz sicht- und erlebbar. Als Außenhaut wurde eine regelmäßige Aluminium-Fassade um das stringente Systembauwerk gewählt. Der Prototyp wird als Büro genutzt. Fortsetzung folgt. Hermann Kaufmann hat zusammen mit Cree schon den nächsten Auftrag in Arbeit. Im Montafon entsteht für die Vorarlberger Illwerke ein fünfgeschossiges, aus Holz gefertigtes Bürogebäude – ebenfalls als Holzhybridbau. Mit einer Gesamtfläche von 10.400 m² ist es eines der größten in Europa.