Lowtech-Planung beim Holz-Hybrid-Hochhaus CARL

Als Holzhochhaus erschließt das Projekt CARL neue Themenfelder und nimmt dadurch eine Vorreiterrolle ein. Gegenwärtig existieren in Deutschland nur vereinzelte Referenzen für Projekte dieser Höhe in Holzbauweise, auf die sich Planer und Genehmigungsbehörden beziehen können. Um den Werkstoff Holz dennoch sinnvoll beim Bau eines Gebäudes jenseits der Hochhausgrenze einsetzen zu können, entwickelte ein interdisziplinäres Projektteam neue Lösungen auf der Grundlage einer konsequenten Lowtech-Planungsphilosophie.

1 Das Projekt

Auf einem exponierten Grundstück am westlichen Stadteingang von Pforzheim entsteht ein Gebäudeensemble, das Antworten auf zwei große Herausforderungen unserer Zeit findet: zum einen dem drängenden Bedarf an Wohnflächen und Kindertagesstätten, v. a. in Großstädten, zum anderen auf die Frage, wie nachhaltig gebaut und dadurch auf ökologische Erfordernisse Rücksicht genommen werden kann. Das Ensemble besteht aus dem Wohnhochhaus CARL (Bild 1), mit 14 Geschossen und 45 m Höhe das bis dato höchste Holz-Hybrid-Hochhaus in Süddeutschland, sowie zwei weiteren vier- bzw. sechsgeschossigen Baukörpern in konventioneller Bauweise. Insgesamt werden die Gebäude 73 Wohnungen mit über 5300 m² hochwertigem Wohnraum bieten. Zusätzlich finden dort eine Kindertagesstätte für 100 Kinder sowie eine Bäckerei ihren Platz.

2 Ausgangssituation

In der Vergangenheit hatte das etwa 5000 m² umfassende Grundstück wenig Beachtung gefunden und wurde als unattraktiv betrachtet. Erst mit dem Beginn des verstärkten Zuzugs im Rahmen der Flüchtlingskrise in Europa ab dem Jahr 2015 geriet das Areal in den Fokus. Es befindet sich an einer stark befahrenen Strecke zwischen der aufgelassenen Wildbader Straße und der heutigen Bundesstraße 294. Die Brache diente als Stellfläche und glich eher einem Lagerplatz, umgeben von einigen Grünflächen. Gemeinsam mit dem Architekten Peter W. Schmidt wurde seitens der Baugenossenschaft Arlinger überlegt, welche Verbesserungen diesem eher unwirtlichen Areal verliehen werden könnten. Daraus resultierte die Entwicklung eines Dreiklangs an Aspekten für die weitere Planung, bestehend aus Städtebau, Nutzungsvielfalt und Innovation.

2.1 Städtebau

Das Projekt wird als Landmarke den westlichen Stadteingang Pforzheims kennzeichnen. Im Weiteren ist das Holz-Hybrid-Hochhaus CARL, zusammen mit den beiden anderen Gebäuderiegeln, ein anschauliches und gutes Beispiel für die Aspekte der städtischen Nachverdichtung und Innenentwicklung.

2.2 Nutzungsvielfalt

Im Projekt entstehen 73 frei finanzierte Mietwohnungen, die im Eigentum der Baugenossenschaft Arlinger eG verbleiben. Zusätzlich entstehen eine Kindertagesstätte mit sechs Gruppen für bis zu 100 Kinder sowie eine Bäckerei. Das Projekt trägt somit dazu bei, dringend benötigten und bezahlbaren Wohnraum in der Stadt zur Verfügung zu stellen. Auch bei dem noch drängenderen Mangel an Kindertagesstätten leistet das Projekt einen Beitrag.

2.3 Innovation

Schnell wurde die Entscheidung getroffen, den Hochpunkt des Projekts in Holzbauweise zu errichten. Es war dabei besonders wichtig, ein Gebäude von hoher Glaubwürdigkeit zu schaffen und – wo möglich – konventionelle Baumaterialien zu substituieren und dies sowohl im Innen- als auch im Außenbereich erlebbar zu machen.

3 Architektur und Städtebau

Das Gebäudeensemble, dessen Hochpunkt das 14-geschossige Holz-Hybrid-Hochhaus CARL darstellt, soll als neues städtisches Merkzeichen der Stadt Pforzheim fungieren. Im Sinne einer nachhaltigen Stadtentwicklung besetzt das Ensemble eine langjährige Brache, leistet so einen Beitrag zur nachhaltigen Stadtreparatur und markiert zugleich einen wichtigen Punkt auf dem „Weg in den Schwarzwald“. Diesen Bezug zu Landschaft, Handwerkskunst und Tradition nimmt das Hochhaus CARL auch in seiner Holzfassade auf und veranschaulicht die Qualitäten eines urbanen Holzbaus, der sich sowohl des regionalen Fachwissens im Holzbau als auch moderner digitaler Fertigungstechniken bedient. Die markanten, geschossweise auskragenden Betonkrempen dienen nicht nur technischen Anforderungen, sondern leisten auch einen Beitrag zur architektonischen Gestaltung des Gebäudes. Im Zusammenspiel mit der vertikalen Stollenfassade und den schlanken bodentiefen Fenstern entwickelt das Gebäude eine filigrane Ansicht. Die Kompaktheit des Gebäudes ermöglicht es, alle Räume mit Tageslicht auszubilden. Die intelligente Gliederung der Grundrisse reduziert die Wohnfläche pro Kopf und hält damit auch die Mietkosten auf einem erschwinglichen Niveau. Jede Wohneinheit verfügt zudem über eine geräumige Loggia.

4 Nachhaltigkeit

Um die Räume mit Frischluft zu versorgen, ohne dabei den Schallschutz zu vernachlässigen, welchem aufgrund der exponierten Lage an der Bundesstraße 294 eine enorme Bedeutung zukommt, wurde eine natürliche Be- und Entlüftung (Bild 2) für das Projekt entwickelt. Das Resultat dieser Entwicklung mündete in dem Einbau von fensterhohen Lüftungskammern. Diese Lüftungskammern wurden mit schallabsorbierenden Materialien ausgekleidet und finden inzwischen auch in weiteren Projekten Anwendung. Auf der Rauminnenseite befindet sich der Öffnungsflügel. Wird dieser geöffnet, strömt auf natürliche Art und Weise Frischluft in die Wohnungen.

Die Komplexität des Bauens mit Holz im Hochhausbereich wird auch auf dem Dach erfahrbar. Aufgrund der hohen Brandschutzanforderungen war eine PV-Anlage auf dem Dach des Hochhauses nicht möglich. Auch eine Begrünung der Dachfläche wurde zunächst kritisch bewertet, da im Falle einer Austrocknung in den Sommermonaten hier Brandlasten entstehen könnten. Zugleich stellt die – von städtischer Seite geforderte – Begrünung im Rahmen der Klimaanpassung deutscher Städte einen wesentlichen Beitrag dar. Diese gegensätzlichen Anforderungen wurden im interdisziplinären Team intensiv diskutiert und eine Begrünung in Parzellen realisiert. Im Brandfall wäre somit nur eine kleine Fläche betroffen. Das Beispiel des Dachs veranschaulicht die komplexe Planungssituation, in die sich Projekte dieser Höhe in Holzbauweise begeben. Nicht selten stehen sich Anforderungen der Ökologie und Sicherheit gegenüber.

Die wirtschaftliche Geschichte der Region ist eng verknüpft mit der Holzgewinnung im Schwarzwald. Erstaunlich, dass der zeitgenössische urbane Holzbau hier bislang keine nennenswerte Rolle spielte. Das Holz-Hybrid-Hochhaus CARL kombiniert nun ökologische Erfordernisse mit der regionalen Holzaffinität und wird neben dem Nachhaltigkeitsaspekt auch die ästhetischen Qualitäten des Holzes zur Geltung bringen. Holz wird reichlich zu sehen, zu spüren, zu erleben sein. Konsequenterweise stammt daher auch das Material, wo möglich, aus der Region: Ein Großteil des für den Neubau eingesetzten Holzes wurde im Pforzheimer Stadtwald geschlagen und im Anschluss beim Holzbauunternehmen zu Brettsperrholz verarbeitet.

Insgesamt wurden im Projekt in etwa 550 m³ Holz verbaut. Aus dem Pforzheimer Stadtwald kamen hierfür 440 m³ Brettware (für Brettsperrholzdecken und Wohnungstrennwände).

Auch in der konventionell gebauten Tiefgarage des Gebäude­ensembles wurde auf eine zukunftsfähige Planung geachtet. Alle 73 Stellplätze werden bereits heute mit Elektroladesäulen ausgestattet, um auch den künftig erwartbaren Bedarf an Ladeinfrastruktur zu decken. Die drei Gebäude des Ensembles sind als KfW-Standard 55 EE Energieeffizienz-Häuser ausgeführt und zudem an das städtische Fernwärmenetz angeschlossen.

Eine Zertifizierung im engeren Sinne gibt es nicht. Das Projekt wurde jedoch von verschiedenen Nachhaltigkeitsakteuren gefördert:

  • VwV EFRE – Holz Innovativ Programm HIP 2014–2020 mit 500.000 Euro
  • DBU Deutsche Bundesstiftung Umwelt mit 330.675 Euro
  • KfW 55 EE/Förderdarlehen

    5 Konstruktion

Konstruiert ist CARL als Hybridbau (Bilder 3, 4): Dort, wo es aus statischen und brandschutztechnischen Gründen notwendig ist – bei der Fundamentierung, den Keller- und Tiefgeschossen sowie dem Treppenhauskern – wird Stahlbeton eingesetzt. Das Treppenhaus wird zudem für die Aussteifung verwendet. Die restliche tragende Konstruktion besteht aus Holz, genauso wie die Fassade. Holz-Beton-Verbunddecken (HBV) werden geschossweise am Treppenkern über den Aufbeton der Decken mittels Rückbiegeverankerung angeschlossen und spannen bis zu den Außenwänden, wo Buchenfurnierschichtholzstützen die Lasten abtragen.

5.1 Erschließungskern

Beim Bau des Treppenhauskerns (Bild 5), welcher aus Gründen des Brandschutzes erforderlich ist, kam das sog. Gleitschalverfahren zum Einsatz. Gleitschalungen stellen immer dann eine Option dar, wenn bei Bauvorhaben fugenlose Bauwerke oder kurze Bauzeiten erforderlich sind. Bei diesem Verfahren wird ein gesamtes Bauwerk durch kontinuierliches Einbringen von Beton und Bewehrungsstahl in die Höhe geglitten.

Eine Besonderheit des Gleitschalverfahrens ist, dass aus technologischen Gründen eine Unterbrechung unter allen Umständen zu vermeiden ist. Dies führte dazu, dass beim Bau des Treppenhauskerns ein 24-Stunden-Betrieb eingerichtet wurde. Dadurch wuchs der Treppenhauskern des Holz-Hybrid-Hochhauses CARL um 4,30 m/Tag in die Höhe und konnte in nur elf Tagen realisiert werden. Die Zwischenpodeste des Treppenhauses wurden im Nachgang vor Ort betoniert, während die Treppen als Betonfertigteile vom Baukran sukzessive eingehoben wurden.

5.2 Brandschutz

Das für CARL entwickelte Brandschutzkonzept lässt es zu, auf eine Sprinkleranlage zu verzichten. Dies ermöglicht schlanke Deckenaufbauten und erhöht die Wirtschaftlichkeit des Gebäudes erheblich. Die Brettsperrholzdecken bleiben dadurch unterseitig sichtbar und müssen nicht abgehängt werden.

Die markanten, geschossweise angeordneten Betonkrempen des Gebäudes (Bilder 1, 6) verhindern mit einem Fassadenüberstand von > 1,00 m einen Brandüberschlag zwischen den Geschossen und ermöglichen es dadurch, eine Holzfassade sowie bodentiefe Holzfenster unter Einhaltung aller Brandschutzvorschriften im Hochhausbau zu realisieren.

Bild 1 Visualisierung Holz-Hybrid-Hochhaus CARL
Bild 1 Visualisierung Holz-Hybrid-Hochhaus CARL
Quelle: Peter W. Schmidt Architekten

5.3 Statisches Konzept

Das statische Konzept des Gebäudes basiert auf einem Skelettbau mit tragenden Fassadenstützen, auf denen der Ringanker der Betondecke aufliegt. Abgesehen von den Fassaden und vom Treppenkern gibt es im Gebäude keine tragenden Wände. Die Spannrichtung der Decken verläuft demnach von der jeweiligen Fassade zum zentralen Treppenhauskern. Deckengleiche Unterzüge, sog. Deltabeam-Träger dienen an den Eckpunkten – an denen die Decken nicht am Treppenhauskern auflagern können – als Auflager. Diese Konstruktion bietet eine hohe Nutzungsflexibilität und ermöglicht das spätere Umbauen der Einheiten, ohne in die langlebige Tragstruktur des Gebäudes einzugreifen.

5.4 Außenwand

Die Außenwände bestehen aus einer Holzrahmenbaukonstruktion (Bild 7). Die darin zur Lastabtragung integrierten Stützen aus Buchenfurnierschichtholz messen in den unteren Etagen 26 cm x 42 cm und werden nach oben hin schlanker. Die Elemente sind mit nicht brennbarer Wärmedämmung (Schmelzpunkt > 1000 °C) ausgefacht und rauminnenseitig mit Gipsfaserplatten verkleidet. Davor sitzt eine ca. 60 mm starke Installationsebene, die rauminnenseitig mit zwei Lagen 12,5-mm-Gipskartonplatten beplankt ist. Außen wurden die Stützen mit 6 cm Wärmedämmung überdämmt, um Wärmebrücken zu reduzieren. Eine Lage Gipsfaserplatten für den Brandschutz, Unterspannbahn als Witterungsschutz sowie eine senkrechte und horizontale Lattung ergänzen den Aufbau. Die sichtbare Außenhaut bildet eine Stollenfassade, deren Fassadenbretter aus Douglasie bereits werkseitig mit einem Vorvergrauungsanstrich behandelt wurden.

In der Fassadengestaltung wird der Baustoff Holz damit bewusst nach außen getragen. Die Stollenfassade aus Douglasie kleidet alle 14 Geschosse des Holz-Hybrid-Hochhauses. Die Holzfassade des CARL leistet somit einen Beitrag zur Sichtbarkeit des Holzbaus im urbanen Kontext. Zugleich stellen die auskragenden Betonkrempen einen baulichen Holzschutz der Fassade dar und übertragen dieses technische Detail in eine zeitgemäße und charakteristische Architektursprache.

Die vorgefertigten Holzfassadenelemente lagen bereits während der Bauphase in den entsprechenden Geschossen montagebereit vor und konnten über die großen Loggien und über die Betonkrempe von zwei Personen montiert werden.

5.5 Innenwände

Für die nichttragenden Innenwände des Hochhauses kamen Trockenbauwände in Holzbauweise zum Einsatz. Die nichttragenden Elemente setzen sich aus zwei Schalen mit je 80 mm Brettsperrholz zusammen, die raumseitig mit drei Lagen Gipsfaserplatten beplankt sind. Die Beplankung stellt den gewünschten Schallschutz und auch den Brandschutz (Raumabschluss) sicher. Um zu gewährleisten, dass die bis zu 5 m langen Innenwände keine tragende Funktion übernehmen, wurden sie lediglich am Boden und an der Stirnseite befestigt. An der Decke wurden entsprechende Fugen eingeplant.

5.6 Geschossdecken und Wohnungstrennwände

Sowohl die Decken als auch die Wohnungstrennwände wurden bereits im Werk des Holzbauunternehmens vorgefertigt. Auch die Außenwände wurden an einem speziellen Fertigungsplatz stehend aufgebaut, gedämmt und mit Platten geschlossen. Nur die Fenster wurden auf der Baustelle montiert – Grund dafür sind einerseits die Lieferfristen der Fenster, andererseits die Gefahr, diese während der Rohbauphase zu beschädigen.

5.7 Holzschutz der Fassade

Die Douglasie-Fassade ist mit einer Vorvergrauungslasur der Fa. Keim (Lignosil-Verano Nr. 4480) versehen. Dies erfolgte aus ästhetischen Gründen. Die Fassade würde ansonsten – bei naturbelassenem Holz – unterschiedlich schnell vergrauen.

5.8 Holzbauelemente

Eine Übersicht über die Holzbauelemente findet sich in Tab. 1.

EinsatzgebietProduktHolzart
DeckenBrettsperrholzFichte/Tanne
Außenwände, StützenHolzrahmenbau/BauBucheFichte, Buche
WohnungstrennwändeBrettsperrholzFichte/Tanne
FassadeStollenfassadeDouglasie
FensterHolz-Alu-FensterFichte
BodenbelägeParkettEiche
Tab. 1 Eingesetzte Produkte und Holzarten im Holz-Hybrid-Hochhaus CARL

6 Ausblick

Das Projekt CARL veranschaulicht die Komplexität der Planung von Hochhäusern aus Holz. Als Holz-Hybrid-Hochhaus erschließt CARL neue Themenbereiche und nimmt eine Vorreiterrolle ein. Die Hochhausrichtlinie als eine Richtlinie, die an konventionellen Bauweisen orientiert ist, sowie die Holzbaurichtlinien setzen hier den Rahmen, innerhalb dessen die Projektbeteiligten neue Lösungen verhandeln.

Ein Projekt wie CARL erfordert eine Lernbereitschaft aller Beteiligten, da im Prozess kontinuierlich neue Vorschläge erarbeitet werden müssen. Aufgrund des erhöhten Planungsaufwands lassen sich Projekte dieser Art nur schwer gewinnbringend realisieren. Als Leuchtturmprojekt leisten sie jedoch einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung des Bauens mit Holz. Die gesellschaftliche Akzeptanz wird gestärkt und Vorbehalte auch von Behördenseite gegenüber Holzbauten im Allgemeinen können reduziert werden.

Damit veranschaulicht CARL, wie sich die hohen technischen Auflagen im Holzbau in kreative, gestaltprägende Lösungen verwandeln lassen. Aufgrund der innovativen Holz-Hybridbauweise erzielte das Projekt bereits während der Planungsphase eine starke mediale Resonanz. Die Anerkennung des Projekts als Leuchtturmprojekt in Baden-Württemberg durch Politik und Verbände lässt auf eine Katalysatorwirkung und weitere Bauvorhaben dieser Art hoffen.


Bautafel

Bauherr: Baugenossenschaft Arlinger eG, Pforzheim
Architekt: Peter W. Schmidt + Assoziierte GmbH & Co. KG, Pforzheim
Generalunternehmer: Ed. Züblin AG, Direktion Karlsruhe, Karlsruhe
Holzbauunternehmen: Züblin Timber GmbH, Aichach
Tragwerksplanung (LPH 1–3): merz kley partner GmbH, Dornbirn (A)
Tragwerksplanung (ab LPH 4): B+G Ingenieure Bollinger und Grohmann GmbH, Frankfurt am Main
Brandschutz: Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG, Braunschweig

Eckdaten des Gebäudeensembles
Holz-Hybrid-Hochhaus CARL (Haus 1)

Geschosse: 14
Höhe: 45 m
Mietfläche: 2700 m²
Wohneinheiten: 37
Nutzung: Wohnen, Gewerbe
Besonderheiten: Holzbau, Holzfassade, Loggia in jeder Wohnung, höchstes Holzhochhaus Süddeutschlands

Gebäuderiegel mit Kindertagesstätte (Haus 2)

Geschosse: 6
Höhe: 20 m
Mietfläche: 1560 m²
Wohneinheiten: 24
Nutzung: Wohnen, Kindertagesstätte
Besonderheiten: Kindertagesstätte

Gebäuderiegel (Haus 3)

Geschosse: 4
Höhe: 12 m
Mietfläche: 915 m²
Wohneinheiten: 12
Nutzung: Wohnen
Besonderheiten: Laubengang


Autor:innen

Natalie Hipp
Corvin Ölschläger
Peter W. Schmidt + Assoziierte GmbH & Co. KG
medien@pws.eu

www.pws.eu

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