Holzhochhaus München

KONZEPT

Diese Masterthesis beschäftigt sich mit dem Thema des urbanen und mehrgeschossigen Holzbaus. Der Baustoff Holz hat in den vergangenen Jahren aus gegebenem Anlass zunehmend an Bedeutung gewonnen und kehrt vermehrt auch in die Stadt zurück. Die allseits bekannten und mehr oder weniger offensichtlichen Vorteile des Holzbaus (Nachhaltigkeit, kurze Bauzeit, geringes Gewicht, Präzision, Qualität, Wärmedämmeigenschaften, Recyclierbarkeit, Ästhetik, etc.) ergeben zusammen mit wachsendem technischem Knowhow nicht nur immer mehr Anwendungsmöglichkeiten, sondern vergrößern auch die Akzeptanz in der Bevölkerung immer höher zu bauen. Holzgebäude an sich sind überaus beliebt und steigern bekanntermaßen auch das Wohlbefinden, allerdings verhindern vor allem im Hochbau veraltete Regulierungen zahlreiche Projekte. Immer mehr Länder lockern diese Gesetze, zugunsten einer liberaleren Holzbaupolitik. Das Misstrauen gegenüber großer Holzbauten ist teilweise jedoch unbegründet. Wissenschaftliche Untersuchungen belegen, dass Massivholzelemente hinsichtlich des Brandschutzes teilweise sogar widerstandsfähiger, kalkulierbarer und somit sicherer sind als Bauteile aus Stahl oder Beton. Dieses neue Wissen vermindert zusammen mit immer höher werdenden, verwirklichten Gebäuden die Skepsis vor Holzhochhäusern und stärken das Sicherheitsgefühl, was wiederum andere Länder dazu bewegt, an dieser neuen Bewegung mitzuziehen und auch ihre Gesetze zu aktualisieren und anzupassen. In immer geringer werdenden Abschnitten werden heute Studien und Entwürfe publiziert, die die Grenzen des Holzbaus nach vorne bzw. in die Höhe treiben. Allerdings mangelt es diesen Projekten teilweise entweder an Realismus und Umsetzbarkeit oder an architektonischer Qualität. Ab einer gewissen Höhe macht es beispielsweise einfach keinen Sinn, mit Holzverkleidungen zu arbeiten. Dennoch wird der Baustoff Holz in vielen dieser aktuellen Publikationen schon von Weitem und in großem Maßstab sichtbar und erkennbar, um die nötige Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen. Realistische bzw. realisierte Projekte hingegen halten sich oft noch zurück und versuchen im Möglichen, Einfachen, Bezahlbaren und Erlaubtem zu bleiben.

Mit diesem Entwurf möchte ich die Möglichkeiten des mehrgeschossigen Holzbaus austesten und zeigen, dass Holzhochhäuser realisierbar sind und auch hinsichtlich Ihrer Erscheinungsform und Formensprachen wandelbarer sein könnten, als bisher angenommen. Es wird versucht ein Mittel zwischen Realismus und Ästhetik zu finden. Ziel war es, ein konstruktiv sinnvolles und statisch vordimensioniertes Projekt zu entwickeln, das realisierbar erscheint und sich dennoch von anderen Hochbauten abhebt - ohne Etwas zu versprechen, was es in Wirklichkeit nicht halten kann. Der Bau reiht sich in ein bestehendes Ensemble aus Hochbauten ein und soll als neue Generation des Hochhauses des 21. Jahrhunderts ein subtiles Zeichen in Richtung Zukunft setzen. Nachwachsende Rohstoffe sollen in diesem Entwurf, wo immer es möglich ist und sinnvoll erscheint, herkömmliche verwendete und in umweltschonender Hinsicht bedenklichere Rohstoffe ersetzen. Nicht nur Nachhaltigkeit, sondern auch eine flexible Nutzungsgestaltung, soll dem Gebäude Langlebigkeit und den Benutzern auf lange Sicht Freude verleihen.


LAGE

Das Areal befindet sich im Norden Münchens an der Autobahneinfahrt der A9, unmittelbar neben den Highlight Towers (2004) und gegenüber dem Bürogebäude Münchner Tor (2003) und reiht sich somit in ein bestehendes Ensemble ein. Die bestehende Clusterbildung wird auch auf die sichtbare Achse des Mittleren Rings verlängert. In einer Reihe stehen entlang des Petuelrings der 02-Tower, der BMW-Vierzylinder, drei 16-geschossige Punktbauten und das zuvor erwähnte neue Dreigespann aus Highlight-Towers, Münchner Tor und dem neu bespielten Grundstück. Aktuell befindet sich dort eine Aral-Tankstelle, Grundstücksinhaber ist die Firma EON. Direkt nördlich angrenzend ist ein Wettbewerbsgebiet aus dem Jahr 2015 gelegen, dessen Siegerentwurf dieses Jahr verwirklicht werden soll. Der erst vor relativ kurzer Zeit entstandenen Parkstadt Schwabing fehlt es teilweise noch an nötiger Infrastruktur. Momentan gibt es keine Vermischung von Wohnen und Arbeiten, in den Wohngebieten sind keine Geschäfte, alles ist auf Industrie und Gewerbe ausgelegt. Das Projekt schließt die künftig entstehende Neubausiedlung zur A9 hin ab und setzt einen markanten Hochpunkt, der auch im Bebauungsplan vorgesehen ist.


STÄDTEBAU

Das Areal wird nach Westen und Süden hin geschlossen und bietet Schutz vor Verkehr, Lärm und Schmutz. Die Setzung des Hochpunkts erfolgt an der Schnittstelle dieser Schenkel, rückt so weit wie möglich vom Wohngebiet weg und stellt sich dem Münchner Tor mit ausreichendem Abstand gegenüber. Mit ca. 102,5m Höhe überragt es seinen Gegenüber selbstbewusst, ordnet sich aber dennoch den Highlight Towers mit seinen 113m und 126m hohen Türmen unter. Zum Wohn- und Gewerbegebiet öffnet sich der Block und spannt einen Hof auf, der als Schnittstelle und Treffpunkt fungieren soll. Fehlende Infrastruktur wird in das öffentlich zugängliche Erdgeschoss integriert.


FORM

Die Form hat sich aus städtebaulichen, konzeptuellen und konstruktiven Aspekten heraus entwickelt. Die Grundform, die ihren Hochpunkt und die größte Verdichtung im Südwesten erfährt, öffnet sich im Nordosten vollständig und schafft Raum für den 27-geschossigen Turm. Im nächsten Schritt passen sich die Geometrien an die bestehenden Grundstücksgrenzen an und öffnen sich an den vorgesehenen Zugangspunkten. Der Turm dreht sich von seinem Sockel weg um eigenständig wahrnehmbar zu werden, sich selbstbewusst von diesem abzuheben und einer Verschmelzung von horizontaler und vertikaler Ebene entgegenzuwirken. Am Haupteingang im Innenhof wird der Punkt an dem die beiden Flügel und der Hochbau aufeinandertreffen in Hofrichtung gezogen. Die dadurch entstehende Raute verjüngt sich nach oben und kommt als Quadrat und somit unveränderte Grundform im obersten Geschoss an. Diese Verjüngung wird im Sockelbereich der ersten fünf Geschoss aufgenommen und wirkt dieser entgegen. Der Sockel neigt sich nach außen. Mit Beginn des sechsten Geschosses findet ein Richtungswechsel statt, der Turm neigt sich nach innen. Diese dynamische Form soll sowohl Bewegung und Fortschritt ausdrücken, als auch gleichzeitig die formensprachlichen Möglichkeiten des mehrgeschossigen Holzbaus aufzeigen. Des Weiteren werden die Kanten abgerundet, um das Volumen weicher und natürlicher wirken zu lassen. Auch die Abrundungen der Kanten weisen eine Dynamik auf: Vom eckigen Grundriss des Erdgeschosses erfährt die Rundung ihren Höhepunkt und größten Radius an der Oberkante des Sockelbaus an der Schnittstelle des fünften und sechsten Geschosses. Mit Beginn des Hochhauses verjüngt sich der Radius wieder, um letztendlich ganz oben wieder spitz, eckig und ungebogen zum Quadrat zuzulaufen. Das entstandene äußere Erscheinungsbild ist von verschiedenen Blickwinkeln und Standorten aus betrachtet sehr unterschiedlich erfahrbar und verändert sich stets.


NUTZUNG

Im öffentlich zugänglichen Erdgeschoss befinden sich Gewerbe- und Einzelhandelsbereiche, ein Ausstellungsbereich, ein Foyer, ein Co-Working-Space und ein Restaurant. Die vermietbaren Ladengrößen sind flexibel. Vom Supermarkt bis zur Bäckerei und zum Fahrradladen ist alles denkbar, um den Austausch und das Zusammenkommen von gebäudeinternen und –externen Personen zu fördern. Das Restaurant verpflegt tagsüber Angestellte, aber auch Personen aus den umliegenden Gewerbe- und Wohngebieten und dient als eine Art Kantine, ist abends allerdings ein Restaurant im gewöhnlichen Sinne mit gehobener Küche und eigenständiger Nutzung. Vom ersten bis zum 23. Obergeschoss sind unterschiedlich große Mietfläche für Büro- und Schulungsräume integriert. Das 24. und 25. Geschoss beherbergt ein Stunden- oder Tageshotel, das in erster Linie für die Angestellten vorgesehen, aber auch für Gäste von außerhalb verwend- und buchbar ist. Im 26. Geschoss befindet sich eine Skylobby, die Besprechungs- und Schulungsräume, sowie direkten Zugang über eine Galerie in das 27. Geschoss beinhaltet. Dort ist ein öffentlich zugängliches Café integriert und schafft somit Anregung als Anlauf- und Treffpunkt von Anwohnern und Angestellten auch innerhalb des Gebäudes. Die Verteilung innerhalb des Gebäudes erfolgt zentral über den Haupteingang im Hof und den Nebeneingang, der zur Straße nach Süden hin orientiert ist. Vom Mittelbereich aus werden alle Geschosse linear erschlossen. Zwei der fünf Aufzüge im Foyer reichen nur bis ins fünfte Obergeschoss. Die Fluchttreppenhäuser führen hauptsächlich nicht über das EG, sondern über das UG durch einen Tunnel neben dem Gebäude ins Freie. Im ersten UG befinden sich Lager- und Archivräume sowie Parkplätze, die im zweiten UG fortgeführt werden.


AUSSENANLAGEN

Der Hof bildet eine zentrale Schnittstelle zwischen umgrenzenden Wohnen und Arbeiten und schafft einen neuen Treff- und Anlaufpunkt für das Gebiet. Kleine Inseln, die mit Rasenflächen, Stauden und Bäumen bepflanzt sind, greifen die Wege der entstehenden Wohnlandschaft im Norden auf und bilden zwischengelagerte Nischen mit Sitzgelegenheiten aus.

KONSTRUKTION

Das Erdgeschoss bildet zusammen mit den unterirdischen Geschossen einen stabilen Sockel aus, auf dem die leichte Holzbetonverbundkonstruktion gestapelt wird. Ein Stahlbetonkern geht durch alle Geschosse durch und dient als Auflager für die Deckenelemente und als Aussteifung des Gebäudes. Die beiden niedrigeren Kerne in den Flügeln sind aus Betonfertigteilen gefertigt, um mit der Geschwindigkeit des Bauablaufs mithalten zu können. Die Holzbetonverbund-Deckenelemente werden auf Brettschichtholzstützen aufgelagert. Diese bleiben unverkleidet und werden durch mit Gewindestangen in die Stützen verklebten Stahlkonsolen durch die Geschossdecken gesteckt und miteinander verbunden. Die vorgefertigten Betonteile der Deckenelemente besitzen bereits die benötigten Aufstellwinkel an den dafür vorgesehenen Aufstellpunkten. Auf die unterschiedlichen Längen der einzelnen Deckenelemente wird mit einer Gleitschalung bei der Vorfertigung reagiert. Die Schalung des Randbereiches muss somit nicht für jedes Stück einzeln angefertigt, sondern kann einfach verschoben werden. Die mit Stahlbolzen verbundenen Holzstützen werden zusätzlich noch statisch wirksam miteinander und mit den Deckenteilen vergossen, um anfallende Schubkräfte aufnehmen zu können. Der Stützenquerschnitt nimmt nach oben hin ab. Im ersten OG beträgt er 500x500mm und besteht aus Blockverleimten BSH-Stützen, bis in den obersten Geschossen verjüngt er sich auf die Hälfte. Am Kern erfolgt die Befestigung mit Rückbiegeanschlüssen, die einen Bewehrungsanschluss der beiden Bauteile gewährleisten. Die großzügige Toleranzfuge wird anschließend bauseitig vergossen. Die Unterzüge werden als Peikko Deltabeam Verbundträger ausgeführt. Diese stellen einen brandschutztechnischen und deckenbündigen Abschluss her. Sie verlaufen beispielsweise in Längsrichtung der Flügel und spannen innerhalb der innenliegenden Betonstützen im Sockelbereich (erstes bis viertes Geschoss).


FASSADE

Der Fassadenaufbau besteht aus einer CCF-Fassade (closed cavity facade) und leistet einen wichtigen Beitrag zur Energieeffizienz des Gebäudes. Es handelt ich dabei um eine geschosshohe moderne Version eines Kastenfensters. Die zweischalige Aluminiumelementfassade weist einen vollständig verschlossenen Fassadenzwischenraum mit innerer Dreifachverglasung, Sonnenschutz im Zwischenraum und äußerer Einfachverglasung auf. Durch eine Zuluftleitung wird der Zwischenraum konstant mit getrockneter Frischluft versorgt, um Kondensatbildung zu verhindern. Dieser Aufbau weist sehr gute Wärmedämmeigenschaften auf. Dies hat zur Folge, dass eisenoxidarme Gläser mit hoher Transparenz und Farbechtheit installiert und auf reflektierende Sonnenschutzbeschichtung verzichtet werden können. Die Beschattung erfolgt durch mit 10% Lochanteil perforierten Sonnenschutz. Die Unabhängigkeit der Hülle von der Tragstruktur vereinfacht den Bauablauf und die Koordination der Gewerke.


KLIMA

Da ein Energieüberschuss während der Nutzungszeit durch Personen, Geräte und solare Energieeinträge vorliegt, liegt die Hauptaufgabe der Gebäudetechnik in der Kühlung. In den Fassadenelementen sind dezentrale Fassadenlüftungsgeräte integriert, die den Innenraum mit Frischluft versorgen. Sie besitzen sowohl eine Heiz-, als auch eine Kühlkomponente. Die Lüftung ist dezentral, der Wärme- und Kältekreislauf erfolgt jedoch über ein zentrales Verteilersystem. Die Lüftungsgeräte nutzen auch die Umluft und die Abwärme von Personen und Geräten. Die Abluft wird über den Türen der Kernzonen abgesaugt und über Schächte in die Lüftungszentrale geführt, wo ihre Wärme entzogen und der Wärmepumpe zugeführt wird. Zusätzlich sind Wärmedämmkassetten im Doppelboden vorgesehen, um das Fassadenlüftungssystem mit flächigen Elementen bei Spitzenlasten zu unterstützen. Diese können flexibel verlegt und nachträglich verändert werden. Durch die guten Eigenschaften der Gebäudehülle und den guten Sonnenschutz, fallen geringere Heiz- bzw. Kühllasten an. Öffnungsflügel befinden sich nur an den innenliegenden Lichthöfen im Sockelbereich, um die Nutzer vor Schall, Schmutz und Wind zu schützen. Die Beleuchtung wird tageslicht- und präsenzabhängig gesteuert. Auch die Klimatisierung der Besprechungsräume ist nur bei von Präsenzmeldern angezeigter Nutzung in Betrieb. Die automatische Regelung von Lüftungsgeräten, Kunstlicht und Sonnenschutz kann jedoch individuell übersteuert werden. Die Versorgung mit Heiz- und Kühlenergie erfolgt durch einer Kombination aus Wärmepumpe und Kältemaschine. Die benötigte Energie wird mit über in Serie geschalteten Erdsonden unter Nutzung der gebäudeinternen Abwärmen gewonnen. Lediglich zum Betrieb der Pumpen und Ventilatoren wird zusätzliche Energie in Form von elektrischen Strom benötigt. Photovoltaikanlagen auf den Dächern sorgen für eine zusätzliche Energieversorgung. Beinahe das gesamte Jahr reicht es aus, bei warmer Sonneneinstrahlung die noch kühle Außenluft dem Raum direkt zuzuführen. Im Winter und in der Übergangsjahreszeit wird diese über Wärmetauscher im Lüftungsgerät vorgewärmt und im Sommer über die Kältemaschine gekühlt. Über Nachtauskühlung kann der thermische Speicher mit Kühlenergie aufgeladen werden.


STATIK

Die Stützenquerschnitte sind vordimensioniert. Die verwendeten BSH-Stützen würden das Gebäude inklusive Eigengewicht und Nutzlast somit – rein theoretisch – tragen (Berechnete Festigkeitsklasse GL36h).


BRANDSCHUTZ

Die derzeitig noch recht strengen Anforderungen des Brandschutzes im mehrgeschossigen Holzbau sind weitestgehend eingehalten. Dennoch ist anzumerken, dass man sich auch über derartige Regulierungen – besonders in einer studentischen Arbeit – hinwegsetzen muss, vor Allem, da diese aktuell einen Wandel erfahren. In vielen europäischen Ländern, aber auch weltweit, werden die Gesetze zugunsten einen liberaleren Holzbaupolitik gelockert. Dieser Wandel ist erforderlich, um die Einschränkungen gering zu halten, mit der Zeit und den heutigen wissenschaftlichen Erkenntnissen zu gehen und den urbanen Holzbau voranzutreiben. Laut der bayrischen Hochhausrichtlinie dürfen tragende und aussteifende Gebäudeteile nicht aus brennbaren Stoffen bestehen, und innerhalb des Hochhauses müssen diese Bauteile in F120 ausgeführt werden. Die Genehmigung für unverkleidete Holzstützen wäre somit mit den heutigen Gesetzesgrundlagen dementsprechend eher schwierig. Dennoch bedeutet dies nicht, dass das Gebäude nicht sicher wäre. Die Stützen verlaufen linear, haben wenig Angriffsfläche und Brandlast, sind nicht hohl und einfach zu löschen. In Absprache mit Michael Merk vom Lehrstuhl von Holzbau und Baukonstruktion wäre diese Ausführung realistisch und denkbar. Zumindest vertretbarer als großflächige unverkleidete Deckenelemente. Das Gebäude verfügt über ein Hochdruck-Nebellöschsystem (ursprünglich aus dem Tunnel- und Schiffsbau), welches Wasser sehr fein zerstäubt und somit effektiver Brände bekämpft und gleichzeitig weniger Wasser verbraucht als herkömmliche Systeme. Die Sprinkleranlagen können an Positionen mit erhöhter Brandgefahr zusätzlich noch verdichtet werden. Das Gebäude verfügt über eine Rauchabzugsanlage und die Brandabschnittsgrößen sind – auch im Erdgeschoss durch die Verkaufsstättenregulierung – eingehalten.