Holzbau: Nachhaltig Hochhäuser bauen mit dem «Modul 17»

Wie baut man verdichtet und schont dabei Ressourcen? Eine Antwort auf diese Frage liefert das «Modul 17». Es besteht zu rund 90 Prozent aus Holz und ist für den Bau von Hochhäusern gedacht. Entwickelt wurde es im Rahmen eines interdisziplinären Forschungsprojektes der Hochschule Luzern.

Aufgetürmt und zusammengefügt: So könnte mit dem «Modul 17» gebaut werden.

Bei der Verdichtung können Hochhäuser in Holz- oder Holzhybridbauweise eine umweltverträgliche Lösung bieten. Forscher der Hochschule Luzern haben dazu im Rahmen des von Innosuisse unterstützten Projekts «HolzHybridHochHaus. Typologie für Hochhäuser in Holz-Hybridbauweise zur urbanen Verdichtung» das Potenzial von Holzhybridhochhäusern für die Städte der Zukunft untersucht und mit dem «Modul17»ein Konzept entworfen, mit dem sich diese hochflexibel gestalten lassen.

Vielfältige Holzhochhäuser aus einem Modul

«Wir stellen mit dem ‚Modul17‘ einen Baukasten zur Verfügung, den man immer wieder benutzen kann, ohne dass die so entstehenden Hochhäuser alle gleich aussehen», erklärt Projektleiter Frank Keikut vom Kompetenzzentrum Typologie & Planung in Architektur (CCTP) der Hochschule Luzern. Das «Modul17»besteht zu fast 90 Prozent aus Holz und verfügt über einen Grundriss von 17 mal 17 Metern – daher der Name – ist etwa 14.5 Meter hoch. Auf diese Weise ist es sowohl vertikal als auch horizontal äusserst flexibel in der Nutzung, über seinen gesamten Lebenszyklus. Und es ist laut HSLU «maximal effizient, anpassungsfähig auch in prägnanten städtebaulichen Strukturen». «Sogar ein nachträglicher Umbau eines Bürohauses in ein Wohnhaus oder umgekehrt ist mit dem Modul 17 möglich», sagt Keikut.

Grundriss ohne Stützen

Die Eckpfeiler des Moduls dienen gleichzeitig als Stützen.

Jedes einzelne Modul wird in den Ecken von vier «Megastützen»gehalten, die die vertikalen Lasten tragen und die Gebäudetechnik in einem Hohlraum in ihrem Innern verbergen. Direkt unter der Decke des Moduls leitet ein «Megageschoss», bestehend aus raumhohen Fachwerkträgern, die Vertikallasten auf die Megastützen weiter. Dadurch ist der gesamte Grundriss stützenfrei und kann als frei gestaltet werden. Eine «Megadecke»in Holzbetonverbund-Bauweise trennt die Module voneinander ab und sorgt zusammen mit ausserhalb des Moduls liegenden Treppenhäusern aus Stahlbeton für die horizontale Aussteifung. Dank dem entwickelten Systembaukasten kann das «Modul17»in der Horizontalen erweitert und vertikal gestapelt werden kann. So bietet es beliebig viele Kombinationsmöglichkeiten.

Modulbauweise für Wohnbau, Schwimmbad und Büros

Innerhalb eines jeden Moduls können Zwischenwände und -decken frei gesetzt werden. Zum Beispiel für eine Nutzung als Gewerbehalle oder Schule ohne oder mit nur einer Zwischendecke, als dreistöckiges Büromodul mit zwei oder als viergeschossiges Wohnmodul mit drei Zwischendecken. Zudem erlaubt die Struktur eine freie Gestaltung der Fassade: von der Glas- bis zur Lochfassade ist vieles möglich: Schwimmbäder oder Grossraumbüros können so ebenso realisiert werden wie Tagungs- oder Konzertsäle.

Anhand eines etwa 130 Meter hohen Prototyps aus insgesamt 58 Modulen konnte das Team der HSLU zusammen mit Fachleuten aus der Praxis die Erkenntnisse überprüfen und die Praxistauglichkeit nachweisen. Zudem hat ein interdisziplinäres Team aus Architektinnen, Brandschützern, Bauökonominnen, Holzbauern und Gebäudetechnikerinnen das «Modul17» und den Prototypen in verschiedenen Stadtstrukturen getestet. Dabei wurden auch Statik, Gebäudetechnik, Produktion, Montage, Wirtschaftlichkeit und mögliche Finanzierungweisen untersucht.

Quelle: HSLU

Die einzelnen Module können sowohl vertikal als auch Horizontal genutzt werden.

Holzbauten als Kohlenstoffspeicher

Erst seit der Revision der Brandschutzverordnung vom 2015 können in der Schweiz Holzhochhäuser geplant und gebaut werden. «Endlich ist Holz aus Brandschutzsicht den anderen Baumaterialien gleichgestellt», so Keikut. Das Verhalten von Holz im Brandfall sei Dank moderner Technologie längst ein simulier-, berechen- und kontrollierbarer Prozess. «Es gibt keine wesentlichen Unterschiede im Brandschutz im Vergleich zu herkömmlichen Baustoffen.»Holz sei die nachhaltigste aller Ressourcen die dem Bau zu Verfügung stehe. Nicht nur wegen Herstellung und Produktion, sondern auch weil Holz CO2 bindet. Faktisch ist ein Holzhaus laut Keikut ein Kohlenstoffspeicher.

Verkürzte Bauzeit dank Vorfertigung

Holz ist leichter als Beton und Stahl ist und es kann millimetergenau verarbeitet werden – auf diese Weise lässt sich laut den Forschern die Arbeit von der Baustelle in die Fertigungshalle verlagern. Im Zuge der Digitalisierung werde sie für viele Bauweisen Standard. Im Holzbau hat solches bereits eine lange Tradition. «Das verkürzt die Bauzeit nicht selten um bis zu 50 Prozent», rechnet Keikut vor. Und es ermögliche, die Bauabläufe exakt zu planen, was sich auch in den Baukosten niederschlage. Zudem sei Holz ein ästhetisch ansprechender Baustoff. «Es kommt mit einer sinnlichen Komponente auf die Welt. Sein Geruch, seine Oberfläche – es wäre schade, die zu verstecken.» (mai/mgt)

Die Ergebnisse des Projekts sind in einer Publikation zusammengefasst worden: «Modul17. Hochhaustypologie in Holzhybridbauweise»; Keikut, Frank und Sonja Geier; vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich 2019; 124 Seiten; 36 Franken

Quelle: HSLU

Das «Modul 17» kann zu unterschiedlichsten Bauten zusammengefügt werden.

Quelle: HSLU

Das «Modul 17» kann zu unterschiedlichsten Bauten zusammengefügt werden.

Quelle: HSLU

Das «Modul 17» kann zu unterschiedlichsten Bauten zusammengefügt werden.

Quelle: HSLU

Das «Modul 17» kann zu unterschiedlichsten Bauten zusammengefügt werden.

Quelle: HSLU

Das «Modul 17» kann zu unterschiedlichsten Bauten zusammengefügt werden.