Der Aufstieg des Holzhochhauses

Von Kathryn Nave

Die neunstöckige Sakyamuni-Pagode des Fogong-Tempels wurde 1056 erbaut und erhebt sich 220 Fuß über der Stadt Shuozhou in Nordchina. Es hat zahlreiche heftige Erdbeben überstanden und ist seit Jahrhunderten unangefochten das höchste Holzgebäude der Welt.

«Holz ist einer unserer ältesten Baustoffe», erklärt Andrea Frangi, Professor für Holzbau an der ETH Zürich. „Früher haben wir ganze Städte aus Holz gebaut; Wir haben Holzgebäude mit einer sehr langen Geschichte, die Ihnen zeigen, wie langlebig es ist.“

Doch mit dem Aufkommen der industriellen Revolution wurden Stahl und Beton zu den neuen Grundzutaten der Bauindustrie. Dieser Übergang mag das Wachstum vertikaler Städte angeheizt haben, hatte aber auch schlimme Folgen für die Umwelt. Rund 40 % der weltweiten CO2-Emissionen entfallen mittlerweile auf die Bauindustrie – ein großer Teil davon geht auf die energieintensive Produktion von Stahl und Beton zurück.

Da sich die Zahl der Stadtbewohner bis 2050 voraussichtlich verdoppeln wird, kehren Ingenieure und Architekten zunehmend zu Holz zurück, um zu prüfen, ob es den Wunsch der Menschen nach Wohnen in Hochhäusern stillen kann, ohne dabei das Klima zu zerstören.

Kohlenstoff-negative Konstruktion

Dieser Trend wurde maßgeblich von den waldreichen Ländern Nordwesteuropas vorangetrieben, wobei der Bau von immer mehr Hochhäusern wie dem 275-Fuß-HoHo-Wien-Turm in Österreich und dem 280-Fuß-Mjøstårnet in Norwegen folgte, die beide 2019 fertiggestellt wurden Schwedens 246-Fuß-Sara Kulturhus, eingeweiht im September letzten Jahres.

Der Aufstiegsturm in Milwaukee. Mit freundlicher Genehmigung von Korb + Associates Architects/Nairn Okler.

Jetzt breiten sich Holztürme auf der ganzen Welt aus. Im vergangenen Dezember ging der Rekord für das höchste Holzgebäude an die USA über, nachdem die zentrale Struktur des 284 Fuß hohen Ascent-Turms in Milwaukee (der im Juli offiziell seine Pforten öffnete) aufgerichtet wurde.

„Wenn man die Energie vergleicht, die benötigt wird, um Stahl oder Zement zu erhitzen, um einen Stützbalken oder einen Betonblock herzustellen, ist der Energiebedarf für die Herstellung von Massivholz deutlich geringer“, erklärt Jordan Komp, Vizepräsident bei Thornton Tomasetti, dem dahinter stehenden Ingenieurbüro Aufstieg. „Fügen Sie die Tatsache hinzu, dass Bäume während ihres Wachstums Kohlenstoff binden, und Sie haben das Potenzial, sich diesem Ziel von Netto-Null-Emissionen zu nähern – oder sogar darunter.“

Während diese hölzernen Hochhäuser ihr Leben im selben Wald wie ein Blockhaus beginnen können, sind die in Massivholzprojekten verwendeten Komponenten viel weniger rustikal. In Ascent ersetzen dicke Brettschichtholzträger die Stahlträger, während die Wände und der Boden aus Brettsperrholzplatten bestehen, bei denen dünne Holzplatten senkrecht aufeinander geschichtet sind.

Ein kostengünstiger Baustoff

Abgesehen von der klimatischen Notwendigkeit, nachhaltigere Materialien zu untersuchen, machen die steigenden Kosten für Stahl und Beton diese Holzalternativen zunehmend kostengünstiger.

„Der Stahlmarkt ist derzeit verrückt, und in einigen Fällen kosten die Materialien doppelt so viel wie noch vor einigen Jahren“, sagt Komp. “Zu diesem Zeitpunkt ist Massivholz wahrscheinlich vergleichbar mit Stahl und etwas teurer als Beton.”

Während Holz auch von der COVID-19-Lieferkettenkrise betroffen war und die durchschnittlichen Kosten in Großbritannien einen ähnlichen Preisanstieg wie Stahl erlebten, ist Komp der Ansicht, dass Holz eher eine verbesserte Lieferkette und längerfristig sinkende Kosten als Hersteller erleben wird skalieren, um der wachsenden Beliebtheit von Massivholzkonstruktionen gerecht zu werden.

Innenraum des Aufstiegs. Mit freundlicher Genehmigung von Korb + Associates Architects/Nairn Okler.

„Es gibt eine riesige Menge an ungenutztem Waldland“, sagt er. Die Nutzung dieser Wälder bedeutet, Einnahmen zu generieren, die dann wieder in die nachhaltige und umweltschonende Bewirtschaftung und Pflege dieser Wälder gesteckt werden können. Ich halte es zu 100 % für möglich, die Nachfrage nach Massenholz aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern zu decken.“

Nicht nur das Klima profitiert von der massenhaften Holzbauweise. Holz hat gute Schallabsorptionseigenschaften und kann so konstruiert werden, dass es bei weniger als der Hälfte des Gewichts eine vergleichbare Festigkeit wie andere Bauelemente bietet, was bedeutet, dass Fundamente nicht so lang wie tief sein müssen.

„Ihre Baugeschwindigkeit und die Umweltbelastung werden ebenfalls erhöht, da die meisten Komponenten außerhalb des Standorts hergestellt werden“, sagt Komp. „Dann ist da noch unsere Anziehungskraft auf die Schönheit natürlicher Materialien wie Holz. Aus Verbrauchersicht bietet die Verwendung von Massenholz enorme Vorteile.”

Natürlicher Brandschutz

Warum wurde angesichts dieser Vorteile das Potenzial von Holz im Großbau so lange vernachlässigt? Wie Frangi betont, ist Holzwerkstoff kein neues Material, aber die Assoziation von Holz mit Entflammbarkeit war ein Faktor, der seine Einführung in großflächigen Konstruktionen verhinderte.

Diese Assoziation basiert, wie er und Komp betonen, auf einem fehlgeleiteten Vergleich zwischen den großen Balken, die im Massivholzbau verwendet werden, und den dünnen Holzrahmen, aus denen ein traditionelles Holzhaus besteht.

Holzfortschritt beim Aufstieg im Juni 2021. CMit freundlicher Genehmigung von Thornton Tomasetti.

„Wenn Sie daran denken, ein Feuer zu machen, können Sie nicht einfach zu großen Scheiten gehen; Sie brauchen die kleinen Anzündstücke, um es in Gang zu bringen”, sagt Komp. „Sobald die großen Holzstücke zu brennen beginnen, bilden sie eine Kohleschicht, die das Innere isoliert. Das bedeutet, dass große Holzstücke ihre strukturelle Integrität für mehrere Stunden beibehalten und sogar selbstverlöschend sein können. Man kann tatsächlich Holz verwenden, um Stahl vor Feuer zu schützen.“

Dennoch haben die Regulierungsbehörden in der Vergangenheit eine konservative Haltung eingenommen, wenn es darum geht, die Verwendung von Holz als Baumaterial zu regulieren. Während es in der Schweiz früher verboten war, über zwei Stockwerke zu bauen, erlaubt sie seit 2015 Holzgebäude jeder Größe. In den USA haben Städte und Bundesstaaten erst in jüngerer Zeit damit begonnen, ihre Bauvorschriften zu lockern, nachdem im vergangenen Jahr eine Aktualisierung des Internationalen Baugesetzbuchs vorgenommen wurde. die jetzt Massenholz für die Verwendung in Gebäuden mit bis zu 18 Stockwerken zulässt.

„Um die Genehmigung für den Bau von 25 Stockwerken zu erhalten, mussten wir Tests durchführen, um zu beweisen, dass die Stützen einen dreistündigen Brand überstehen würden“, erklärt Komp. „Es gab nie Zweifel, dass es passieren würde, aber wir hatten keine Daten, weil noch nie jemand so lange getestet hat.“

Da immer mehr hohe Holztürme gebaut werden und die Interessengruppen Erfahrungen mit ihnen sammeln, glaubt Frangi, dass sich die lokalen Vorschriften zunehmend anpassen werden, um ihren Bau zu unterstützen.

„Hier liegt ein riesiges Potenzial“, sagt er. „Die Bevölkerung wächst und zieht zunehmend in die Städte. Der Bau boomt, aber wir können nicht die gleichen Ressourcen nutzen wie bisher. Wir müssen einen Weg finden, diesen Wohnungsbedarf zu decken, ohne auf Stahl und Beton angewiesen zu sein.”

Leitbild des Aufstiegs 3D-Rendering mit freundlicher Genehmigung von Thornton Tomasetti.

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