Gesundheitsbauten: Herausforderndes Holzbau-Engineering bei Beherbergungsbetrieben [a]

Die Impact Immobilien AG baute für die Stiftung Aarhus ein Bewohnergebäude für 50 Menschen mit Mehrfachbehinderungen sowie ein Beschäftigungsgebäude. Beide Gebäude durften wir von der Renggli AG als Totalunternehmung inkl. Architekturleistungen, Holzbauengineering und Holzbau realisieren. Das Bewohnergebäude wird bis in den Herbst 2021 von Kindern genutzt, deren Räumlichkeiten saniert werden. Anschliessend werden Bewohner mehrerer Standorte das Gebäude bewohnen.

Das Bewohnergebäude ist aufgrund dieser Nutzung im Sinne des Brandschutzes einem Spital bzw. Beherbergungsbetrieb [a]* zuzuordnen. Hieraus ergeben sich hohe Anforderungen - insbesondere an die Matierialisierung. Doch auch die fünf Geschosse in Holzbauweise, respektive das bei der Planung bereits zu berücksichtigende sechste Holzbaugeschoss, erforderten ein hohes Mass an Know-How.

Die Anforderungen an den Brandschutz betreffen neben dem Feuerwiderstand, also die Dauer, die ein Bauteil einem Feuer widerstand leisten muss, auch diejenigen an dessen Reaktion mit dem Feuer.

Baustoffe werden in die Brandverhaltensgruppen RF1 - RF4 eingeteilt. RF (réaction au feu) ist die Klassifizierung des Brandverhaltens von Baustoffen, Details siehe «Allgemein anerkannte Bauprodukte der Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen». Während RF4 eine unzulässige Reaktion mit dem Feuer bildet, ist bei einem Baustoff der Kategorie RF1 keine Reaktion mit dem Feuer zu beobachten. Das Bauholz ist meist Nadelholz und damit der Brandverhaltensgruppe RF3 zuzuordnen. Gefordert sind für Spitäler folgende Brandverhaltensgruppen:

• Bauliches Konzept: Sämliche Wände und Decken mit Feuerwiderstand sind nichtbrennbar in RF1 auszuführen.
• Löschanlangenkonzept: Decken und Wände dürfen brennbar in RF3 ausgeführt werden. Im vertikalen Fluchtweg sind allerdings Holzbauteile mit einer nichtbrennbaren RF1-Brandschutzplatte 30 zu bekleiden. Es ist weiter eine Löschanlage einzubauen.

Wärend ein bauliches Konzept grössten Teils auf den technischen Brandschutz verzichtet, ist dieser im Löschanlagenkonzept zentraler Bestandteil. Aufgrund des Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen dem baulichen und dem Löschanlagenkonzept, haben wir uns für letzteres entschieden. Daher haben wir eine Sprinkleranlage eingebaut. Löschanlagen resp. Sprinkleranlagen bieten den grossen Vorteil, den Brand frühzeitig zu detektieren sowie umgehend zu intervenieren. So lassen sich Brände schon in der Entstehungsphase bekämpfen. Entgegen der Darstellung in einschlägigen Hollywoodfilmen lösen häufig nur einzelne Sprinkler aus. Es gibt also keinen grossflächigen Wasseraustritt.

Wir haben viel Erfahrung im Errichten von mehrgeschossigen Holzbauten. Die statisch notwendigen Nachweise für ein derart komplexes Gebäude stellten damals bei der Planung im Jahr 2017 eine Herausvorderung dar. Das strukturierte Vorgehen als auch eine funktionierende Schnittstellenregelung zwischen dem Massivbau für das Untergeschoss und dem Holzbau sowie anderen Gewerken erleichterte das Vorgehen stark.

Das Abtragen der vertikalen Lasten gestaltete sich relativ einfach. Da es sich ab der Bodenplatte um einen reinen Holzbau handelt, muss sich dieser selbst aussteifen. Dies bedeutet, dass die horizontalen Einwirkungen aus Wind und Erdbeben sicher abgetragen werden müssen. Die Belastungermittlung erfolgte mit einer dreidimesionalen Bertrachtung des Gebäudes. Dadurch können die Geometrie sowie die exzentrischen Lasteinwirkungen nachvollziehbar untersucht werden. Auch lassen sich die Steifigkeiten abhängig von den Wandaufbauten und Verbindungmitteln ermitteln und im 3D-Modell geometrisch korrekt betrachten. Damit konnte der unregelmässige Grundriss sowie ein versetztes Attikageschoss bei der Aussteifung berücksichtigt werden.

Da das 3D-Modell statisch unbestimmt ist und sich einzelne, lokale Anpassungen auf das Gesamtsystem auswirken, ist die Systemfindung ein iterativer Prozess. So können z.B. Anpassungen der Verklammerung eine erhöhte Tragfähigkeit hervorrufen, gleichzeitig aber auch eine Steifigkeitsänderung der Wand zur Folge haben. Mittels dieser iterativen Arbeitsmethode konnten wir das horizontale Tragsystem bestimmen und optimieren. Möglich machte das ein selbstentwickelter, teilautomatisierter Prozess, der sich durch Verständlichkeit und Effizienz auszeichnet.

Um die aus den horizontalen Einwirkungen resultierenden Zug- und Druckkräfte von Geschoss zu Geschoss übertragen zu können, haben wir eine besondere Verbindung eingesetzt: Die vierschnittige Holz-Holz-Verbindung ist in der Lage, die Normalkräfte sicher zu übertragen. Damit können wir die verwendeten Materialien sinnvoll einsetzen.

Das Projekt Aarhus ist ein schönes Beispiel, wie komplexe Anforderungen an Gebäude in Holz realisiert werden können. Speziell die hohen Anforderungen an den Brandschutz konnten wir klug erfüllen. Das behagliche Klima des Holzbaus sowie die Sichtflächen in Holz entfalten in der sonst eher sterilen Gestaltung von Krankenhäusern eine angenehme sowie natürliche und gem. einer Metastudie der TU München nachweislich gesundheitsförderne Wirkung.

Mehr vom Projekt, das diesem Beitrag zugrunde liegt:

Weitere Referenzen im Gesundheitsbereich:

Kontaktieren Sie mich. Ich beantworte Ihnen gerne Ihre Fragen:

Simon Krüger
Projektleiter Engineering
Master of Engineering / Brandschutzfachmann VKF

Telefon +41 62 748 22 06

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