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Der Supertanker von Zürich|P.Schuler

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Der Supertanker von Zürich

Pius Schuler Dipl. Bauingenieur ETH/SIA/usic, Gefschäftsführer und Mitinhaber

AG für Holzbauplanung Rothenthurm, Schweiz



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Der Supertanker von Zürich Aufstockung Supertanker, Zürich

1. Einleitung

Abbildung 1: Supertanker bevor Aufstockung

Beim Supertanker von Zürich handelt es sich um einen Industriebau, aus den 20-iger Jahren des vergangen Jahrhunderts. Die industrielle Nutzung ist aufgrund der attraktiven Lage nahe des Stadtzentrums einer Nutzung durch Gewerbe- und Dienstleistungsbetriebe gewichen.

Im vergangenen Jahr wurde der markante 4-geschossige, 100 Meter lange Backsteinbau um eine 2-geschossige Büroaufstockung erweitert worden. Erstmals ist ein derartiges Bauvorhaben der SwissLife (Schweizerische Lebensversicherungs- und Rentenanstalt) in einer Holzkonstruktion ausgeführt worden. Das beauftragte Architekturbüro, die Stücheli Architekten AG, hatte dabei sehr anforderungsreiche Vorgaben der Bauherrschaft zu er-füllen. Die Baukosten pro m2-Nutzfläche mussten auf einem unterdurchschnittlich tiefen Niveau gehalten werden. Gefordert war ein flexibles Nutzungs- und Erschliessungs-System mit Räumen die schon im Rohbauzustand nutzbar sind und nicht zwingend einen umfangreichen Mieterausbau bedingen. Dazu kamen sehr einengende Bauvorschriften (Baulinien, usw.). Verlangt war ausserdem eine kurze Bauzeit mit möglichst geringer Störung der Mieterschaft im Altbau.

Abbildung 2: Supertanker mit Aufstockung



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Diese Vorgaben wurden erweitert durch die eigenen Ansprüche der Projektverfasser. Sie setzten sich selber hohe Massstäbe bezüglich architektonischer Qualität und versuchten nebst einem attraktiven äusseren Erscheinungsbild atmosphärische Räume zu schaffen. Sie forderten eine Niedrigenergie-Gebäudehülle (U-Wert Wand und Dach 0.12 W/m2K) und ökologisch und baubiologisch unbedenkliche Baumaterialien.

Die gesteckten Ziele sind, wie der ausserordentlich Erfolg bei der Mietersuche belegt noch übertroffen worden. Trotz des Überangebots an Büroflächen in Zürich, war der Neu-bauteil vor Fertigstellung vollständig vermietet. Die Betreiberin des Gebäudes ist über-zeugt, dass der Holzbau dazu einen bedeutenden Beitrag geleistet hat.

2. Warum Holzplattenbau? Bei der Konstruktionswahl waren folgende Vorgaben zu berücksichtigen: seitens des bestehenden Gebäudes:

• ein Stützenraster von 6.3 m x 7.2 m, sämtliche Lasten mussten direkt über die Stützen abgeleitet werden.

• eine bestehende Fundation, die nur geringfügige Mehrbelastungen zuliess seitens der Aufstockung

• die Forderung nach grösstmöglicher Flexibilität bezüglich der Raumeinteilung

• den um ca. 4.0 m über die bestehende Fassade auskragenden Gebäudeteil (siehe auch Abbildung 7; Gebäudeschnitt)

• die mit grossen Fensteröffnungen bestückte Schrägfassade beim auskragen-den Gebäudeteil

• ein grosser Platzbedarf für Lüftungsinstallationen

• folgende Schalldämmanforderungen zwischen Nutzungseinheiten - Trittschall 53 dB - Luftschall 52 dB

• folgende Brandwiderstandanforderungen an die Tragkonstruktionen

- im 5. Obergeschoss REI60/EI30nbb (Brandwiderstand Tragkonstruktion ≥ 60 Minuten, Oberflächen verkleidet mit nicht brennbaren Materialien mit einem Feuerwiderstand ≥ 30 Min.)

- im 6. Obergeschoss keine Brandwiderstandsanforderungen, ausge- nommen Brandabschnittskonstruktionen (siehe auch Seite 8)

• ein Wärmedurchgang bei Aussenwänden und Dach ≤ 0.12 W/m2K

• die Forderung nach kurzer Bauzeit und geringstmöglicher Störung der Mieter im bestehenden Gebäude.

Stahlbetonkonstruktionen sind bei der Evaluation wegen der damit verbundenen be-trächtlichen Lasten im vorneherein ausgeschieden. Stahlbaukonstruktionen wiesen gros-se Nachteile bezüglich Wärmebrücken auf und erforderten vielerorts sehr aufwändige Detaillösungen.

Der Holzplattenbau erwies sich im vorliegenden Fall sämtlichen anderen Bauweisen so-wohl in technischer wie auch wirtschaftlicher Hinsicht als eindeutig überlegen.



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3. Wesentliche Merkmale der gewählten Konstruktion 3.1. Gebäudeübersicht

Abbildung 3: Nord-West-Ansicht

Abbildung 4: Süd-Ost-Ansicht (Stützachsenrastermass 6.3 m)



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3.2. Das statische Konzept

Randbedingungen Die Aufstockung ist in statischer Hinsicht gekennzeichnet durch:

- quer zum Gebäude verlaufende Stützachsen im Abstand von 6.3 m

- teilweise fehlende Wände auf den Stützachsen des 4. Obergeschosses

- sehr grosse Wandöffnungen auf den Stützachsen des 5. Obergeschosses

- fehlende Wandscheiben in Gebäudelängsrichtung im 5. Obergeschoss mit Ausnahme der gelochten Schrägfassade

- eine Gebäudebegrenzung die nur teilweise auf die Auflagerachsen ausgerichtet ist. Die Nordfassade kragt 4.0 m über die Fassade des Altbaus. Die Südfassade ist im 5. Obergeschoss um ca. 1.5 m zurückversetzt.

- die Forderung nach geringen Lasten

Die Konstruktion musste ausserdem die zuvor beschriebenen Forderungen bezüglich Brand, Schall, Energie, Erscheinungsbild, Bauabwicklung und Kosten erfüllen.

Systemwahl

Die besten Voraussetzungen zur Erfüllung der gestellten Aufgabe versprach, wie die durchgeführten Vergleiche rasch zeigten, der Holzplattenbau. Holzplattenkonstruktionen lassen sich auf die vorliegenden statischen und bauphysikalischen Erfordernissen sehr einfach anpassen. Sie können gleichzeitig als Platte und als Scheibe wirken. Die „rohen“ Konstruktionen eignen sich hervorragend zur Gestaltung attraktiver, moderner Räume. Es stehen hiezu Oberflächen in Industriequalität bis zu astfreien, fein lamellierten sehr edlen Ausführungen zur Verfügung.

Abbildung 5: Repräsentativer Querschnitt durch Aufstockung mit vorgehängter Terrasse (links)



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Die Übergangsdecke Um die gewünschte Flexibilität hinsichtlich der Gestaltung des Neubauteils zu erreichen wurde über der ursprünglichen Dachkonstruktion eine 2. Decke angeordnet. Mit dieser Massnahme konnte gleichzeitig eine sehr gute Schalldämmung zwischen Aufstockung und Altbau erreicht werden. Sie ermöglichte die geometrischen Ungenauigkeiten des be-stehenden Baus auf einfache Weise auszugleichen. Überdies bot der Hohlraum zwischen den beiden Tragebenen Platz für die umfangreichen Leitungsinstallationen.

Abbildung 6: Schnitt durch Abfangdecke

Die Stützachsen Der Achsraster des bestehenden Gebäudes wurde im Neubauteil übernommen. Dank der auf den Stützachsen vorhandenen Wandscheiben und der beschriebenen Übergangsdecke waren für den Lastabtrag Abweichungen vom Stützraster möglich (siehe Abb 7.). Insbe-sondere musste so bei der Festlegung des Verlaufs der beiden Längsfassaden keine Rücksicht auf die Lage der Stützpunkte genommen werden.

Abbildung 7: Gebäudeschnitt

Zwischendecke

Die Decke zwischen dem 4. und 5. Obergeschoss ist aus konstruktiven und ausführungs-technischen Gründen als Einfeldträger ausgebildet. Die Deckenfelder sind jedoch mitein-ander so verbunden dass sie in der Horizontalebene eine Scheibe bilden. Die Scheibe wird zur Übertragung der Horizontallasten bei fehlenden Wänden auf den Stützachsen herangezogen



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Das Dach Das Dach besteht wie die Zwischendecke aus Einfeldträgern, die bei den Auflagern mit-einander zu einer Scheibe verbunden werden. Um die Schallnebenwegübertragung soweit wie möglich zu reduzieren ist diese Verbindung an der Aussenseite der Konstruktion an-gebracht. (siehe Abbildung 11)

Die Ableitung der Horizontallasten

Die Gebäudestabilität wird durch die vorhandenen grossen Decken- und Wandscheiben problemlos gewährleistet. Überraschen mag die Lastableitung über die schräge Lochfas-sade. Die für die Fassadenelemente generell verwendete 35 mm starke Dreischichtplatte ist trotz der vielen Fensterausschnitte ohne weiteres in der Lage die in der Plattenebene auftretenden Kräfte zu bewältigen. Zur Übertragung der Horizontallasten Zwischen Alt- und Neubau sind entsprechende La-ger angeordnet.

Die Einleitung der Lasten aus der Gebäudeauskragung

Der um ca. 4 Meter auskragende Gebäudeteil wird über die als Scheibe ausgebildete Schrägfassade und über die daran anschliessenden Innenwandscheiben zurückgebunden (siehe Abbildung 7).

3.3. Das Brandschutzkonzept Die schweizerischen Brandschutzvorschriften erlauben Büro- und Wohnbauten in Holz bis zu 6 Geschossen und maximal 600 m2 überbaute Fläche pro Treppenanlage. Da im vor-liegenden Fall einige Besonderheiten zu regeln waren (6. Geschoss wird über die Korrido-re des 5. Geschosses und nicht direkt über ein Treppenhaus erschlossen; im Bereich des Treppenhauses West ist das Gebäude 7-geschossig) musste mittels eines objektspezifi-schen Brandschutzkonzeptes nachgewiesen werden, dass die in der Brandschutznorm vorgegebenen Schutzziele gleichwertig erreicht werden. Darüber hinaus wurde die Beauf-sichtigung der Planung und der Bauausführung durch einen unabhängigen Brandschutz-fachingenieur vorgeschrieben.

Die zentralen Schutzziele betreffen den Personenschutz. Baulich ist er durch vorschrifts-gemässe Tragkonstruktionen, Brandabschnitte, Fluchtwege und Treppenhäuser zu ge-währleisten. Im nachfolgenden Planausschnitt des 4. Obergeschosses sind die als Flucht-wege ausgebildeten Korridore und Treppenaufgänge zum 5. Obergeschoss zu erkennen (schraffierte Flächen). Die Decken und die tragenden Wände weisen inkl. der verlangten nicht brennbaren Verkleidung (EI30nbb) einen Brandwiderstand von 60 Minuten auf.

Abbildung 8: Ausschnitt 4. Obergeschoss mit eingezeichneten Brandabschnitten und Fluchtbereichen (schraffierte Flächen)

TECHNIKOK FB. 446.94 m.ü.M.

O K ~ P O D E S T+ ~ 4 4 4 . 4 4

O K ~ P O D E S T+ 4 4 3 . 9 4

O K ~ P O D E S TO K ~ F B . ~ 4 4 5 .94

O K ~ P O D E S TO K ~ F B .~ 4 4 3 .94

F B + 4 . 0 0R B + 3 . 9 7

F B + 2 .0 0RB + 1 .9 7

F B + 4 . 0 0R B + 3 . 9 7

F B + 2 .0 0RB + 1 .9 7

LIFT

TREPPENHAU S

KOORIDOR

OK

BET

ON

SCHNITT TB 1407

SCHNITT TB 1407

SCHNITT TB 1407

SCHNITT TB 1407

LIFT

TREPPENHAUSOK FB +446.94

L IF T Ü B E R F A H R TO K F B . 4 4 5 . 9 4

TECHNIK

WC

LAGER

A K . B E S T . G E B Ä U D E

BÜRO

BÜRO

OK FB. 446.94 m.ü.M.

OK FB. 446.94 m.ü.M.

OK FB. 446.94 m.ü.M.

LIFTMASCHINENRAU M

O K F B . 4 4 6 .9 4 m . ü .M .

SCHNITT ASCHNITT B

NANA

OK FB. 446.94 m.ü.M.BÜ RO

OK FB. 446.94 m.ü.M.BÜRO

OK FB. 446.94 m.ü.M.BÜRO BÜRO

OK FB. 446.94 m.ü.M. OK FB. 446.94 m.ü.M.BÜRO

OK FB. 446.94 m.ü.M.BÜRO

T üre: E I 30

BÜROOK FB. 446.94 m.ü.M.

BÜR OOK FB. 446.94 m.ü.M.





BÜR OOK FB. 446.94 m.ü.M.

LAGER

LAGE R

SCHNITT A

i.L.

3 x 2 5 =

F B . + 2 . 0 0R B .

17 x

26.5

2.2 2

b

c

a

d

e

f f

e

d

c

b

a

1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 1410 15 16

1

2

3

O K S c h we ll e + 0 .2 5U K S tu r z + 2 . 3 4

O K T e r ra s s e + 5 . 0 0

141.2

72.7

02

1.21

115

T ü re : E I 30 T ür e: E I 3 0 T üre: E I 30 T ür e: E I 3 0 T üre: E I 3 0 T üre: E I 3 0 Türe: E I 3 0 T ü re : E I 30

T üre: E I 3 0T ü re : E I 30T ür e: E I 3 0Tü re : E I 30Türe: E I 3 0Türe: E I 3 0T ü re : E I 30T ü re : E I 30

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Tü re : E 30

Türe

: E 3

0

Tür

e: E

I 30

Tü re : E I 30

Tü re : EI 30

b

c

a

d

e

f f

e

d

c

b

a

1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 1410 15 16

16151413121110987654321

F L P

S T : + 6 . 6 8B R : + 5 .7 5

O K F B + 4 . 0 0

10 x

27 =

270


10 x

27 =

270

O K T e rr a ss e + 5 .0 0

U K RD + 2 .2 4

O K F B + 5 . 0 0

F L P

S T : + 6 . 6 8B R : + 5 .7 5

O K F B + 4 . 0 0

10 x

27 =

270


10 x

27 =

270

O K T e rr a ss e + 5 .0 0

U K RD + 2 .2 4

O K F B + 5 . 0 0

Tü re : E I 30

Tür e: E I 3 0

Türe

: EI 3

0



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Im obersten Geschoss (5. OG) sind nur die Treppenzugänge mit brandresistenten Kon-struktionen, entsprechend den Fluchtwegen, ausgebildet. Eine Ausnahme bilden die Räume unter dem 7-geschossigen Gebäudeteil. Die Decken und die tragenden Wände haben hier die gleichen Brandwiderstandsbedingungen zu erfüllen wie im 4. Oberge-schoss.

Der indirekten Erschliessung des 5. Obergeschosses wurde seitens der Brandschutzbe-hörden zugestimmt weil eine weitere Fluchtmöglichkeit über die durchgehenden Lauben-gänge direkt in die Treppenhäuser vorhanden ist.

Abbildung 9: Ausschnitt 5. Obergeschoss mit eingezeichneten Fluchtmöglichkeiten über Treppenzugänge und Laubengänge (schraffierte Flächen)

3.4. Die Ausbildung der Haupttragelemente

Die Hauptprodukte

Zum Einsatz kamen hauptsächlich Blockholzplatten der Pius Schuler AG, Rothenthurm. Die über das Blockverfahren hergestellten Stab-Sperrholzplatten weisen überdurch-schnittliche Werte hinsichtlich Festigkeit und E-Modul auf. Der Querschnittsaufbau der Platten ist beliebig wählbar und kann damit optimal auf die statischen und konstruktiven Bedürfnisse angepasst werden. Die Platten werden bis zu Formaten von 9 x 3 m auf Be-stellung hergestellt.

Die Zwischendecke Die über 6.4 Meter gespannte Decke zwischen dem 4. und 5. Obergeschoss besteht aus einem 320 mm hohen Hohlkasten mit zwei 40 mm starken 3-schichtigen Blockholzplat-ten-Platten und Brettschichtholz-Stegen. Die Konstruktion weißt einen Brandwiderstand von zusammen mit der untern angebrachte Verkleidung einen Brandwiderstand von 60 Minuten auf. Aus schalldämmtechnischen Gründen sind die Verkleidungsplatten mittels Federschienen befestigt und die Hohlräume gedämmt.

Die Deckenlasten werden über die auf den Stützachsen angeordneten Wandscheiben ab-getragen. Dort wo die Wände im 4. Obergeschoss fehlen wird die Zwischendecke an die Tragscheiben des 5. Obergeschosses gehängt (siehe Abbildung 11)

LIFT

BÜROOK FB + 450.34

OK PODEST + 448.81

OK FB + 450.34BÜRO

OK FB + 450.34B ÜR O

OK FB + 450.34BÜR O

OK FB + 450.34BÜRO

OK FB + 450.34BÜRO

OK FB + 450.34B ÜR O

OK FB + 450.34BÜRO

OK FB + 450.34BÜRO

vorbereiteteAnschlüssefür Personal-Toilettenanlage

vorbereiteteAnschlüssefür Personal-Toi lettenan lage

vorbereiteteAnschlüssefür Personal-Toi lettenan lage

vorbereiteteAnsch lüssefür Personal-Toilettenanlage

E n t l . 3 . O G

E ntl . 3 .O G

E n t l. 3 . O G

E n tl . 3 . O G

E n tl . 3 . O G

E n tl. 3 .O G

var.

7 x 26

3

2

1

14 22

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe

: EI 3

0

Türe: EI 30



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Abbildung 10: Schnitt durch Zwischendecke mit Decken-Aufhängekonstruktion

Das Dach Die Dachkonstruktion besteht, wie die Decken aus einem Hohlkasten. Sie ist aussen mit-tels einer hinterlüfteten Blechverkleidung geschützt. Die Dachelemente sind über die äus-sere Platte kraftschlüssig verbunden. Raumseitig sind sie, um die Schallnebenwegüber-tragung zu unterbinden, bei den Auflagern getrennt.

Abbildung 11: Detailschnitt Dach-Innenwand

Die Schrägfassade Die Tragkonstruktion der um 48 Grad geneigten Schrägfassade besteht aus 35 mm star-ken mit Rippen ausgesteiften Dreischichtplatten. In statischer Hinsicht werden die Fassa-denelemente sowohl als Lochscheiben, wie auch als Biegeträger beansprucht.

Die Schrägfassade ist aussen wie das Dach mit Blech verkleidet. Sie tritt somit als Dach-teil in Erscheinung.

Die Innenwände Im 4. Obergeschoss wurde die Konstruktionswahl im wesentlichen durch die Brand- und Schallschutzanforderungen bestimmt. Die gewählten 80 mm starken, 5-schichtigen Blockholzplatten weisen bei einseitiger Feuerbelastung (Brandabschnittswände) einen Widerstand von 30 Minuten auf. Um die 60 Minuten Brandwiderstand zu erreichen und gleichzeitig die Schallschutzanforderungen zu erfüllen sind die Gipsfaserverkleidungen einseitig auf einem vorgesetztes, freistehendes Stahlprofil befestigt worden.

Für die unverkleideten Bürotrennwände im 5. Obergeschoss ist aus schallschutztechni-schen Gründen eine Doppelschalenkonstruktion bestehend aus 60 mm starken Drei-schichtplatten gewählt worden. Bei erhöhten Schalldämmanforderungen ist zusätzlich eine einseitige Gipsverkleidung auf Federschienen angebracht worden.



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Abbildung 12: Innenwand 4. OG

Abbildung 13: In-nenwand 5. OG

Abbildung 14: In-nenwand 5. OG, (bei erh. Schall-dämmanforderun-gen)

3.5. Die Bauausführung Der Holzbau ist in kurzen Abschnitten jeweils bis zu den Dachelementen ausgeführt und mit einer Dichtungsbahn vor Witterungseinflüssen geschützt worden. Die maximale Grös-se der vorgefertigten Elemente betrug ca. 12 x 3 m. Die Montage erfolgte, um die Mass-abweichungen zum bestehenden Gebäude möglichst klein zu halten, von der Gebäude-mitte aus

Abbildung 15: Montage des ersten Gebäudeabschnitts



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Abbildung 16: Versetzen eines Dachelements mit vormontiertem Witterungsschutz

Abbildung 17: Element der gelochten Schrägfassade beim Transport zur Einsatzstelle

3.6. Das Endergebnis Die in Holzplattenbauweise ausgeführte Aufstockung des Büro- und Gewerbebaus an der Binzstrasse 23, in Zürich, hat die Erwartungen der Bauherrschaft weit übertroffen. Es sind nicht nur ihre Vorgaben bezüglich Kosten und Termine eingehalten sondern es ist dank des hervorragenden Projekts ein Gebäude mit hoher Mietergunst entstanden. Mass-geblich dazu beigetragen hat die attraktive Gestaltung der Büroräume mit Holzsichtflä-chen aus Stab-Sperrholz-Platten.



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Abbildung 18: Innenansicht im Rohbauzustand

Abbildung 19: Südfassade mit vorgelagerter, an Holzkonstruktion aufgehängter Terrasse.



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Abbildung 20: der Supertanker aus Sicht der Betreiberin

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