Projektbeschreibung
Architektonische Qualität: Das Illwerke Zentrum Montafon (IZM) in Rodund ist das neue Verwaltungsgebäude des Vorarlberger Stromerzeugers und ein Holzbau der Superlative: Er war bei seiner Fertigstellung mit über 10.000 m2 Nutzfläche das größte Bürogebäude aus Holz in Mitteleuropa. Die Holzkonstruktion über dem Betonsockel wurde in lediglich sechs Wochen zusammengefügt und bildet die erste Anwendung des LCT (Lifecycle Tower) auf dem freien Markt, das mit einer Holz-Beton-Verbunddecke einen Holzbau auch jenseits der Hochhausgrenze ermöglicht.
Den Grundbaustein bildet ein vorgefertigtes Rippendeckenelement im Verbund von Holz und Beton. Vier Leimbinder verbinden sich mit einer zierlichen Decke aus Beton, die auch die Köpfe der Balken umschließt. Das Grundmodul vereinfacht den Bauprozess: Der Brandschutz ist dank ausführlichen Versuchen zertifiziert und muss nicht mehr nachgewiesen werden, die statischen Eigenschaften sind bekannt und quantifiziert. Dank des Deckenelements in Hybridbauweise sind bedeutend größere Spannweiten bei geringen Querschnitten möglich. Der Beton auf der Oberseite bringt Masse in das Gebäude, verringert die Übertragung von Schall und dämpft die Schwingungen. Die Anschlussdetails sind so ausgelegt, dass sie die unterschiedlichen Toleranzen der einzelnen Gewerke aufnehmen – der Baumeister orientiert sich am Zentimeter, der Zimmermann arbeitet auf den Millimeter genau.
Mit dem LCT sind alle Voraussetzungen gegeben, den Holzbau bezüglich Größe und Ausbreitung in neue Dimensionen vordringen zu lassen. Der Entwurf ist auf die Stärken der modularen Bauweise und die Kapazitäten der lokalen Handwerksbetriebe ausgerichtet. Von Anfang an stand die Realisierung im Vordergrund – die Möglichkeiten des Hybridbaus sollten voll ausgeschöpft werden.
Eine Besonderheit des Systems ist, dass das Material nicht nur trägt, sondern auch sichtbar bleibt. Denn das Holz verschwindet nicht wie sonst üblich hinter Gipswänden und bildet dadurch einen Teil des Innenausbaus. Damit lassen sich Bauten im industriellen Maßstab mit der gleichen Sorgfalt und Wohnlichkeit herstellen wie die kleinen Preziosen, für die das Vorarlberg sonst berühmt ist.
Die Form des IZM ist durch zwei Vorgaben definiert: die statische Struktur des Bausystems mit den vorgefertigten Rippendecken und der Absicht, für alle 270 Arbeitsplätze vergleichbare Bedingungen zu schaffen. Damit war die Tiefe des Hauses begrenzt und in der Folge wuchs die Länge des Gebäudes auf 120 Meter an. Zudem war durch die Bauweise auch die Form definiert, denn die vorgefertigten Platten spielen ihre Vorteile am besten in einem kubischen Volumen aus. Der klar geschnittene Holzbau ließ sich daher nur auf dem Perimeter unterbringen, indem er über den Rand des Ausgleichsbecken hinaus auf die Wasserfläche geschoben wurde.
In dieser Position weist das Gebäude eine klare Trennung in zwei Seiten auf. Gegen Osten empfängt das Haus seine Gäste mit einer einladenden Geste: Das großzügig bemessene Vordach markiert den Eingang und ein Park schafft genügend Raum, um das Haus in seinen vollen Ausmaßen zu präsentieren. Die Fassade gliedert sich in Schichten aus Brüstungen, Fensterbänder und Vordächer. Die Länge wird zum Leitmotiv des Hauses.
Das Illwerke Zentrum zu entwerfen hieß die Ausführungsdetails, insbesondere die der Fassaden, akribisch zu definieren. Die Stützenpaare aus Leimschichtholz gliedern den Raum und die Fassade. Ihr Abstand ist definiert durch die Breite der Deckenelemente. Die Fensterelemente wurden separat auf die Baustelle geliefert und jeweils zwischen die Stützen eingebaut. Sie bestehen aus einer Festverglasung und einem Lüftungsflügel. Der feste Teil liegt bündig mit der Fassade, der Rahmen des beweglichen Flügels ist gegen innen versetzt. Eine Verblendung aus emailliertem Glas zwischen den Fensterelementen verdeckt die Stützen. Von innen ist der Rahmen um die Fixverglasung nicht zu sehen. An den Seiten schließt ihr Holzrahmen ohne Versatz an den Stützen an und auch im Sturz wird die Flucht der Decke nahtlos übernommen. Das Resultat ist verblüffend: Aus den Büros betrachtet löst sich die Fixverglasung nahezu auf und gibt den Blick auf die Landschaft frei.
Städtebau, Standort, Infrastrukturanbindung: In Rodund vermischen sich naturbelassene und vom Menschen geschaffene Landschaft: Das Tal ist knapp einen Kilometer breit und unmittelbar hinter dem Werkgelände ragen im Süden die Felsen in die Höhe. Die Illwerke prägen jedoch die Talsohle mit ihrem künstlich angelegten, dreiteiligen Ausgleichsbecken. Um Energie zu generieren, muss die Stromerzeugerin in die Landschaft eingreifen und diese umformen.
Die Landschaft bietet nicht nur die Grundlage, um Wasserkraft zu nutzen. Sie prägt mit ihren Bedingungen auch die Architektur. In den Tälern der Alpen mit den steilen und dicht bewaldeten Hängen war Holz lange Zeit der einzige Baustoff. Daraus ist eine eigene Tradition im Holzbau entstanden, die heute noch nachwirkt.
Am Ausgleichsbecken von Rodund gelegen, lotet das neue Illwerke Zentrum die Grenze zwischen Natur und Künstlichkeit aus und sucht ein Gleichgewicht zwischen diesen beiden Polen. In einer eindrücklichen alpinen Szenerie gelegen, schafft der Neubau Platz für einen Park, indem er sich an die bestehenden Gebäude der Rodundwerke heranrückt und mit seiner 120 Meter langen Fassade eine klare Grenze definiert. Es entsteht dadurch eine Grünfläche, die in der Enge des Tals zusammen mit dem Ausgleichsbecken sehr großzügig wirkt. Der Park öffnet sich für die Dimensionen der Landschaft und bezieht sich gleichzeitig auf die Künstlichkeit des Ausgleichsbeckens: Ein Stück vom Menschen entworfene Natur in dieser Landschaft, deren Gestalt von Plattentektonik, Gletschern und Flüssen geformt ist.
Energietechnische Qualität und Nachhaltigkeit: In der Betrachtung über den Lebenszyklus hinweg bildet der Holzbau für eine umweltschonende Bauweise die Konstruktion der Wahl. Doch das Bauen mit Holz fordert von den Planern viel Wissen über Material und Konstruktionen, von den Herstellern ein hohes Maß an handwerklichem Können. Da dieses Wissen häufig nur regional verfügbar ist, verhindern diese Faktoren, dass sich das Baumaterial weit verbreitet. Zusätzlich beschränken Vorgaben zum Brandschutz die Größe und Höhe von Gebäuden aus Holz. Mit aufwendigen Brandversuchen muss im Einzelfall nachgewiesen werden, ob sich Material und Konstruktion für die Aufgabe eignen – was weder für die Planer noch für die Industrie zu stemmen ist. In der Folge beschränkt sich der Holzbau meistens auf kleine, maßgeschneiderte Einzelanfertigungen und sein klimaschonendes Potential kann in der Breite nicht genutzt werden. Dieses Einschränkungen aufzuheben, ist erklärtes Ziel des LCT-Bausystems.
Der Primärenergieverbrauch liegt unter 30 kWh/m²/Jahr, der Passivhausstandard gewährleistet einen Heizwärmebedarf von 14 kWh/m²/Jahr. Dieser wird vollständig durch das Abwärmesystem des Rodundwerkes gedeckt, über ein Wärmepumpensystem auch der Kühlbedarf.
Soziale Qualität: Mit dem neuen Zentrum haben die Illwerke ein Bekenntnis für die Region abgelegt, denn die Produktion von Strom ist neben dem Tourismus der größte Arbeitgeber im Tal. Mit dem neuen Zentrum schafft der Konzern die Basis für zukünftige Generationen. Er bietet jungen Leuten eine Perspektive im Tal und trägt dazu bei, dass diese nicht in die Städte abwandern.
Der Umzug an einen neuen Standort war mit vielen Wechseln für die Belegschaft verbunden: Ein neuer Arbeitsort, der Verzicht auf Gewohnheiten, Status und Einzelbüros. Der Neubau brachte nicht nur viel Ungewissheit – mit ihm veränderte sich auch die Betriebskultur. Um die Belegschaft von einem Neubau zu überzeugen, war diese mit einer Delegation von Beginn an in die Planung involviert.
Der hohe baukulturelle Anspruch schloß auch fünf Arbeiten für die Kunst am Bau für dieses Projekt mit ein. Dank dem Besucherzentrum im Erdgeschoss ist das neue Illwerke Zentrum auch zugänglich für die Öffentlichkeit.
Wirtschaftlichkeit: Aufgrund des gewählten entwickelten Holzhybridsystem und der sehr kurzen Bauzeit ist die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprojektes gegeben.
Beschreibung Baustoffe und Konstruktion: Wenn es um die Effizienz eines Gebäudes geht, wird oft ein Zitat des Architekten und visionären Konstrukteurs Richard Buckminster Fuller angeführt: How much does your building weigh? Im Fall des Illwerke Zentrums in Vandans hieße die Antwort: 14.500 Tonnen. Diese kurze und präzise Frage nach dem Gewicht des Gebäudes spannt einen weiten Bogen, der die Wahl des Materials ebenso umfasst wie dessen angemessene Anwendung. Doch das Kilogramm Material fragt jedoch nicht, wie viel Energie in ihm steckt. Eine leichte Konstruktion ist auch heute erstrebenswert – ebenso wichtig ist aber, wie viel Primärenergie für seine Herstellung nötig war. Deswegen dient als Bemessungsgrundlage für die Nachhaltigkeit das CO2- Äquivalent. Es drückt die Menge an Kohlendioxyd aus, die anfällt um ein Gebäude zu errichten, zu betreiben und am Ende seiner Lebensdauer auch wieder zurückzubauen. Dieses Maß entscheidet darüber, ob ein Bauwerk nachhaltig ist. Fuller müsste seine Frage heute wohl so stellen: Wie groß ist der ökologische Fußabdruck Ihres Gebäudes?
Damit dieser footprint möglichst klein ausfällt, ist ein Holzbau die erste Wahl. Eine Konstruktion, in der das Tragwerk – und somit die massenintensiven Teile des Bauwerks – in Holz ausgeführt ist, schneidet bezüglich seiner CO2-Bilanz rund 90 % besser ab als eine konventionelle Bauweise. Holz ist zudem der einzige Baustoff, der in der Lage ist, das klimaschädliche Gas zu speichern. Bäume absorbieren das Kohlendioxyd aus der Luft, nutzen den Kohlenstoff für ihr Wachstum und geben Sauerstoff an die Umgebung ab. Erst bei seiner Verrottung setzt ein Baum die gleiche Menge an Kohlendioxyd wieder frei, die er während seines Wachstums gespeichert hatte – am Ende des Lebenszyklus weist Holz eine neutrale CO2-Bilanz auf. Solange es aber vor Verrottung und Brand geschützt wird, bindet das Baumaterial häufig mehr Kohlendioxyd, als nötig war um es zu bearbeiten: Seine Bilanz ist somit positiv bezüglich der Auswirkung auf das Klima.
Bei der Beurteilung der Konstruktion spielte das Bausystem eine entscheidende Rolle, denn das System des LCT (LifeCycle Tower) ist genau auf den vorliegenden Fall ausgelegt: grosse Volumen mit einem modularen Holzbau. Da spielt die Holz-Beton-Rippenverbunddecke ihre Stärken und ihr tiefes Treibhauspotential aus. Auch wenn das Illwerke Zentrum dereinst zurückgebaut wird, kann das Holz seine Vorteile ausspielen. Die Stützen stehen sofort wieder für einen neuen Einsatz bereit. Und die Balken der Deckenelemente können ebenfalls wiederverwertet werden, nachdem sie vom Beton auf ihrer Oberseite befreit sind.
Für das Zentrum in Rodund strebten die Illwerke die Zielwerte für ein „Green Building“ der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltige Bauten (DGNB) und der Österreichische Gesellschaft für Nachhaltige Immobilienwirtschaft (ÖGNI) an. Die Nachhaltigkeit wird dabei anhand von 40 Kriterien geprüft – unter ökologischen, ökonomischen, soziokulturellen Aspekten sowie der technischen Qualität und den Prozessen im Betrieb. Die Untersuchung reicht vom Bauteilkatalog über die Raumluft und die Vorteile des Standortes bis hin zur gestalterischen Qualität des Gebäudes, partizipativen Prozessen und dem baukünstlerischen Schmuck. Akustische Behaglichkeit wird ebenso geprüft wie der visuelle Komfort und die Mischung von Tages- und Kunstlicht. Selbst die Möglichkeit des Nutzers, in die Steuerungstechnik einzugreifen bildet eines der Kriterien für die Zertifizierung. Werden diese anspruchsvollen Ziele gesamthaft zu mindestens 80% erfüllt, verleiht die ÖGNI /DGNB eine Auszeichnung in Gold. Dies war die Messlatte für das Illwerke Zentrum, die Beurteilung ist noch nicht abgeschlossen.
Der rund 120 m lange und 13,7 m breite, über Terrain rund 19 m hohe Gebäuderiegel in der Ebene am Fuß des westlichen Talhangs des Montafon steht an seinem nördlichen Ende auf rund einem Viertel seiner Länge im Ausgleichsbecken Rodund I der Vorarlberger Illwerke. Der fünfgeschossige Bau mit einem Erdgeschoss von 4,6 m Höhe und vier 3,6 m hohen Obergeschossen ist in gemischter Holz- Stahlbetonbauweise ausgeführt. Dazu kommt noch ein vollständig in Stahlbeton erstelltes Untergeschoss. Korrekterweise müsste sogar von einer gemischten Holz-Stahlbeton-Stahlbauweise gesprochen werden, weil zentrale Elemente der Tragkonstruktion aus Stahl bestehen.
Grundsätzlich kann das Gebäude als starres Stahlbetongerüst interpretiert werden, in das relativ bewegliche Holz- beziehungsweise Holz-Beton-Elemente und einzelne Stahlelemente eingesetzt sind. Das monolithische, in Ortbeton ausgeführte Stahlbetongerüst besteht aus dem gesamten Untergeschoss als Sockel, der durchgehenden Decke über dem Erdgeschoss und den beiden Erschließungskernen an der Westseite, ungefähr an den Drittelspunkten der Gebäudelänge, die sich auf die gesamte Gebäudehöhe erstrecken. Die im Grundriss rechteckigen Treppentürme stehen um rund 6 m (südlicher Turm, der Nördliche ist etwas kleiner) über die westliche Fassade vor, erstrecken sich aber auch um rund 4 m ins Gebäude innerhalb der Fassade. Diese Stahlbetonkerne enthalten je ein Treppenhaus und die Lifte, der südliche Kern enthält zudem Technik- und Sanitärräume.
Um diese beiden Kerne ist das modular aufgebaute Gebäudevolumen gruppiert; sie stabilisieren die Tragkonstruktion in horizontaler Richtung gegen Erdbeben- und Windeinwirkungen, an vertikalen Kräften übernehmen sie jedoch nur ihr Eigengewicht und das Gewicht der unmittelbar angrenzenden Geschossdecken. Diese Stahlbetonbauteile mit Stahlbetonwänden umfassen auch die einzigen Bereiche der Obergeschosse mit festen Raumeinteilungen.
Der Stahlbetonsockel spannt zusammen mit der Decke über dem Erdgeschoss und den beiden Stahlbetonkerne ein viergeschossiges Volumen auf, das von einer streng modularen HBV-Struktur ausgefüllt wird. Der Grundgedanke ist, dass aus wenigen einfachen Elementen (Stützen, Deckenplatten) und Verbindungselementen eine unkomplizierte und schnell montierbare Tragkonstruktion zusammengesetzt wird, die vertikale Lasten aufnimmt, horizontale Kräfte jedoch auf die Stahlbetonkerne ableitet. Deshalb müssen die Verbindungen zwischen vertikalen und horizontalen Elementen nicht biegesteif sein; die Stützen können als Pendelstützen ausgeführt werden, was den Aufwand reduziert. Die Geschossflächen werden nur von den Außenfassaden (größtenteils Fenster) und den Stahlbetonwänden der Kerne begrenzt und lediglich von einer längs angeordneten Stützenreihe punktuell unterbrochen.
In Längsrichtung ist das Gebäude in einem regelmäßigen Raster von 40 Feldern von 3 m Breite unterteilt, in Querrichtung ist die Unterteilung in 2 Felder jedoch unsymmetrisch: auf der Westseite, wo die Stahlbetonkerne stehen, sind die Felder rund 8,2 m lang, auf der Ostseite lediglich rund 5,5 m. Auf der Westseite bei den Stahlbetonkernen sind je 4 lange Felder als Stahlbetondecken ausgeführt und mit den Kernen monolithisch verbunden.
Die tragenden Fassaden werden im Rasterabstand von 3 m durch Holz-Doppelstützen (2 x 24/24 cm oder 2 x 24/28 cm) gegliedert. In der asymmetrisch angeordneten Längsfuge ist ein Stahl-Kastenträger mit beidseitigen Auflagern angeordnet, der auf einer Reihe von Stahl-Rundstützen mit 24,5 cm Durchmesser im doppelten Rasterabstand von 6 m steht. Deckenelemente, die mit den Schmalseiten an einen Stahlbetonkern grenzen, liegen dort auf im Beton verankerten Auflagerwinkeln auf; diese sind ebenfalls mit Bolzen für die Positionierung der Elemente versehen.
Dieses Raster ergibt pro Geschoss auf der Ostseite 40 kurze Felder und auf der Ostseite 32 lange Felder, in die die HBV-Deckenelemente eingesetzt werden. Bis auf die Abmessungen sind beide Elementtypen gleich aufgebaut: Eine 8 cm starke Betonplatte mit Netzbewehrung liegt auf vier Brettschichtholzträgern von 24 x 28 cm auf, von denen je einer an den Rändern und zwei nebeneinander in der Mitte angeordnet sind. An den Stirnseiten sind die Enden der Betonplatten als bewehrte, 36 cm hohe Endträger bzw. Unterzüge ausgebildet, auf denen die Brettschichtholzträger aufliegen. Die Schubkräfte zwischen der Platte und dem Holzträger werden über mit Beton ausgegossene Kerven im Holz und Schrauben übertragen. In den Eckpunkten dieser Deckenelemente sind vertikale Hüllrohre mit 8 cm Durchmesser durch die Querträger eingelegt. In diese Rohre werden bei der Montage die Bolzen an den Enden der Stützen beziehungsweise auf den Auflagern durchgesteckt. Sie ermöglichen die Positionierung der entsprechenden tragenden Bauteile des folgenden Geschosses unabhängig von den Toleranzen der HBV-Deckenelemente.
An den Schmalseiten des Gebäudes tragen die äußeren Eckstützen keine HBV-Deckenelemente mehr; sie werden statt dessen mit vorgefertigten bewehrten Betonträgern verbunden, die an beiden Enden und über den Fassadenstützen ebenfalls mit eingelegten Hüllrohren versehen sind.
Damit die praktisch nur zusammengesteckte Tragkonstruktion die Horizontalkräfte wirksam in die Stahlbetonkerne einleiten kann, muss die Steifigkeit der HBV-Decken erhöht und der Kraftfluss zwischen HBV-Decken und Kernen verbessert werden. Zu diesem Zweck werden in die fassadenseitigen Schmalseiten der Deckenelemente Zugstangen (Querbewehrung) in den Beton eingelegt, die eine bauseitige Kupplung benachbarter Elemente erlauben. Dadurch entsteht an den Längsseiten ein durchgehender Zuggurt, der an der Westseite durch die Stahlbeton-Deckenbschnitte unterbrochen ist. Der Zuggurt bindet die HBV-Decke zu einer aussteifenden Deckenscheibe in Form eines liegenden Einfeldträgers mit Kragarmen zusammen.
Wesentlich für die Steifigkeit der HBV-Decken und die Einleitung der Horizontalkräfte in die Stahlbetonkerne sind in die Deckenelemente eingelegte Schubverbindungen aus Stahl. Ihre Anzahl nimmt mit zunehmender Entfernung von den Kernen ab, die Tragkonstruktion verhält sich gegen die Peripherie hin zunehmend duktiler.
Das gesamte Bauwerk inklusive des im Ausgleichsbecken gelegenen Abschnitts ist flach fundiert. Die durchgehende Bodenplatte ist unter den Stützen als bis 80 cm starkes Streifenfundament ausgebildet. Am Ufer des Ausgleichsbeckens folgt die Bodenplatte dem Verlauf der bestehenden Böschung mit einer Steigung von rund 1:4. Über dem Wasser fällt das Untergeschoss weg, der Boden des Erdgeschosses ist als 60 cm starke Stahlbetonplatte auf im Wasser stehenden Stahlbetonstützen mit 40 oder 45 cm Durchmesser aufgeständert. Bei der Fundation dieser Stützen mussten die lokalen Gegebenheiten besonders berücksichtigt werden.
Text: Marko Sauer
