Waldfunktionen

Nutzfunktion Holz:   Rohstoff für High-Tech

 Die "Essinger Fußgängerbrücke", eine Spannband-Brücke bei Kehlheim überspannt den Rhein-Main-Donau-Kanal mit einer Gesamtlänge von 190 Metern und einer Hauptspannweite von 73 Metern (fertiggestellt 1986).  In die Kategorie der Spannbandbrücken fällt der so genannte Drachenschwanz, die mit 225 Metern längste Holzbrücke Europas im thüringischen Ronneburg, die 2006, ebenfalls nach den Plänen des Münchener Architekten Richard  J. Dietrich, fertiggestellt wurde.

Ein Beispiel eines jüngeren, 2017 fertiggestellten Holzbrücken-Bauwerks mit anderem Konstruktionsprinzip ist die Fußgänger- und Radwegbrücke Neckartenzlingen mit S-förmigem Brückengrundriss und im Querschnitt gestuften blockverklebten Brettschichtholz-Trägern. Die 96 m lange und 3 m breite Brücke bindet rund 207 Tonnen Kohlendioxid.

 

Wer in Holz  lediglich einen antiquierten Rohstoff oder gar  Brennholz sieht, der irrt gewaltig.  Denn der Werkstoff Holz birgt ungeahnte Einsatzmöglichkeiten mit Vorteilen, mit denen kein anderes Ausgangsmaterial aufwarten kann.

 

Hier einige Beispiele für die schier unerschöpfliche Vielfalt der Verwendung von Holz:


Brückenkonstruktionen aus Holz


Essinger Brücke bei Kelheim (Entwurf: R.J. Dietrich)
Essinger Brücke bei Kelheim (Entwurf: R.J. Dietrich)
Drachenschwanz-Holzbrücke bei Ronneburg (Entwurf: R.J. Dietrich)
Drachenschwanz-Holzbrücke bei Ronneburg (Entwurf: R.J. Dietrich)
Fußgänger- und Radwegbrücke Neckartenzlingen (Planung Ing.büro Miebach, Ausführung Fa. Schaffitzel)
Fußgänger- und Radwegbrücke Neckartenzlingen (Planung Ing.büro Miebach, Ausführung Fa. Schaffitzel)


Design und Statik - Unglaubliche Konstruktionen aus Holz


Gerichtshof Antwerpen
Gerichtshof Antwerpen
Metropol Parasol in Sevilla / Spanien
Metropol Parasol in Sevilla / Spanien

Ganz neue Formen von Holzkonstruktionen sind seit der Jahrtausendwende entstanden, wie etwa der Gerichtshof in Antwerpen (Architekt: Richard Rogers Partnership, fertiggestellt 2004).  Dieses und die folgenden Beispiele zeigen, wie weit sich der Holzbau heute von der einstigen Blockhütte entfernt hat.

 

Vom deutschen Architekten Jürgen Mayer H. wurde das 2011 fertiggestellte Wahrzeichen von Sevilla, die Metropol Parasol, entworfen, die mit 150 m Länge, 70 m Breite und 26 m Länge als derzeit größte Holzkonstruktion der Welt gilt.

 

Stützenfreie Spannweiten von bis zu 84 Metern wurden beim Elefantenpark Zürich realisiert.

(Technische Realisierung der 3 Projekte:  Fa. Züblin)

 


Überhaupt scheint Holz hinsichtlich seiner statischen Eigenschaften  noch viele Überraschungen bereit zu halten.

Holzpavillon Stuttgart
Holzpavillon Stuttgart

Das Institut für Computerbasiertes Entwerfen ICD und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen ITKE der Universität Stuttgart hat einen temporären Pavillon aus elastisch gebogenen Sperrholzstreifen entwickelt. Dem Pavillon liegt eine Konstruktion aus zehn Meter langen, aber mit einer Materialstärke von 6,5 Millimetern sehr dünnen Birkenholzstreifen zu Grunde. Diese wurden durch Biegen unter Eigenspannung gesetzt, dadurch ergab sich aus den eigentlich weichen Streifen ein steifes Tragwerk.

Forstpavillon Landesgartenschau - ein bionischer Leichtbau
Forstpavillon Landesgartenschau - ein bionischer Leichtbau

Der Forstpavillon der Landesgartenschau 2014 in Schwäbisch Gmünd ist die erste robotisch gebaute Schalenkonstruktion aus Holzplatten, die zugleich Tragwerk und Gebäudehülle ist. Die Verbindungskräfte, die dabei an den Plattenrändern auftreten, können durch die robotisch gefrästen Zinkverbindungen besonders gut aufgenommen werden. So entsteht eine neuartige, besonders leistungsfähige und ressourcenschonende Holzkonstruktion, deren tragende Schicht aus gerade einmal 50 mm starken Buchenholzplatten besteht.

Holz nähen - mit einer ganz neuen leichten Tragwerkkonstruktion, zusammengenäht aus dünnen Buchenholz-Furnierplatten, und aus ballonförmigen Hohlkörpern komponiert. "Bionisch" Pate stand ein Seeigel, dessen Schalensegmente durch Fasern verbunden sind.
(Uni Stuttgart 2016)

Forschungspavillon 2016 der Universität Stuttgart (Foto: ICD/ITKE)
Forschungspavillon 2016 der Universität Stuttgart (Foto: ICD/ITKE)


Holz-Hochhäuser - auf der Jagd nach Superlativen


Holz hat, abgesehen von seinen ästhetischen Qualitäten, viele Vorteile als Baustoff und Konstruktionsmaterial:

  • Gewicht: Ein Gebäude aus Holz hat etwa ein Viertel des Gewichts im Vergleich zu einem gleich großen Gebäude aus Stahlbeton.
  • Energieverbrauch: Beim Bau eines Holzhauses wird wesentlich weniger Energie verbraucht. Das bedeutet, dass das Gebäudefundament leichter und kleiner sein darf. Deshalb ist es auch vorstellbar, dass Stahlbetonkonstruktion durch Holzaufbauten erweitert werden.
  • Transportkosten: Aufgrund des deutlich geringeren Gewichts lassen sich die Transportkosten deutlich verringern.
  • Baugeschwindigkeit: Die weitgehenden Vorfertigung der Bauteile ermöglichen deutlich geringere Bauzeiten, damit eine schnellere Fertigstellung. Dies spart Kosten und hält die Störungen der örtlichen Nachbarschaft geringer.
  • CO2-Ausstoß: Der  nachhaltig nachwachsender Rohstoff bindet während der Lebensdauer des Gebäudes das Treibhausgas Kohlendioxid. Der "Kohlenstoff-Fußabdruck von Holz könnte durch die Verwendung von Holz anstatt Stahlbeton laut neuerer Studien um 60 bis 75% kleiner ausfallen.

Stichwort: Feuersicherheit

Verheerende Brände in den vergangenen Jahrhunderten, etwa in London 1666, in Chikago  1871 oder Tokio 1923, als vielfach aus Holz gebaute Häuser abbrannten, haben maßgeblich zum gängigen Vorurteil geführt, dass Holzgebäude besonders brandgefährdet seien.

Es mag Laien überraschen, aber dem ist nicht so:

Bei einem offenen Brand verliert Holz zwar an Masse, bleibt aber lange statisch stabil. Fehlt die Feuereinwirkung von außen, erlöscht der Brand.

Stahl im Stahlbeton und Stahlträger werden bei Hitze-Einwirkung jedoch sehr schnell weich oder schmelzen gar - die Konstruktion bricht in sich zusammen.

Durch die Verleimung von Holzschichten zu Brettschichtholz (bei Verleimung dünner Furniere Furnierschichtholz bei kreuzweise Verleimung Brettsperrholz) entsteht außerdem ein völlig neues Material, das homogener und stabiler ist als das gewachsene Holz, wodurch die Brandsicherheit weiter erhöht werden kann.

 

Stichwort: Statik

Ging man lange Zeit davon aus, dass Holzkonstruktionen über die Höhe eines Zweifamilienhauses hinaus statisch kaum möglich seien, werden wir durch neuere Projekte in atemberaubendem Tempo eines Besseren belehrt.

 

Die Entwicklung des Einsatzes von Holz sprengt fast jährlich aufs Neue die Vorstellungskraft.


e3 - Holz-Hochhaus
e3 - Holz-Hochhaus
Hoho Wien
Hoho Wien
  • 2008  wurde Im Berliner Stadtteil Prenzlauer Berg das "e3" (Kaden Klingbeil Architekten)  genannte höchste Holzhaus Deutschlands und eines der damals größten der Welt mit einer Höhe von 25 Metern und 7 Geschossen gebaut.
  • 2015 wurde in der norwegischen Hafenstadt Bergen das mit 50 Metern Höhe und 14 Geschossen bis dato  höchste Wohnhaus in Holzbauweise, "Treet" (BOB) genannt, fertiggestellt. (Zeitraffer-Video des Aufbaus)

  • 2015 stellt Michael Green in Paris das Konzept des Holz-Hochhauses Baobab vor, das mit 35 Stockwerken neue Maßstäbe setzen sollte.

  • 2017 wurde in Vancouver das Brook Commons Tallwood House (Acton Ostry Architects) als modernes Studentenwohnheim seiner Bestimmung übergeben, das mit 55 Metern Höhe und 18 Stockwerken die Bestmarke weiter nach oben schraubte. (Zeitraffer-Video des Aufbaus)

  • Am 12. Oktober 2016 erfolgte der Spatenstich für das  bis dato welthöchste Holzhaus  mit 84 Metern Höhe und 24 Stockwerken,  das "HoHo Wien" (Rüdiger Lainer + Partner) , das bis 2018 in der Seestadt Wiens  fertiggestellt werden soll. Die Architektin Caroly Palfy:  "Statisch kann man noch höher bauen." Für die 24 Stockwerke genügen sogar bodenseitige Stützen von gerade einmal 96 x 36 cm Querfläche. (>>  Video)
  • In Deutschland soll mit 34 Metern Höhe das höchste Holzhaus "Skaio"(Kaden+Lager) in Heilbronn entstehen - ein Superlativ, das nicht lange halten dürfte, denn das Hamburger Holz-Hochhaus-Projekt "Wildspitze" (Störmer, Murphy & Partners) wird ihm mit 64 Metern auf 18 Stockwerken rasch den Rang des höchsten Holzhauses Deutschlands streitig machen.


Holz-Wolkenkratzer - die Zukunft unserer Städte?


Ab 2017  werden Pläne veröffentlicht, die noch vor wenigen Jahren als reine Utopie gewertet worden wären: Wolkenkratzer aus Holz!

  • Das Architekturbüro Perkins + Will stellt eine Konzeptstudie des Wohnturms River Beech Tower in Chicago vor.  Mit 242 Metern und 80 Stockwerken soll er ein stattlicher Wolkenkratzer ganz aus Holz an den Ufern des Chicago Rivers werden. (> Video)
River Beech Tower (Innenansicht)
River Beech Tower (Innenansicht)
  • Das Projekt Oakwood  Timber Tower (PLP Architecture)  im Zentrum Londons geht von eine Höhe von 300 Metern aus.
    Von ganz anderer Konstruktion, aber nicht weniger ambitioniert ist der mit 130 m Höhe  projektierte, im Querschnitt ovale Oakwood Timber Tower 2  in den Niederlanden, der zweifellos Maßstäbe hinsichtlich der Wohnqualität in Hochhäusern setzen dürfte.
River Beech Tower (Chicago)
River Beech Tower (Chicago)
Oakwood Timber Tower 1 (rechts, London) und 2 (NL)
Oakwood Timber Tower 1 (rechts, London) und 2 (NL)

Wolkenkratzer W350 (Tokio)
Wolkenkratzer W350 (Tokio)

Das Sprichwort, wonach "Bäume nicht in den Himmel wachsen" wird durch diese postmodernen Projekte zwar nicht widerlegt - für den Baustoff Holz scheint diese Regel allerdings jetzt nicht mehr zu gelten. (>> Die höchsten Holzgebäude der Welt)

Japan zieht nach: Für 2041 ist die Fertigstellung des "Plyscraper" W350 mit 350 Metern Höhe projektiert, in dem  185.000 Kubikmeter Holz verbaut werden sollen und der mit 4,5 Milliarden Euro Baukosten veranschlagt ist.
(Sumitomo Forestry Pressemitteilung 8.2.2018;
>> Video).  Herausgestellte Etagenbereiche würden zudem mit Blumen, Wiesen und Bäumen begrünt, um sowohl die Luftqualität zu verbessern als auch kleine Erholungsräume zu schaffen. Das Unternehmen möchte über das Projekt W350 hinaus die Möglichkeiten und Eigenarten von nachwachsenden Rohstoffen untersuchen und langfristig „Städte in Wälder verwandeln“. Ziel ist es, die Nachfrage für Bauholz so weit zu steigern, dass es wieder lukrativ wird, Wälder zu begründen und Rohstoffe im Kreislauf zu nutzen.



Windkraft-Türme


TimberTower - Windkraftanlage auf Holzturm
TimberTower - Windkraftanlage auf Holzturm

Nicht nur bei Gebäuden werden bisherige Grenzen überschritten:  Auch bei technischen Konstruktionen zeigt der Werkstoff Holz seine universelle Einsetzbarkeit:

 

Die Firma Timbertower baut die Türme modernster Windkraftanlagen aus Holz: "Holz stellt die attraktive Alternative für die Windkraft mit messbaren Vorteilen dar. Holz hat stabile Materialpreise, eine längere Lebensdauer, ermöglicht größere Turmfüße und Nabenhöhen, fördert die lokale Wertschöpfung, ist einfach rückbaubar und hat geringere Projektkosten."



Plastik aus Holz - und weitere Beispiele für High-Tech-Einsatz von Holz


Holz wird aber auch in vielen anderen "High-Tech"-Bereichen eingesetzt, wo man eine Holzverwendung zunächst gar nicht vermuten würde, zum Beispiel in

  • Nahrungsmitteln (Ballaststoffe, Füllungen in Brot, Fleisch, Käse, Drinks, Health Food)
  • technische Produkte (Filterung)
  • Pharmazeutika
  • Chemische Industrie: innovative Kunststoffe (Cellulosefasern)
  • Füllstoffe im Strassenbau
  • Tierfütterung

Einer schwäbischer Betrieb, der sich  sind beispielhaft der innovativen Nutzung von Holzfaserstoffen verschrieben hat, ist die  Fa. Rettenmaier & Söhne mit Stammsitz in Rosenberg bei Ellwangen.

 

In eine ganz neue Dimension gingen schwäbische Tüftler mit der Erfindung von "flüssigem Holz", das völlig neue Einsatzmöglichkeiten, etwa den nachwachsenden Ersatz von Plastik, eröffnet.  "ARBOFORM® besteht zu 100 % aus nachwachsenden Rohstoffen und ist biologisch abbaubar. Bestandteil dieses Werkstoffs ist Lignin, welches nach der Cellulose das am zweithäufigsten vorkommende Polymer in der Natur ist. Lignin ist ein Nebenprodukt der Zellstoffindustrie und fällt weltweit jährlich zu etwa 50 Mio. Tonnen an. Mischt man Lignin mit Naturfasern (Flachs, Hanf oder anderen Faserpflanzen) und natürlichen Additiven, so erhält man einen unter Temperatur- und Druckerhöhung verarbeitungsfähigen Faserverbundwerkstoff, der auf Kunststoffspritzgießmaschinen zu Formteilen verarbeitet werden kann." (Technaro).

Holzschutz ohne Chemie - Glassschutz statt Imprägnierung
Holzschutz ohne Chemie - Glassschutz statt Imprägnierung

Auch beim Holzschutz tut sich gerade sensationelles:

Alethia-Wood, ein Start-up-Unternehmen der Universität Greifswald ist auf bestem Weg, das Unmögliche möglich zu machen. Der Allroundschutz für Holzoberflächen soll eine unsichtbare, etwa 0,005 Millimeter dicke Glasschicht sicherstellen. Gemeinsam mit dem Leibnitz-Institut für Plasmatechnologie ist es dem Team gelungen, Glas auf Holz zu sprühen. Damit werden Holzprodukte nahezu unverwüstlich.



Info-Links zum Bauen mit Holz