Ein Wohn­hoch­haus aus Holz für Zug

«Die V-ZUG Immobilien plant ein innovatives Wohnhochhaus in der Stadt Zug. Es soll das erste Holzhochhaus von 80 m Höhe in der Schweiz werden und zudem preisgünstigen Wohnraum schaffen. Mit einer Gesamtleistungs­stu­die überzeugte beim Wettbewerb das eingeladene Team um Duplex Architekten aus Zürich mit dem (holzbautechnisch und architektonisch) innovativen ‹Projekt Pi› für durchmischtes und verkehrs­armes Wohnen.»

So ist in der Liste der entschiedenen Wettbewerbe bei «espazium competitions» das Resultat aus der von Juni 2018 bis Mai 2019 laufenden Gesamtleistungsstudie für das Wohnhochhaus in Zug (Projekt Pi) umschrieben. Für die Publikumsmedien war aber vor allem die «Sensation» wesentlich, dass es sich um eine 80 m hohe Konstruktion aus Holz handeln wird, und im Blog «Spaene.ch» des Verbandsmagazins «Wir Holzbauer» (Verband Holzbau Schweiz) war die Rede von «Hoch, höher, Projekt Pi: Das höchste Holzhochhaus der Schweiz kommt».

Nicht der Höhenrekord, das Gesamtkonzept zählt

Die Projektintention der Bauherrschaft V-ZUG Immobilien ist klar umschrieben und betrifft in erster Linie eine gesamtheitliche Sicht. Das Hochhaus soll preisgünstigen Wohnraum schaffen, verbunden mit kurzen Arbeitswegen. Gleichzeitig soll es einen Beitrag zur sozial integrativ durchmischten Stadt leisten. Mit der Holzbauweise, so die Auslober, sei das Bekenntnis der Firma zu Innovation und Verantwortung in technologischen Themen zu zeigen. Die architektonische Gestaltung ist dabei ein wesentlicher Punkt.

Weitere Pläne und Visualisierungen zum Wettbewerb finden sich auf competitions.espazium.ch

Im von der Jury genehmigten Schlussbericht ist denn auch klar die Zielsetzung zusammengefasst: «Die Berücksichtigung moderner Wohnbedürfnisse und zukünftiger Anforderungen einer dynamischen Gesellschaft ans Wohnen haben zu einem Konzept geführt, das eine Bereicherung und eine Belebung des unmittelbaren Umfeldes ermöglicht. Das Projekt Pi wird dank seiner ganzheitlichen Vision den Auftakt zur Entwicklung des Technologieclusters Zug bilden.»

Ein Wettbewerb mit hohem Anspruch

Sechs Arbeitsteams, zusammengesetzt aus den Bereichen Architektur, Holzbau (Ingenieure und Unternehmungen) sowie Totalunternehmung, wurden eingeladen. Die durch ein Expertengremium ergänzte Fach- und Sachjury nahm die Beurteilung aufgrund eines klaren Kriterien­katalogs vor und wählte nach einer Zwischenbesprechung drei Teams zur Weiterbearbeitung der Gesamtleistungsstudie aus. Bemerkenswert ist, dass nebst ökonomischen, gestalterischen und technischen Herausforderungen des Hochhauses auch seine soziale Funktion in der Ausschreibung zur Sprache kam. Wörtlich hiess es: «Das Projekt soll Begegnungen der Hausgemeinschaft erleichtern und das soziale Zusammenleben im Hochhaus und nach aussen hin fördern. Das ist in einem Hochhaus, in dem sich die Menschen in aller Regel mit dem Lift bewegen und eine starke vertikale Trennung der Geschosse vorherrscht, ein anspruchsvolles Ziel. Erwünscht werden deshalb Gemeinschaftsnut­zungen und andere Massnahmen, welche die vertikale Trennung der Geschosse auflösen. Die V-ZUG Immobilien ist sich dieser Herausforderungen bewusst und unterstützt Beiträge, die neue Wege und Lösungen suchen.»

Beim erstrangierten Pro­jekt Pi von Duplex Architekten (Zürich), WaltGalmarini (Zürich) und Holzbauunternehmung sowie Totalunternehmung Implenia Schweiz (Dietlikon) äussert sich die Jury lobend über seine architektonische Gestalt. Der einfache rechteckige Grundriss des Gebäudes hat 27 Geschosse und einen Dachgarten. Die Fläche wird dreimal nach jeweils sechs Geschossen allseitig um eine Stützenbreite erweitert, im obersten Bereich liegen zehn Geschosse. Dies führt zu einem ungewohnten und damit unverkennbaren Gebäude­körper. Die vier obersten Geschosse bilden den ruhi­gen Abschluss.

Reicher Wohnungsmix mit Piazze

Die untersten Geschosse sind für temporäres Wohnen vorgesehen, dann enthalten je drei Geschosse zusammengefasst Wohnraum für Singles, Paare und Freunde, Kleinfamilien, WG-Cluster, Budgetwohnungen, Generationenwohnen und Familiencluster, und die letzten vier Stockwerke enthalten Wohnungen im Marktpreissegment. Jeweils in der Gebäudemitte findet sich für jede dieser Nutzergruppen eine offene Zone, Piazza genannt, die 20 bis 24 Wohnungen zu Nachbarschaften formt: vom Erdgeschoss bis zum 23. Stockwerk je dreigeschossig, im 24./ 25. sowie 26./ 27. Stockwerk zweigeschossig. Die vertikale Trennung und die Anonymität werden so partiell gebrochen. Diese Piazze erhalten Tageslicht und Orientierung nach aussen. Zudem sind von dort aus Musik-, Gäste- und Optionszimmer sowie gemeinsame Wasch- und Trockenräume zugänglich. Der Dach­garten krönt dieses soziale Rückgrat des Turmhauses.

Die grösseren Wohnungen im preisgünstigen Segment verfügen über einen winkelförmigen Wohn-Ess-Bereich mit offener Küche, der, in Teilbereichen zweigeschossig ausgebildet, eine attraktive Wohnhalle ergibt. Grössere Wohnungen haben Fenster nach zwei Seiten, Kleinwohnungen verfügen über innen liegende, verglaste Küchenzellen, deren Fenster zur Piazza orientiert sind. Die Maisonettewohnungen in den obersten Geschossen sind mit einem Wintergarten ausgestattet. Diese Vielfalt widerspiegelt sich auch an den Fassaden.

Die 27 oberirdischen Geschosse ergeben eine Ausnützungsziffer von 8.35 und eine Hauptnutzfläche von 16 834 m² mit 199 Wohnungen. Rund drei Viertel der preisgünstigen ­Wohnungen verfügen über 2.5 bis 4.5 Zimmer, bei den Wohnungen im Marktpreissegment in den obersten Geschossen überwiegen mit 70 % die 4.5-Zimmer-Wohnungen mit 112 m² Fläche.

Holzkonstruktion auf ­wissenschaftlicher Basis

Das vorgeschlagene innovative Trag­system ist statisch richtungsneutral, erlaubt grosse Spannweiten und damit beträchtliche Flexibilität in der Grundrissgestaltung. Es besteht aus einem inneren und einem äusseren Rahmentragwerk aus Buchenholz (Tube-in-Tube-System¹) und einer neuartigen, unterzugslosen Holzverbundflachdecke. Damit wird das Gebäude über das Rahmentragwerk ausgesteift; grosse, massive Aussteifungskerne in Ortbeton erübrigen sich. Dank dem verhältnismässig geringen Mass von max. 43 cm des Bodenaufbaus für die Decken² sind im 80 m hohen Gebäude die 27 Geschosse (über Erdgeschoss) möglich geworden.

Dieser Bodenaufbau ist eine Weiterentwicklung der für das «House of Natural Resources» der ETH konzipierten Verbunddecke mit Buchenholz und Beton, die ihre Lasten wie eine Stahlbetonplatte in zwei Richtungen abträgt. Dieser F&E-­Pro­to­­­typ wurde unter Mitwirkung des IBK (Institute of Structural Engineering) der ETH Zürich gemeinsam mit WaltGalmarini und Implenia Holzbau für das vorliegende Projekt weiterentwickelt und kann so Serienreife erlangen.

Die Jury lobt und empfiehlt

In ihrer Gesamtwürdigung zeigt sich die Jury überzeugt von der städtebaulichen Setzung des Projekts, von seiner neuartigen Hochhausfigur, vom innovativen, flexiblen Tragsystem aus Holz und nicht zuletzt vom vielfältigen Wohnungsangebot. Insbesondere erwähnt sind die räumlich gruppierten Nachbarschaften, die auf die Fragen des Wohnens und Zusammenlebens in einem Hochhaus eine neue Antwort geben. Die Jury lobt die nutzungs­orientierte Freiraumgestaltung, wünscht sich aber gleichzeitig eine vielfältige öffentliche Nutzung des Freiraums für das Quartier zu­sammen mit dem Atelierbau. So könne sich das quantitative Defizit an öffentlichen Freiräumen ausgleichen. Auch die Dachflächen seien entsprechend zu gestalten.

Das Projekt wurde von der Jury auf dem ersten Platz rangiert. Im Rahmen einer technischen Bereinigung werden die verbleibenden offenen Punkte in Zusammenarbeit mit dem Team konkretisiert respektive überprüft.

Anmerkungen
¹ Ein in den 1960er-Jahren in den USA entwickeltes Bausystem für Hochbauten, bei dem ein Gebäude wie ein Hohlzylinder, der senkrecht zum Terrain auskragt, seit­lichen Lasteinwirkungen (Wind, Seismik usw.) standhält.
² Geplant sind 50 mm Buche, 100–180 mm Zellulosefaser, 80–90 mm Beton, 40 mm Trittschalldämmung (Elektroverteilung in derselben Ebene) und 60 mm Anhydrit-Unterlagsboden, Spannweiten 7.5–9.5 m.
³ Aufbau der Decke im Versuch: Buche 60 mm, Zellulosefaser 140 mm, Beton 80 mm, also total 280 mm.

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Beurteilungskriterien der Jury

Architektur / Städtebau
– Städtebauliches Konzept bzw. Gesamtkonzept
– Architektur, Fassadengestaltung, Aussenraumgestaltung
– Bildung von Identität / Ausdruck von Dauerhaftigkeit
– Konstruktion Hochhaus mit wesentlichen Holzanteilen in der Tragstruktur
– Effizienz der Erschliessung und der Grundrisse
– Qualität und Innovation der Wohngrundrisse
– Soziale Aspekte / Zusammenleben
– Anbindung an den Aussenraum und Quartierverträglichkeit /Aufenthaltsqualität

Erschliessung/Betrieb/Nachhaltigkeit
– Erschliessung / Verkehr / Logistik
– Brandschutz / Sicherheit / Technische Anlagen
– Betrieb / Unterhalt
– Energie / Nachhaltigkeit

Wirtschaftlichkeit
– Vermietbarkeit / Vermarktungs­potenzial
– Realisierungskompetenz
– Nachvollziehbarkeit der Garantie des Kostendachs
– Planungskosten / Erstellungskosten

Die Reihenfolge dieser Beurteilungskriterien widerspiegelt keine Gewichtung. Die Jury hat aufgrund dieser Beurteilungskriterien eine Gesamtwertung vorgenommen.

Studie für ein städtebauliches Gesamtkonzept

Das städtebauliche Gesamtkonzept zum Geviert Baarerstrasse, Göbli­stras­­se, Industriestrasse, Matten­stras­­se in Zug wurde parallel zur ­Gesamtleistungsstudie für das Wohn­hochhaus (Projekt Pi) auf den im Perimeter liegenden Grundstücken der V-ZUG Immobilien erarbeitet. Beide Studien wurden von Juni 2018 bis Mai 2019 durchgeführt. Die Studie wurde von den Grundstückseigentümern in Auftrag gegeben und von denselben sechs Planern bearbeitet, die für das Projekt zum Wohnhochhaus eingeladen wurden.

– Stockwerkeigentümer der Baarerstrasse 94
– Vaudoise Versicherungen (Baarerstrasse 96 und 98)
– Kanton Zug (Baarerstrasse 100)
– V-ZUG Immobilien (Baarer­stras­se 104–108)

Das Beurteilungsgremium hat einstimmig entschieden, das städtebauliche Gesamtkonzept der Duplex ­Architekten zur Weiterbearbeitung zu empfehlen. Ihr Gesamtkonzept transformiert das Geviert in ein verdichtetes Stück Stadt und schafft differenzierte Aufenthaltsatmosphären und -qualitäten. Dabei wurden die folgenden Erkenntnisse und Hinweise zur Weiterbearbeitung gewonnen:

– Das Geviert ist im Bestand bereits dicht bebaut, die Quantität der Freiflächen dadurch limitiert. Die Aufenthaltsqualität kann im bereits dicht bebauten Geviert auf Stadt­ebene massgebend durch eine qualitativ gute Gestaltung und Aufwertung des Freiraums verbessert werden. Der Freiraum soll für ­Lernende, Bewohnende und Arbeitskräfte eine hohe Aufenthalts­qualität bieten.
– Die Freiraumqualitäten sind umfangreich und parzellenübergreifend aufzuwerten, sowohl auf Stadt­ebene wie auch auf den Dachflächen. Das Geviert soll auf gute Art und Weise mit den umliegenden öffentlichen Freiräumen und Nutzungsangeboten vernetzt werden.
– Die Bäume sind möglichst an nicht unterbauten Standorten einzuplanen.
– Um die notwendige Freiraumqua­lität zu gewährleisten, sind die ­ein­zelnen Aufwertungsetappen im Freiraum mit den Bauetappen zu koordinieren und letztlich im Bebauungsplan verbindlich zu definieren.
– Die heute bestehenden Anlieferungen und Zufahrten sind zusammenzufassen und auf ein absolutes ­Minimum zu reduzieren. Es ist darauf zu achten, dass Freiräume nicht durch Zufahrten zu Tiefgaragen und durch Parkplätze beeinträchtigt werden. Es ist auszuweisen, wo die gesetzlich geforderten beziehungsweise aufgrund der Nutzung benötigten Veloabstellplätze plaziert werden können.
– Die Parkierung von Fahrzeugen ist in den Untergeschossen anzuordnen. Tiefgarageneinfahrten sind in die Gebäude zu integrieren.
– Die Anbindung, Durchwegung und Orientierung im Gebiet ist für Fussgängerinnen und Fussgänger sowie für Velofahrende zu präzisieren und zu verbessern.

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Biaxiale Holz-Beton-Verbund­decken aus Buchen- ­Furnierschichtholz

Das Deckensystem besteht aus Furnierschichtholzplatten aus Buche, die eine hohe Festigkeit und Steifigkeit in beide Richtungen aufweisen. Stahlrohre werden über ein Epoxid-Vergusssystem mit der Buchenplatte verbunden und mit Beton verfüllt. Dies führt zu einer steifen Verbindung zwischen Holz- und Betonschicht. Eine nicht tragende Zwischenschicht kann für Installationen verwendet werden und ist mit einem leichten Material wie Zellulosefasern ge­füllt. Je nach Projekt lassen sich die Deckenelemente teilweise oder als Ganzes vorfertigen.³

Holz-Beton-Verbunddecken (HBV-­Decken) verbinden die positiven Eigenschaften der beiden Materialien Holz und Beton. Gegenüber reinen Holzdecken weisen sie Vorteile auf bezüglich Steifigkeit, Tragfähigkeit, Brandwiderstand, Akustik sowie des Schwingungsverhaltens und erlauben es somit, viel grössere Spannweiten zu realisieren. Gegenüber reinen Stahlbetondecken kann das Eigengewicht massiv reduziert und eine insgesamt deutlich ökologischere Lösung erreicht werden. Bis anhin waren solche Decken aber wegen ihrer einachsigen Tragwirkung in ihrer Flexibilität eingeschränkt, weil dadurch immer sichtbare Unterzüge als Linienlagerung notwendig sind. Mit dem neu entwickelten Konzept steht nun erstmals ein biaxial tragendes HBV-Deckensystem zur Verfügung, das als echte Flachdecke ohne sichtbare Unterzüge ausgeführt und direkt auf Stützen gelagert werden kann. Um das Tragverhalten der Struktur zu unter­suchen, wurden in den Labors der ETH Zürich verschiedene Experimente unter statischer und dynamischer Belastung durchgeführt:

– Push-out-Tests zur Beurteilung der Steifigkeit, Festigkeit und Duktilität der neuartigen Stahlrohrverbindung
– einachsige Biegeversuche (Spannweite 5.34 m, Breite 0.6 m)
– zweiachsige Biegeversuche (Spannweite 5.34 × 5.34 m)

Darüber hinaus wurden mechanische Modelle entwickelt, die das Tragverhalten der Struktur beschreiben können. Alle Modelle wurden anhand der experimentellen Ergebnisse validiert, so­dass sie für eine zuverlässige und wirtschaftliche Planung in realen Bauprojekten eingesetzt werden können.

Bei den Verbindungstests und den einachsigen Biegeversuchen wurden ausgezeichnete Steifigkeit, Festigkeit und Duktilität festgestellt. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein gross angelegtes biaxiales Experiment geplant und im Sommer 2019 durchgeführt. Das Hauptziel war die Validierung eines Berechnungsmodells, das in der Lage ist, das biaxiale Lastverformungsverhalten der Platte vorherzusagen. Der Versuchs­aufbau war so konzipiert, dass die Lagerungsbedingungen der Decke mehrfach geändert werden konnten.

Dies ermöglichte eine gründliche Validierung der Berechnungsmodelle unter dynamischer und statischer Belastung in verschiedenen Szenarien. Die Analyse zeigte, dass das verwendete Berechnungsmodell in der Lage ist, die Verformungen unter Betriebslast sowie die Tragfähigkeit der Platte vorherzusagen. • (cvb / Aus dem Kurz­bericht zum Forschungsprojekt des IBK/ETH mit WaltGalmarini und Implenia Holzbau)

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Auszeichnungen

1. Rang
Duplex Architekten, Zürich; WaltGalmarini, Zürich; Implenia Schweiz, Dietlikon
2. Rang
Meili, Peter & Partner Architekten, Zürich; Ingeni, Zürich; Makiol Wiederkehr, Beinwil am See; Ingenieure Holzbau, Wuppertal; JPF-Ducret, Yverdon-les-Bains; Anliker Generalunternehmung, Emmenbrücke
3. Rang
Christ & Gantenbein, Zürich; SJB Kempter Fitze, Herisau; Häring, Eiken; Halter, Zürich

Weitere Teilnehmende

Team Boltshauser Architekten / Josef Kolb / Renggli
Team Edelaar Mosayebi Inderbitzin Architekten / Pirmin Jung / Erne
Team Dietrich | Untertrifaller Architekten / Merz Kley Partner / Cree

Fachjury

Christian Schnieper, Stadtarchitekt, Stadt Zug, Jurypräsidium; Urs Kamber, Kantonsbaumeister, Kanton Zug; Adolf Krischanitz, Architekt, Wien; Barbara Strub, Architektin, Zürich; Marco Graber, Architekt, Zürich; Rita Illien, Architektin, Küttigen; Thomas Büchi (Ersatz), Ingenieur, Genf

Sachjury

Heinz M. Buhofer, Verwaltungsratspräsident der Metall Zug; Hannes Wüest, Beratung Metall Zug; Beat Weiss, Geschäftsführer der V-ZUG Immobilien; Adrian Ineichen, Stiftungsratspräsident der Pensionskasse V-ZUG; Vroni Straub-Müller, Vorsteherin Bildungsdepartement Stadt Zug

Expertinnen, Experten

Hendrik David (Avadis Vorsorge), Vertretung Pensionskasse V-ZUG; Esther Ambühl, Stadt Zug, Stadtplanung; Claudius Berchtold, Stadt Zug, Freiraum; Beat Sägesser (Ingenieurbüro Sägesser), Umwelt / Lärm; Röne Gebhard (Büro für Bauökonomie), Kosten; Prof. Mario Fontana (ETH), Holzbau / Brandschutz / Statik; Luca Urbani (IBV Hüsler), Verkehr