Hoch hinaus mit Holz und BIM

BIM zielt im Zuge der Digitalisierung auf eine Planung unter Einbezug aller Baubeteiligten und über den ganzen Lebenszyklus von Immobilien. Der Holzbau, bereits seit Jahrzehnten in der dreidimensionalen digitalen Welt zu Hause, ist prädestiniert für diese neue Organisationsform des Bauens. In Rotkreuz tritt er den Tatbeweis dafür an – mit hohen Bauten, wie sie der Holzbau hierzulande zuvor noch nicht kannte. Mittlerweile stehen weitere Holz Hochhausprojekte in Zug, Regensdorf und Prilly in Planung.

Michael Meuter, Verantwortlicher Information von Lignum, Holzwirtschaft Schweiz, Zürich

Die «Suurstoffi» in Rotkreuz hat es in sich. Auf dem rund 100’000 Quadratmeter grossen Areal entsteht seit einigen Jahren Stück für Stück ein durchmischtes, klimaneutrales Quartier, in dem sich Wohnen, Arbeiten und Freizeitaktivitäten durchdringen. Die Arbeiten sind bald abgeschlossen. Im Endausbau bietet die «Suurstoffi» Raum für rund 1500 Bewohner, an die 2000 Studierende und über 2500 Arbeitsplätze.

Licht, Luft und Holz: Bürofläche im Holz-Hybridhochhaus ‹S22› in Rotkreuz. Bild: Corinne Cuendet, Clarens/Lignum

In diesem spannenden Umfeld zeigt der Holzbau Spitzenleistungen: Im Sommer 2018 ist mit dem Bürogebäude «S22» das erste Holz-Hybridhochhaus der Schweiz bezogen worden – ein Zehngeschosser. Doch damit nicht genug. Auf einem anderen Baufeld in der «Suurstoffi» ist im Herbst 2019 der neue Informatik- und Finanzcampus der Hochschule Luzern HSLU in Betrieb gegangen. Zwei der drei Gebäude wurden in Holz-Hybridbauweise erstellt. Das eine, wiederum ein Hochhaus, ist mit 15 Geschossen und 60 Metern Bauhöhe das derzeit höchste Holzgebäude der Schweiz. Der Bau hat einen passenden Namen: Er heisst «Arbo», verkürzt aus dem lateinischen «arbor», was so viel wie «Baum» bedeutet.

Holz bringt Ökologie und Wirtschaftlichkeit zusammen

Die Einbindung des Holzbaus ist Teil der Nachhaltigkeitsstrategie der Bauherrin Zug Estates. Diese konzipiert, entwickelt und bewirtschaftet Liegenschaften in der Region Zug mit einem Gesamtwert von 1,65 Milliarden Franken per Ende 2020. Auf dem «Suurstoffii»-Areal ist nicht nur das eingangs erwähnte erste Hybridhochhaus unter Nutzung modernster Holzbautechnologie entstanden, sondern zuvor wurden dort auch bereits neun Wohnhäuser mit 156 Wohnungen in Holz- und Holzhybridbauweise erstellt – die grösste Holzbausiedlung der Zentralschweiz.

Impression vom Inneren des Holz-Hybridhochhauses «Arbo» (2020)

Der Holzbau unterstützt sowohl die ökologischen als auch die ökonomischen Ziele der Bauherrin. Denn Holz bindet CO2 und vermeidet zugleich Treibhausgasemissionen aus der Herstellung und dem Transport anderer Baumaterialien. Doch für Holz sprechen aus Sicht von Zug Estates auch handfeste wirtschaftliche Aspekte: Die kürzere Bauzeit reduziert die Zinsen und führt zu früheren Mieteinnahmen. Die Vorfabrikation sorgt für höhere Qualität, und Holz schafft ein angenehmeres Raumklima. Der hohe Detaillierungsgrad in der Planung verbessert die Kosten- und Terminsicherheit. Und ausserdem ist der Holzbau BIM-tauglich.

Vorteile beim Arbeiten mit einem «digitalen Zwilling»

Mit BIM ergeben sich beim Bauen unschätzbare Vorteile. Planerische Fehler, die früher erst auf der Baustelle ersichtlich wurden, sind heute schon im dreidimensionalen Modell ersichtlich und lassen sich korrigieren. Die Planung ist damit zwar aufwendiger – die Ersparnisse durch vermiedene Mängel, Bauunterbrüche und unvorhergesehene Regiearbeiten machen den Mehraufwand aber wett. «BIM schafft Prozesssicherheit», bekräftigt Holzbauingenieur Thomas Rohner, Vorstandsmitglied von Bauen digital Schweiz und seit 2015 Professor für Holzbau und BIM an der Berner Fachhochschule.

Bilder: Michael Meuter, Zürich/Lignum

Sicht auf die Schmalseite des Holz-Hybridhochhauses «Arbo» im Oktober 2018 (Bauherrschaft: Zug Estates AG, Zug; Architektur: Büro Konstrukt AG, Luzern; Manetsch Meyer Architekten AG, Zürich; Holzbauingenieu-re/Brandschutzplaner: Pirmin Jung Ingenieure AG, Rain; Holzbau: Erne AG Holzbau, Laufenburg). Die Aufnahme zeigt in den obersten, damals noch nicht geschlossenen Geschossen, wie das Hybridgebäude aufgebaut ist: Der Kern des «Baums» ist aus Beton; Stützen und Unter- züge sowie die Holz-Beton-Verbunddecken steuert der Holzbau bei. Ummantelt wird das Gebäude von einer Glasfassade mit aussenliegenden Metallrippen.

«Waren traditionelle Entwurfsmethoden auf zweidimensionale technische Zeichnungen und Schemata beschränkt, hat die 3D-Modellierung erst einen vollständigen Prozess ermöglicht», erläutert Rohner. Je nach Reifegrad geht BIM noch weiter und bezieht die Zeit als vierte Dimension, die Kosten als die fünfte, die Nachhaltigkeit als sechste und das Facility Management als siebte Dimension mit ein.

Holz-Hybridhochhaus «Arbo» nach der Fertigstellung (Aufnahme 2020).

Der Holzbau, so Rohner, verfüge unter dieser neuen, von der Digitalisierung getriebenen Arbeitsweise über mehrere Startvorteile. «Zum ersten hat er eine dreissigjährige Erfahrung in der 3D-Modellierung, zum zweiten verfügt er über eine ebenso lange Erfahrung in der Vorfertigung, und zum dritten weiss er, wie man Produktionsdaten im 3D-Modell implementieren kann.» Im Austausch der Informationen mit allen anderen Planenden und Ausführenden gebe es auch im Holzbau durchaus noch Entwicklungspotential, sagt Rohner, die Produktion ab BIM-Modell habe die Bauweise jedoch im Griff.

Ausgefeilte Planung ermöglicht sportlichen Zeitplan

Davon profitierte der Bau des neuen HSLU-Campus in Rotkreuz. Bis die ersten Studierenden dort ein- und ausgehen konnten, musste ein enger Terminplan eingehalten werden. Die Baubewilligung kam im Juli 2017; der Grundstein wurde im Februar 2018 gelegt. Im Zentrum der Planung für den neuen Campus der HSLU stand das BIM-Modell mit Datenbank. Darin wurden alle bauteilrelevanten Informationen an einem Ort gesammelt und verwaltet – für etwa 40 verschiedene beteiligte Firmen mit Hunderten von Beschäftigten. Aus dem Modell wurden unter anderem Werkpläne, Ausschreibungsdokumente und Mengenauswertungen für die Ausführung erstellt – es gab auf der Baustelle keinen Prozess, der nicht modellbasiert ablief. Projektbeteilige wussten jederzeit genau, wann was auf die Baustelle angeliefert wurde und wann wo welches Bauteil verbaut wurde. Der Rückfluss von Informationen machte es möglich, dass die Datenbank auch für die Projektkontrolle verwendet werden konnte: Denn die Ausführung wurde laufend gemessen und mit der Planung abgeglichen.

Bild: Corinne Cuendet, Clarens/Lignum

Zehngeschossiges Holz-Hybridhochhaus «S22» in Rotkreuz, fertiggestellt 2018 (Bauherrschaft: Zug Estates AG, Zug; Architektur und Generalplanung: Burkard Meyer Architekten BSA AG, Baden; Brandschutzkonzept: Makiol Wiederkehr AG, Ingenieure Holzbau Brandschutz, Beinwil am See; Holzbauingenieure, Systementwicklung und Realisierung: Erne AG Holzbau, Laufenburg). Silber-Auszeichnung in der nationalen Wertung beim Prix Lignum 2018.

Just-in-time-Holzbau als Kernelement im Bauablauf

Damit der Bezug wie geplant im Herbst 2019 erfolgen konnte, setzte Zug Estates auf BIM in direkter Verknüpfung mit Lean Construction, einer ausgefeilten Logistikplanung und Holzbau auf der Höhe der Zeit. Zuständig dafür war Erne Holzbau. Die Laufenburger Firma war bereits beim oben erwähnten ersten Holz-Hybridhochhaus «S22» auf dem «Suurstoffi»-Areal – ebenfalls ein BIM-Projekt – als Systemgeber, Holzbauingenieur und Realisierungspartner in führender Rolle beteiligt.

Erne produzierte alle Holzelemente im Werk aus dem dreidimensionalen Modell. Die Anlieferung erfolgte im Just-in-Time-Prinzip, was die Bauzeit vor Ort erheblich verkürzte.

Pirmin Jung, Holzbauingenieur und Brandschutzplaner für «Arbo», lobt den BIM-Prozess auch in der Brandschutzplanung als hocheffizient: Alle Eigenschaften liessen sich im Modell erfassen, woraus die Pläne für den Holzbau generiert wurden.

Kein Zweifel: Das «Suurstoffi»-Areal wird auf Jahre hinaus ein Beispiel für die Leistungsfähigkeit des heutigen Schweizer Holzbaus sein.