Fassade aus Stampflehm für Bürogebäude

Schlicht, einfach und ressourcenschonend

Deutsches Ingenieurblatt 5/2019
Forschung und Technik

Die neue Alnatura-Firmenzentrale in Darmstadt setzt Zeichen – mit Außenfassaden, die in Lehmbauweise errichtet wurden, und einer integralen, zukunftsweisenden Planung. Weiträumig, lichtdurchflutet und von einer natürlichen Ästhetik geprägt, bietet das offen gestaltete Haus eine attraktive Arbeitsatmosphäre und dient zugleich als Erholungs-, Lern- und Begegnungsort.

Das Bürogebäude mit Konferenzräumen und Restaurant  für rund 500 Alnatura-Mitarbeiter bildet das  Herzstück des Alnatura-Campus, der derzeit auf einem 55.000 Quadratmeter großen ehemaligen Kasernengelände im Südwesten Darmstadts entsteht. Zentral für den gesamten Planungs- und Ausführungsprozess war der hohe Anspruch des Bauherrn an eine nachhaltige Bauweise der neuen Firmenzentrale. So entstand das ganzheitliche Gebäudekonzept in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit der Architekten von haas cook zemmrich Studio 2050 mit Fachplanern sowie Experten für spezifische Bauweisen. Von Knippers Helbig, Stuttgart, stammen der Entwurf und die Konstruktion des Tragwerks und die technische Konzeption der verglasten Fassaden. Dazu kam die statisch-konstruktive Entwicklung der Lehmfassaden einschließlich einer  etreuung der dafür innerhalb der Zustimmung im Einzelfall (ZiE) erforderlichen Versuche.

Bestechend ist der offene Charakter des Gebäudes: Von außen eher schlicht anmutend mit viel Glas und Fassaden, die in Lehmbauweise errichtet wurden, zeigt sich die Arbeitswelt von innen hell, mit geschwungenen Ebenen und einem weit spannenden Holzdach, das auf schlanken Stützen ruht. Das Zentrum bildet ein lichtdurchflutetes Atrium, um das sich die verschiedenen Arbeitsbereiche auf drei Ebenen mit insgesamt 13.500 m2 gruppieren. Eine Stahlbetonskelettkonstruktion mit Flachdecken und aussteifenden Kernen bildet das Haupttragwerk für die Arbeitswelt. Brücken, Treppen und Stege verbinden die einzelnen Büroetagen  miteinander. Während die Treppen in Stahl ausgeführt wurden, sind die Stege aus Brandschutzgründen als Holzbetonverbundkonstruktion konzipiert. Nachhaltigkeit spielt eine zentrale Rolle in der Planung des Projekts. Ein Erdluftkanal bläst Frischluft vom naheliegenden Wald in das Gebäude.

Optimale Tageslichtausleuchtung im Innenraum
Den oberen Abschluss des Gebäudes mit Außenabmessungen von 91,4 x 41 m bildet ein Satteldach mit asymmetrischem Dachfirst und einem Oberlichtband über die gesamte Gebäudelänge. Das von oben einfallende Nordlicht führt zu einer optimalen Tageslichtausleuchtung im Innenraum und vermeidet solare Wärmeeinträge. Das Tragwerk für die Holzsatteldachkonstruktion bilden markante Brettschichtholzträger, deren weite Auskragungen von bis zu 11,6 m das großzügige Raumgefühl unterstreichen. Aufgrund des Standorts des Gebäudes in Erdbebenzone 1 lag besonderes Augenmerk auf der Planung der Verbindungsdetails. Insbesondere die Anschlussbereiche von Oberlicht und Fassade an das Tragwerk müssen im Erdbebenfall auftretende Differenzverformungen aufnehmen können.

Maximale Flexibilität durch Skelettbau  
Das Haupttragwerk wurde als Stahlbetonskelettbau mit aussteifenden Kernen konzipiert. Skelettbauten ermöglichen eine maximale Flexibilität im Ausbau oder bei zukünftigen Umbauten. Aufgrund der geschwungenen Form der innenliegenden Deckenränder war es nicht möglich, ein vollständig regelmäßiges Gebäuderaster umzusetzen. Auf Basis maximaler Stützenabstände von 9,0 x 5,9 m ergibt sich eine ein- und zweifeldrige Einteilung mit beidseitiger Auskragung und Stützweiten von 3,7 m bis max. 9,0 m, sodass sich Flachdecken wirtschaftlich realisieren lassen. Die Fassadenstützen sind um ca. 200 cm rückversetzt, somit entsteht ein Kragplattenbereich. Die vertikalen Lasten werden über Stahlbetonstützen und Kerne abgetragen.

Wesentlicher Bestandteil des einfachen und effizienten Aussteifungskonzepts sind vier symmetrisch angeordnete Stahlbetonkerne, welche vom Dach bis zur Gründung durchlaufend ausgeführt werden. Das Dachtragwerk und die Geschossdecken wirken als Scheiben, welche die horizontalen Lasten in die Kerne weiterleiten. Die Umfassungswände im UG bilden mit der Kellerdecke und der Bodenplatte einen steifen Kellerkasten, der horizontale Lasten optimal in den Baugrund abtragen kann.

Markante Brettschichtholzträger  
Die Dachkonstruktion setzt sich aus zwei voneinander unabhängigen  tatischen Systemen zusammen. Die Satteldachträger mit geradem Obergurt aus Brettschichtholz lagern auf zwei Stützen und kragen zum mittig liegenden  berlicht und nach außen hin aus. Die Länge der Dachträger beträgt ca. 22,5 m (Nordseite) bzw. ca. 14,3 m (Südseite). Die Lasteinflussbreite liegt bei 5,9 m und entspricht somit dem Stützenabstand in Gebäudelängsrichtung. Querträger aus Nadelholz mit Abmessungen von b/h = 20/24 cm liegen alle 62,5 cm und enden oben bündig mit den Hauptträgern. Schubsteif mit Haupt- und Querträgern verbundene OSB-Platten bilden eine aussteifende Dachscheibe. Um den Hauptträger am Kippen zu hindern, wird er jeweils am Auflager seitlich gehalten. Die horizontalen Aussteifungselemente geben ihre Last an die Treppenhauskerne ab.

Lehmfassade mit Wandheizung 
Während die Stirnseiten des Gebäudes völlig verglast den Blick nach Westen in den Naturraum und Richtung Osten in die städtische Umgebung freigeben, wurden die Nord- und Südfassaden geschlossener gestaltet. Sie bestehen aus 12 m hohen und 3,5 m breiten selbsttragenden Elementen aus Stampflehm, die beiden äußeren vertikalen Fassadenstreifen stellen mit einer Breite von 4,70 m Sonderelemente dar.

Damit ist die Alnatura-Arbeitswelt das europaweit größte Bürogebäude mit einer Fassade aus Stampflehm. Entwickelt wurden diese innovativen Elemente in Zusammenarbeit mit Lehm Ton Erde Baukunst GmbH, Schlins, einer auf Lehmbau spezialisierten Fachfirma. Knippers Helbig hat neben der statisch-konstruktiven Entwicklung auch die erforderlichen Prozesse für die Zustimmung im Einzelfall begleitet – von der Aufstellung eines geeigneten Versuchsprogramms bis zur Auswertung und Anwendung der Versuchsergebnisse für die statische Berechnung. Erstmals wurden Stampflehmelemente mit einer durch Geothermie gespeisten Wandheizung, die in den zweischaligen Aufbau integriert ist, ausgeführt.

Die 70 cm starken Elemente wurden inkl. der innenliegenden 17 cm starken Kerndämmung aus recyceltem Schaumglasschotter vor Ort in einem Arbeitsprozess hergestellt. Hierzu wurde das Material lagenweise in eine Schalung eingebracht und mit hydraulischen Stampfern verdichtet. Die Dicke einer gestampften Schicht beträgt 7 bis 8 cm. In regelmäßigen Abständen wurden Geogitter vorgesehen, um die Rissbildung zu reduzieren und die Sicht- mit der Tragschale zu verbinden. Die Stampflehmelemente wurden jeweils mit einer Höhe von ca. 1 m gefertigt, versetzt und anschließend wurden die Elemente mittels Lehmmörtel schubfest miteinander verbunden. Um der Oberflächenerosion von Stampflehm entgegenzuwir ken, sind horizontale Erosionsbremsen aus Ton und Trasskalk in der Wand eingebracht. 

Die Bemessung erfolgte in Anlehnung an die bauaufsichtlich eingeführten Lehmbau-Regeln des Dachverbands Lehm e.V. Die Stampflehmelemente sind selbsttragend, leisten jedoch keinen Beitrag zum Haupttragwerk des Gebäudes. Horizontal sind die Fassadenelemente mit den Geschossdecken und dem Dach gekoppelt, um Einwirkungen wie Wind und Erdbeben abtragen zu können. Auf der sicheren Seite liegend wird nur die äußere der beiden Schalen als Tragschale für den horizontalen Lastabtrag herangezogen. Die innere Schale wird als Sichtschale ausgeführt.

Fazit 
Die intelligente Nutzung nachwachsender Rohstoffe sowie der Einsatz wiederverwertbarer Materialien – unter anderem wurde für die Lehmfassade Aushub des Bauprojekts Stuttgart 21 verwendet – ermöglichten es, in der Gesamtbilanz ein nahezu klimaneutrales Gebäude zu errichten.

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