Wolkenkratzer aus Holz: Ist die Revolution angekommen?

Über dem benachbarten Mjøsa-See, mehr als 100 Kilometer nördlich von Oslo, wurde der 280 Fuß hohe Mjøstårnet-Turm zum höchsten Holzgebäude der Welt, als er letztes Jahr eröffnet wurde.

Die 18-stöckige Struktur enthält Apartments, Büroräume und das treffend benannte Wood Hotel. Abgesehen davon, dass eine kleine Stadt auf die Weltkarte gesetzt wurde, hat sie zu einer wachsenden Zahl von Beweisen beigetragen, dass Holz eine nachhaltige Alternative zu Beton und Stahl darstellen kann.

"Um Aufmerksamkeit zu erregen, muss man groß bauen", sagte Øystein Elgsaas, Partner des Architekturbüros hinter dem Rekordturm Voll Arkitekter, in einem Videoanruf.

"Und wenn Sie das höchste Gebäude der Welt aus Holz haben, sagen alle: 'Wow, was ist in Norwegen los?' ""

"Die Menschen sind interessiert, und das ist eigentlich der wichtigste Teil dieses Gebäudes – um zu zeigen, dass es möglich ist, und um andere zu inspirieren, dasselbe zu tun."

Die Rekordleistung wurde dank einer Holzwerkstoffart namens Brettsperrholz (CLT) erzielt. Als Teil einer größeren Gruppe von Materialien, die als Massivholz bekannt sind, wird es hergestellt, indem Laminatstreifen in 90-Grad-Winkeln miteinander verklebt werden, bevor sie unter extremem Druck zu riesigen Balken oder Platten zusammengedrückt werden.

Die entstandenen Holztürme – manchmal auch als "Plyscraper" bezeichnet – waren einst den Konzeptdesignern vorbehalten. Dank geänderter Bauvorschriften und veränderter Einstellungen zum Material werden sie jedoch schnell Realität.

Eine Reihe neuer Holzhochhäuser soll 2020 den Grundstein legen oder eröffnen. HoHo Vienna, eine gemischt genutzte Siedlung, nur fünf Fuß kürzer als Mjøstårnet, hat gerade für das Geschäft geöffnet in Österreich. Und während Europa traditionell die Anklage angeführt hat, holt Nordamerika schnell auf.

In Vancouver – einer Stadt, in der bereits ein 174 Fuß hohe Studentenwohnheim aus Holz – Der mit dem Pritzker-Preis ausgezeichnete Architekt Shigeru Ban hat eine "Hybrid" Eigentumswohnungskomplex Bestehend aus einem Stahl- und Betonkern mit einem Holzrahmen, der in diesem Jahr eröffnet wird. In Milwaukee, Wisconsin, sollen im Juni die Arbeiten an einem 23 Meter hohen hölzernen Wohnblock Ascent beginnen.

Befürworter von Massivholz behaupten, dass diese Türme im Vergleich zu bestehenden Optionen schneller zu bauen, stärker und im Brandfall überraschenderweise sicherer sind. Es können jedoch ihre grünen Referenzen sein, die die zunehmende Beliebtheit von Holz in den letzten Jahren erklären.

Der Bau und Betrieb von Gebäuden macht aus 40% des weltweiten Energieverbrauchsund ungefähr ein Drittel der Treibhausgasemissionen. Während Beton eine große Menge Kohlenstoff abgibt, absorbieren Bäume diesen stattdessen während ihres gesamten Lebens.

Wenn diese Bäume dann zu Massivholz verarbeitet werden, wird dieser Kohlenstoff "eingeschlossen" oder gebunden, anstatt beim Absterben des Baumes in die Atmosphäre zurückzukehren. Studien legen nahe, dass 1 Kubikmeter Holz gespeichert werden kann mehr als eine Tonne von Kohlendioxid.

Die Entwickler von Milwaukees Ascent Apartmentkomplex zum Beispiel Anspruch Die Verwendung von Holz entspricht der Entnahme von 2.100 Autos von der Straße.

"Bäume speichern Kohlenstoff. Wenn Sie sie also im richtigen Alter ernten, wenn sie nicht viel mehr aufnehmen oder weiter wachsen können, ist es eine bessere Lösung, sie als Baumaterial zu verwenden", sagte Elgsaas und fügte hinzu, dass Gebäude vorhanden sind Mit Blick auf Langlebigkeit könnten sie den Kohlenstoff über Generationen hinweg aus der Atmosphäre fernhalten. "Es verlängert die Lebensdauer der Bäume (bevor sie sich zersetzen) um vielleicht 100 oder 200 Jahre, wenn es richtig gemacht wird."

Brettsperrholz wird seit den 1990er Jahren in europäischen Ländern wie Deutschland und Österreich für Flachbauten verwendet, und die ökologischen Vorteile der Verwendung von Massivholz sind seit langem bekannt.

Warum also der jüngste Anstieg des Interesses?

Laut dem Architekten Michael Green, einem langjährigen Verfechter und Designer von Holzgebäuden, laufen "im Moment eine ganze Reihe von Dingen zusammen". Aber seit seinem 2013 Ted Talk, in dem er eine bevorstehende "Revolution" im Holzbau voraussagte, gab es eine besonders bedeutende Verschiebung: die Kosten.

Mit zunehmender Verbreitung von Massivholz werden immer mehr CLT-Fabriken gebaut und Skaleneffekte senken die Preise.

"Es gibt mehr Wissen auf dem Markt, mehr Wettbewerb, mehr Lieferketten … Zum Zeitpunkt meines Ted-Gesprächs gab es keine echte Infrastruktur", sagte Green am Telefon. "Inkrementell sinken die Kosten, da mehr Wettbewerb herrscht."

Der Preis war immer "eine Barriere" gewesen, sagte Green. Nehmen Sie das 10-stöckige Design von SHoP Architects, das einen Regierungswettbewerb für die Besetzung eines Standorts im New Yorker Stadtteil Chelsea gewonnen hat, der jedoch aufgrund von fallen gelassen wurde Sorgen über seine Marktdurchführbarkeit. Oder Framework, ein ehrgeiziger, 148 Fuß hoher Holzturm in Portland, Oregon, der zuvor der höchste Holzturm der USA sein sollte abgebrochen aus Kostengründen im letzten Jahr.

Die Kosten für Brettsperrholz sind jedoch in den letzten Jahren gesunken und liegen nun "auf dem Niveau" traditioneller Materialien, sagte Green. Ebenso berichtete Elgsaas, dass der Entwickler hinter dem norwegischen Mjøstårnet-Turm die endgültige Summe als "ungefähr gleich" wie eine Stahl- und Betonalternative ansah.

Forscher der australischen Universität von New South Wales (UNSW) haben kürzlich eine abgeschlossen 18-monatiges Studium Vergleich eines hohen Holzgebäudes mit einem Beton- und Stahläquivalent. Laut Philip Oldfield, einem außerordentlichen Professor an der Fakultät für gebaute Umwelt der Universität, zeigten die Ergebnisse, dass die Herstellung des Holzgebäudes im Hinblick auf die Materialkosten geringfügig teurer bleibt.

Einsparungen können aber auch auf andere Weise erzielt werden, sagte er in einem Telefoninterview. Insbesondere die Fähigkeit, Holzkomponenten vorzufertigen oder werksseitig herzustellen, führt dazu, dass andere Baukosten sinken können.

"Wenn Sie es schneller machen und das Gebäude schneller öffnen können, müssen Sie das Geld nicht so lange ausleihen und können schneller eine Kapitalrendite erzielen", sagte Oldfield, der auch das Buch "The Sustainable Tall Building" von 2019 verfasste: Ein Design-Primer, der hinzufügt: "Wir stellen fest, dass das Fahren von Holz weniger die Vorteile für die Nachhaltigkeit als vielmehr den Nutzen für die Auftragnehmer und Kunden ist."

Für Green wird der eigentliche Wendepunkt nicht kommen, wenn Holz genauso billig ist – sondern wenn es billiger ist.

"Wir sind nicht an dem Punkt angelangt, an dem (Holz) billiger ist", sagte er. "Und wir wollen, dass es billiger wird, denn letztendlich regiert das die gesamte Branche – die billigste Lösung.

"Wir müssen den Klimawandel lösen, indem wir die Dinge erschwinglicher machen und nicht indem wir die Leute bitten, ihn aufzusaugen und mehr zu bezahlen, weil er nicht funktioniert."

Designer wie Green wagen es jetzt, groß zu träumen. Zusammen mit Sidewalk Labs, einem Unternehmen der Google-Muttergesellschaft Alphabet, hat der kanadische Architekt vorgeschlagen, a Flussgegend in Toronto mit rund einem Dutzend Holzgebäuden zwischen 10 und 35 Stockwerken.

An anderer Stelle hat das britische Unternehmen PLP Architecture Vorschläge für drei hölzerne Wolkenkratzer erstellt, darunter a 984 Fuß hoher Turm im Herzen von London. Das japanische Unternehmen Sumitomo Forestry plant 600 Milliarden Yen (5,6 Milliarden US-Dollar) für den Bau eines 1.148 Fuß hoher hölzerner Wolkenkratzer im Jahr 2041 anlässlich seines 350. Jahrestages.

Während diese Architekten eindeutig an das strukturelle Potenzial von Massivholz glauben, bleiben sehr praktische Hindernisse für die Realisierung solcher Projekte bestehen: Bauvorschriften.

Das neueste Update Nach dem International Building Code (IBC), den viele Länder und US-Bundesstaaten als Basismodell für ihre eigenen Vorschriften verwenden, können Holzgebäude erstmals auf 18 Stockwerke angehoben werden. Die Entscheidung ist insofern von Bedeutung, als Oregon vor 2018 wurde der erste US-Bundesstaat Um 18-stöckige Holzgebäude zuzulassen, erlaubte nirgendwo in Amerika etwas mehr als sechs.

Die Änderungen werden 2021 in Kraft treten – obwohl sie nur beratend sind. In einigen Ländern, wie beispielsweise in Norwegen, gelten bereits strengere Höhenbeschränkungen, während in anderen Ländern und US-Bundesstaaten möglicherweise strengere Bauvorschriften als in der IBC festgelegt gelten.

Und es gibt nur begrenzte Daten darüber, wie große Holztürme langfristig auf eine Vielzahl von Risiken reagieren werden, von extremem Wetter über Termiten bis hin zu Feuchtigkeit.

Die umstrittenste Frage bleibt die Brandgefahr. Die National Association of State Fire Marshals beispielsweise lehnte die jüngste Aktualisierung des International Building Code ab. Zitieren unter anderem ein Mangel an erforderlichen Brandprüfungen. In einer Erklärung sagte die Organisation, die Änderungen seien eher das Ergebnis "professioneller Beurteilung" als der Wissenschaft, und fügte hinzu, dass das Zulassen größerer Holzkonstruktionen "ohne ordnungsgemäße Prüfung und Begründung" "verfrüht sei und die Umgebung zur Brandbekämpfung erheblich beeinträchtigen würde".

Die Betonindustrie war auch ein lautstarker Kritiker. Gemäß Mit Kraft bauenBrettsperrholz, eine US-amerikanische Koalition der National Ready Mixed Concrete Association, ist "ein unbewiesenes Material, das insbesondere im Hochhausbau ein großes Brandrisiko darstellt". Zusätzlich zu den Bedenken hinsichtlich der Entwaldung sind Sprinkler nicht in der Lage, die Ausbreitung von Flammen in Holzgebäuden zu verhindern. Es zitiert auch Forschung Dies deutet darauf hin, dass freiliegende CLT-Platten zu einem "erneuten Aufflackern und erneuten Wachstum" von Bränden führen können.

Befürworter von Massivholz behaupten jedoch, dass es nicht nur sicher ist, sondern auch vorzuziehen ist, da Holz vorhersehbarer brennt.

Studien haben auch gezeigt, dass ein sieben Zoll dicker CLT-Boden eine hat Feuerwiderstand von zwei StundenDas Forstministerium des US-Landwirtschaftsministeriums sagt, dass "Bedenken hinsichtlich des Brandverhaltens von Holzgebäuden ausgeräumt und zu neuen Höhen geführt werden". Stahl hingegen neige zum plötzlichen Zusammenbruch, sagte Elgsaas. Bei bestimmten Temperaturen kann es "seine Tragfähigkeit verlieren und sich in Spaghetti verwandeln".

Grün vergleicht Massivholz mit einem großen Baumstamm am Lagerfeuer – es fängt nicht sofort Licht ein und brennt langsam, wenn es es tut.

"Wenn Sie Feuerwehrleute bei einem großen katastrophalen Brand im Allgemeinen bitten, in ein schweres Holzgebäude im Vergleich zu einem Stahlgebäude zu gehen, gehen sie viel lieber in (das erstere)", sagte er. "Denn obwohl die Balken verkohlt sind, können sie schnell erkennen, wie viel Saibling und damit wie viel Holz übrig ist."

Laut Elgsaas bleiben die Vorschriften stets hinter der Technologie zurück, und jeder fertiggestellte Turm trägt dazu bei, Bedenken hinsichtlich Wirksamkeit und Sicherheit auszuräumen.

"Je mehr Gebäude wir sehen, die das Limit überschreiten, desto einfacher wird es, neue Bauvorschriften vorzuschlagen und die Messlatte für das, was möglich ist, höher zu legen", sagte er.

Mit Verschiebungen in der Regulierung wird sich die kulturelle Einstellung gegenüber Holz verändern, argumentiert Green. Während die Umstellung auf Holzarchitektur die grundlegendste Veränderung in der Art und Weise darstellen könnte, wie wir Wolkenkratzer seit dem frühen 20. Jahrhundert bauen, ist sie an Orten mit langer Tradition von Holzgebäuden wie Nordeuropa oder Nordamerika möglicherweise weniger eine Revolution als vielmehr eine Renaissance .

"Früher haben wir in Nordamerika und auf der ganzen Welt große, riesige Holzgebäude gebaut, aber wir haben wirklich aufgehört, als Beton entstand", erklärte Green und fügte hinzu, dass Großstadtbrände die Begeisterung für das Material dämpften. In den 1840er Jahren, dem Jahrzehnt, in dem Stahlbeton erfunden wurde, wurden New York, Pittsburgh, St. Louis und Toronto von Flammen zerstört, die sich schnell in dicht gepackten Holzrahmengebäuden ausbreiteten.

"Es gab einige Großstadtbrände, und natürlich sagten wir: 'Nun, lasst uns nicht mehr mit brennbaren Materialien bauen' (…) Wir wussten, dass wir diese großen Gebäude bauen können, aber wir haben einfach aufgehört, darüber zu reden."

In hypermodernen Städten mit wenig Geschichte des Bauens mit Holz, wie beispielsweise Shenzhen oder Dubai, kann die Begeisterung für seine Rückkehr begrenzt sein. Die überzeugenden Entwickler und Architekten, so Green, sollten sich um die Designvorteile von Holz drehen.

"Die Auffrischung der Vorstellungen davon, was Modernität ist, welche Formen sein sollten, was Menschen komfortabler macht und was die Raumqualität verbessert, muss mit menschlichen Problemen in Verbindung gebracht werden – sich weniger gestresst fühlen, gesünder sein, produktiver sein, lernen schneller ", sagte er. "Dies müssen die bestimmenden Prinzipien für gutes Design sein."

Untersuchungen haben gezeigt, dass das Leben in organischen Umgebungen eine Reihe von gesundheitlichen Vorteilen haben kann. EIN Österreichische Studie 2010So wurde beispielsweise festgestellt, dass Schüler in Holzklassenzimmern entspannter waren und besser schliefen als Schüler in Räumen, die aus traditionellen Materialien gebaut wurden.

Elgsaas bestätigt auch die psychologischen Vorteile von Holz. Er beschreibt die freiliegenden Holzsäulen von Mjøstårnet mit ihrem organischen Aussehen und den unterschiedlichen Masermustern als solche, die einen bestimmten Charakter besitzen, den einheitlicher Beton einfach nicht erreichen kann.

"Die Menschen, die dort leben, bleiben und arbeiten, sagen, dass es sich in gewisser Weise viel sauberer anfühlt", sagte er.

Trotz wachsender Begeisterung für Holzhochhäuser bleiben langfristige ökologische Herausforderungen bestehen. Zum einen müssen die verwendeten Bäume aus nachhaltigen Wäldern stammen, wenn Massivholz seine angeblichen CO2-Einsparungen erzielen soll, sagte Oldfield von der UNSW.

"Wenn CLT in den nächsten 30 Jahren ein wichtiger Baustoff für uns sein soll, müssen wir jetzt mit dem Pflanzen der Bäume beginnen", fügte er hinzu. "Wir haben uns angesehen, wie viel Holz wir benötigen würden, wenn bis 2050 beispielsweise 30% der Neubauten aus CLT bestehen würden – und wir sprechen über den Anbau eines brandneuen Waldes von 100 mal 100 Kilometern.

"Und es gibt große Fragen, ob man überhaupt solche Wälder bauen sollte, da es sich um Monokulturen handelt, während natürliche Wälder eine biologische Vielfalt aufweisen."

Oldfields Forschung wirft auch eine andere langfristige Frage auf, die angegangen werden muss: Was passiert mit dem gebundenen Kohlenstoff, wenn das Gebäude schließlich abgerissen wird, selbst wenn es Jahrzehnte oder Jahrhunderte später ist? Und negiert dies in erster Linie die Vorteile der Verwendung des Materials?

"Wenn Sie die Holzelemente begraben und sie sich zersetzen – oder wenn Sie das Gebäude am Ende seiner Lebensdauer verbrennen -, leiten Sie dieses Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre", sagte er.

Die Beantwortung dieser Fragen ist für die kommenden Jahre und Jahrzehnte vorgesehen. Derzeit scheinen jedoch kostenscheue Entwickler die vielen Möglichkeiten des Materials in Betracht zu ziehen. Der Architekt Elgsaas sagte, Holz habe sich als am besten für Mjøstårnet erwiesen – aber er ist offen dafür, wie die Wolkenkratzer der Zukunft gebaut werden könnten.

"Ich bin nicht auf der Seite – ich bin nicht für Holz oder Beton", sagte er. "Ich denke, es ist wichtig, dass wir das richtige Material für den richtigen Job verwenden."