Flexibel in alle Richtungen

Das derzeit noch im Bau befindliche Hamburg-Haus für die Weltausstellung 2010 in Shanghai wird das erste zertifizierte Passivhaus in China. Die in BS-Holz ausgeführten Pfosten-Riegel-Konstruktionen der Glasfassaden haben Architekten, Fensterbauer und Verbindungsmittelhersteller im Detail gefordert.

Unter dem Motto „Eine bessere Stadt, ein besseres Leben“ findet die Weltausstellung Expo 2010 von Anfang Mai bis Ende Oktober 2010 in Shanghai statt und bringt den Bedarf nach neuen Konzepten für eine lebenswerte Stadt der Zukunft zum Ausdruck. Hamburg darf dort als einzige deutsche Stadt neben elf anderen seine Lösungen für nachhaltiges Bauen und Stadtentwicklung präsentieren.
Beworben hat sich die Stadt an der Elbe mit einem energieeffizienten Bürogebäude in Passivhausbauweise. Vorbild dafür war ein bereits realisiertes Referenzgebäude. Es steht in Ham¬burgs neuem Stadtteil HafenCity. Typisch sind hier die weit über die Hafenbecken auskragenden Gebäudeteile, die auch das Hamburg-Haus in Shanghai charakterisieren. Gebaut wurde es nach den Plänen des Architekturbüros Dittert & Reumschüssel in Kooperation mit den Architekten des Referenzgebäudes Spengler und Wiescholek. Mit ihm wird das erste, nach deutschem Standard geplante und vom Passivhausinstitut Darmstadt zertifizierte Passivhaus in China errichtet. Hochwertige Dämmung der Gebäudehülle, Vermeidung von konstruktiven Wärmebrücken in Planung und Bauausführung sowie die luftdichte Ausführung aller Bauteilanschlüsse bilden die Grundlage dafür. Ein Generalunternehmer aus Shanghai hat es überwiegend mit chinesischen Bauprodukten realisiert. Nur die passivhauszertifizierten Glasfassaden mit Pfosten-Riegel-Konstruktion sowie weitere passivhauszertifizierte Fenster wurden aus Deutschland importiert und der Einbau von deutschen Fachunternehmen begleitet.

Passivhaustauglich trotz vieler großer Glasflächen
Das Hamburg-Haus ist als massives Gebäude in Stahl und Stahlbeton ausgeführt. Für die großzügigen Glasfassaden wählten die Architekten eine Pfosten-Riegel-Konstruktion aus BS-Holz. Da gerade bei Passivhäusern der Fensterflächenanteil eine wesentlichen Einfluss auf die Energiekennzahl des Gebäudes hat, spielen die Art der Verglasung, die Übergänge und Anschlüsse an die Pfosten-Riegel-Konstruktion sowie an die massiven Außenwände eine besonders große Rolle. Mit der Wahl einer Dreischeibenverglasung mit Argonfüllung (Uw-Wert: 0,70 W/(m²K), g-Wert (Energiedurchlass von außen nach innen): 32 %) und einem Montagesystem für die Glasscheiben auf den Pfosten-Riegel-Konstruktionen, das ebenfalls vom Passivhausinstitut Darmstadt zertifiziert wurde, stand einer passivhaustauglichen Glasfassade nichts im Wege.

Verbindungsmittel im Riegel müssen exzentrische Glaslasten aufnehmen
Pfosten-Riegel-Verbindungen haben bei Holz-Glas-Fassaden immer sehr hohe Anforderungen zu erfüllen. Denn die vor der Holzkonstruktion liegenden Glaslasten erzeugen Torsionskräfte im Riegel, die von entsprechend belastbaren Profilen sicher in die Konstruktion eingeleitet werden müssen. Zwar gehören zu dem für das Hamburg-Haus gewählten Montagesystem auch entsprechende Pfosten-Riegel-Verbinder, die diese Anforderungen erfüllen würden. Sie konnten hier für die Glasfassaden aber aus folgenden Gründen nicht verwendet werden: Stahltragwerke aus V-Stützen durchziehen die transparenten Bereiche und haben neben ihrer statischen auch eine gestaltende Funktion: Sie liegen direkt hinter der Glasfassade und die Pfosten-Riegel-Konstruktionen sollten so angeordnet sein, dass die Pfosten die V-Stützen halbieren, woraus sich ein besonders schönes, geometrisches Muster ergibt. Montagetechnisch hatte das jedoch zur Folge, dass die Riegel nach dem Stellen der Pfosten nur noch von außen eingeschoben werden konnten, statt wie üblich von innen. Diese Montagevariante sieht das eingesetzte Montagesystem jedoch so nicht vor. Eine Alternativlösung musste her. So wandte sich das Fensterbauunternehmen Menck, das den Abbund und die Montage aller Holzquerschnitte für die Pfosten-Riegel-Konstruktion durchführte, mit diesem Problem an den Verbindungsmittelhersteller Knapp und fragte dort nach Rat. Knapp konnte eine passende Lösung mit dem bauaufsichtlich zugelassenen Ricon®-Verbinder anbieten und lieferte auch gleich konkrete Vorschläge in Form von Zeichnungen und statischen Berechnungen. Da sich das Variationspotenzial der Anschlussmöglichkeiten mit den Ricon®-Verbindern insgesamt als sehr groß erwies, war die Entscheidung schnell getroffen. So erforderte u. a. die vor- und zurückspringende Glasfassade der Nordwestseite (Visualisierung am Tag) viele Anschlussvarianten und Sonderlösungen für die Pfosten und Riegel, die sich alle mit dem Ricon®-Verbinder bewerkstelligen ließen.

Wenig Aufwand für die Montage der hochtragfähigen Verbinder
Zum Einlegen bzw. Aufschrauben der beiden baugleichen Trägerplatten des Ricon®-Verbinders waren nur Ausfräsungen in den Pfosten und Bohrungen in den Riegeln notwendig. Hier wurden sie mit selbstbohrenden Vollgewindeschrauben befestigt. Schwalbenschwanzförmige Ausprägungen der Trägerplatten sorgen dafür, dass die Halteschrauben beim Einschieben der Riegel sicher in die endgültige Position gleiten. Dabei richten sie sich automatisch flächenbündig aus und erreichen einen Riegelanpressdruck über die gesamte Tiefe. So ließen sich nun bei der Vor-Ort-Montage sowohl die Riegel von außen nach innen einschieben (siehe Bild 7) und die hohen Glaslasten der 3-Scheiben-ESG-Verglasung von den Riegeln sicher in die Pfosten übertragen.

Nur ein Querschnitt für alle Pfosten und Riegel gewünscht
Die Architekten wünschten natürlich überall die Verwendung gleicher Querschnitte (b/h = 56 mm x 200 mm), weshalb manche Pfosten dort, wo große Kräfte wirken, Stahlverstärkungen erhielten.
So ergeben sich beispielsweise hohe Windlasten auf die Rand- und Eckbereiche der verspringenden Glasfassade auf der Nordwestseite, so dass die Ecken als Sonderkonstruktionen ausgebildet und Y-förmige Stahlschwerter in die Eckpfosten zur Stabilisierung eingelegt werden mussten. In den Randbereichen erhielten die Pfosten der Länge nach eingefräste Schlitze von etwa einem Drittel der Pfostendicke für Stahlstege. Knapp konnte auch hierfür eine Lösung anbieten.

Dämmkerne und Dichtbänder sorgen für Passivhaustauglichkeit
Die abgebundenen Pfosten und Riegel wurden im Werk – soweit das die Abmessungen der zu verschiffenden Container erlaubten – zu Rahmenteilen vormontiert, samt Grundprofilen, Innendichtungen und Glasträgern. Auf der Baustelle mussten sie dann nur noch gekoppelt, verglast und mit umlaufenden Pressleisten sowie eingepassten EPDM-Dichtbändern versehen werden.Dass die Fassade schließlich auch passivhaustauglich ist liegt neben den Dichtbändern an dem Montagesystem. Es hat einen in den Profilen integrierten Dämmkern, den so genannten Isobloc. Er fungiert als thermisches Trennmodul und verhindert Wärmebrücken.

Richtig einpacken für die Reise
Die Rahmen-Elemente mussten für die Verschiffung in Containern vor allem atmungsaktiv verpackt werden. Eine farblose Grundierung sorgte dafür, dass sich die Fasern nicht aufstellen, wenn die Container auf ihrer Reise in die Hafenstadt Shanghai vier Klimazonen passieren. Die Elemente wurden nur gegen Kippen gesichert. Wichtig war, dass kein Bauteil flach auf dem Containerboden liegt, falls Schwitzwasser entsteht.

Planen ohne Aufmaß für die andere Seite der Welt
Die Koordinierung der Planung und Ausführung über die halbe Erdkugel hinweg stellte für Menck eine große Herausforderung dar. Denn ein Aufmaß vor Ort für die Vorfertigung im Werk war natürlich nicht möglich. So ließen sich auch die erforderlichen Toleranzen nur schwer einschätzen. Die Planung der zu fertigenden Pfosten-Riegel-Fassade konnte daher nur auf der Basis von Zeichnungen erfolgen, weshalb die Architekten für die Fassadenelemente dort, wo sie an die Außenwände anschließen, einen flexiblen Bereich vorgesehen haben, der eventuelle Rohbautoleranzen vor Ort ausgleichen kann.

Das Passivhaus, ein Zukunftsmodell für China
Die passivhauszertifizierte Glasfassade liegt in der Dämmebene der Gebäudehülle, so dass die Dämmebene nirgendwo unterbrochen ist. Ein Blower-Door-Test hat zum Schluss die Luftdichtheit des Gebäudes überprüft.
Das Hamburg-Haus soll entsprechend den Zielen des nachhaltigen Bauens auch nach der Expo weiter genutzt werden. Aufgrund bereits erlassener Gesetze müssen die Gebäude in China energiesparend gebaut werden, so dass das neue Passivhaus bereits während seiner Bauphase großes Interesse bei Investoren und Fachleuten in China erfahren hat und erfährt. Es bietet ihnen eine wichtige Gelegenheit, energiesparendes Bauen im Detail kennen zu lernen. Die Öko-Dependance kostet insgesamt vier Millionen Euro. Die Stadt Hamburg und die Expo Shanghai, Urban Best Practice Area (UBPA), tragen die Kosten jeweils zur Hälfte. Das Hamburg-Haus war für alle eine interessante Erfahrung und eine große Bereicherung. Sie würden es alle noch einmal bauen. Dipl.-Ing. (FH) Susanne Jacob-Freitag, Karlsruhe