Entwicklung neuer architektonischer, tragwerks- und

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1 Abschlussbericht zum Projekt Entwicklung neuer architektonischer, tragwerks- und brandschutztechnischer Lösungen zur Realisierung von geschossigen Wohngebäuden Phase 1: Untersuchung der besonderen Pianungsaspekte Antragsteller: Kaden Klingbeil Architekten / Kaden + Partner Architekten Esmarchstraße 3, Berlin gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) Autoren: Architektur: Tom Kaden Markus Lager Roland Busch Fabio Verber Bereich Tragwerksplanung Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Winter Andre Badsteiber Melf Sutter Bereich Brandschutz: Dr. Dirk Kruse Yvonne Reinmüller Bereich Wärmeschutz Kai Razinger Bereich Schallschutz Enrico Ziegler Feuchtschutz Datum:

2 prinzipielle prinzipielle Projektbericht: Seite 2 von 156 Inhaltsverzeichnis 1 Zusammenfassung 11 2 Einleitung, Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Definition des Begriffes Hochhaus" aus der Literatur Das Projekt E Aufstellung der Bauleitplanung zur Einrichtung des Planrechts Entwicklung von Wohnungsgrundrissen, mit Eignung für Holzhochhäuser Möglichkeiten von innen sichtbaren Holzoberflächen als zentrales Merkmal des Gebäudes Entwicklung von Leitdetails zur frühzeitigen Klärung der Genehmigungsfähigkeit Mögliche Bauweisen unter Verwendung von Holz und Holzwerkstoffen Massivholzbau Massivholzbauweise: Skelettbauweise: Kastenelemente: Holzrahmenbauweise: Hybrid-Systeme Holzbau-Mischsysteme Intermaterielle Mischsysteme Holz-Stahl-Mischsysteme Auswahl eines optimalen Systems 21 3 Allgemeine Besonderheiten des Hochhausbaus Definition Hochhaus" im Bauordnungsrecht Grundsätzliche Anforderungen an Hochhäuser Anwendungsbereich Erschließung für die Feuerwehr Bauteile 23 4 Tragwerksplanung Einleitung Prinzipielle Tragwerkskonzepte Vertikale Lastabtragung - Lösungen horizontale Lastabtragung - Lösungen Treppenhaus 28

3 Seite 3 von Modellierung Grundrissfestlegung Geometrie (und Tragwerkskonzept) Lastannahmen Eigenlasten(G) Nutz- und Schneelasten (Q) Windlast (Wx und Wy) Einwirkungskombinationen Bauteile Berücksichtigung der Verbindungsmittel Implementierung von Brettsperrholz in Finite Elemente Schwingungs- und Verformungsverhalten Verformungsverhalten Schwingungsverhalten Eigen- und Erregerfrequenzen Schwingungsanfälligkeit Behaglichkeit 50 5 Analyse der Einflussparameter Ausgangsmodell Stützen Werkstoff Querschnittsabmessungen Stützenstoß Wände Wandstärken Annahme Schubmodul Verbindungsmittel Anzahl der Verbindungsmittel Detailausführung/ Modellierung Analyse des Schwingungsverhaltens Überprüfung Schwingungsanfälligkeit nach DIN EN , NA.C Überprüfung der Behaglichkeit Zusammenfassung Tragwerksplanung Einfluss der einzelnen Konstruktionselemente Schwingungsverhalten 66

4 Seite 4 von Brandschutz Allgemeine Bemerkungen Allgemeine Anforderungen an den Brandschutz im Hochhausbau Definition der bauordnungsrechtlichen Schutzziele und des erforderlichen Schutzniveaus für Hochhäuser Grundkonzeption und Brandschutzsystematik der M-HFHHolzR Beurteilung des Brandrisikos in Verbindung mit Holzbauteilen Grundsätzliche Risiken und Lösungsansätze Spezifische Risiken aus der Bauweise Hochhaus Grundsatzanforderungen versus geplanter Holzbauweise Auswahl einer Anlage nach Bewertungskriterien Weiterentwicklung von Holzbauteilen Erweiterte Kapselung Bauteile mit selbstverlöschenden Eigenschaften Grundlagen eines Brandschutzkonzepts Abgeleiteter Forschungsbedarf 87 7 Wärmeschutz Einleitung Anforderungen an den Wärmeschutz Eingabeparameter und Ansätze der Wärmebedarfsberechnung nach EnEV Berechnungsverfahren Berechnungsergebnisse KfW-Ergebnisse Zusammenfassung Wärmeschutz 92 8 Schallschutz Entwicklung der Schallschutzprognose für den Holzbau Stand der Forschung und Entwicklung als Grundlage zu Schallschutzprognose für den Holzbau Ergebnisse des Forschungsvorhabens Anwendung der Forschungsergebnisse Anforderungen an den Schallschutz Höreindruck im gestörten Raum Schallschutztechnische Nachweise Nachweis von Trennwänden in Massivholzbauweise 99

5 Seite 5 von Nachweis von HBV-Decken mit Massivholzelement als Wohnungstrenndecke (Geschossdecke) Fußboden Wasserinstallationen und haustechnische Anlagen Zusammenfassung Schallschutz Nutzung von Entkopplungssystemen Feuchteschutz Äußerer Feuchteschutz Anforderungen an den Witterungsschutz Besondere Anforderungen an vorgehängte hinterlüftete Fassaden Brandschutz für vorgehängte hinterlüftete Fassaden Wärmedämm-Verbundsysteme WDVS für den Hochhausbau Auswahl geeigneter Fassadensysteme und -konstruktionen zur Sicherstellung des ausreichenden äußeren Feuchteschutzes Zusammenfassung Fassadensysteme Innerer Feuchteschutz Einfluss des Windsogs auf die konvektive Feuchtebeanspruchung von Holzbauteilen Methodik und Ansätze der hygrothermischen Berechnung Feuchteeintrag Berechnungsgrundlagen Allgemeines Klimadaten Bautailaufbauten Wandaufbauten Dachaufbauten Loggia-Decken Beurteilung der Berechnungsergebnisse Berechnungsergebnisse Wandbauteile Dachbauteile Loggia-Decke Zusammenfassung Feuchteschutz Luftdichtheit Leitdetails 152