Gestern Uhren, heute Wohnungen

Umbau einer ehemaligen Uhrenfabrik in Schwenningen zum Wohngebäude

Eine generationsübergreifende Quartiersentwicklung verwandelte das denkmalgeschützte Hauptgebäude einer ehemaligen Uhrenfabrik in ein Wohngebäude. Im Zuge der Sanierung wurde auch der durch einen Brand teilweise zerstörte historische Dachstuhl wieder aufgebaut und ertüchtigt.

Als im Juli 2017 ein Feuer zwei Drittel des Dachbodens eines aus dem Jahr 1913 stammenden Hauses an der Gartenstraße 6 in Schwenningen vernichtete, brannte es auch ein Loch in die Geschichte der Stadt. Das Eckgebäude war ein Bestandteil der ehemaligen Uhrenfabrik Emes gewesen, die nach 121 Jahren Geschichte im Jahr 2000 Konkurs angemeldet hatte. Zwei Jahre nach dem Brand ließ der neue Eigentümer, die auf die Entwicklung und den Bau von Pflegeimmobilien spezialisierte Carestone Group, die angrenzenden Firmengebäude abreißen. An ihrer Stelle errichtete sie einen Pflegecampus für Seniorinnen und Senioren. Das Eckhaus wurde aufgrund seiner Bedeutung für das Stadtbild von Schwenningen und für den Industriebau vor dem Ersten Weltkrieg unter Denkmalschutz gestellt. Nun wurde es zu einem Wohnkomplex mit 19 Zwei- bis Drei-Zimmer-Wohnungen umgebaut.

Bestandsaufnahme und Planung

Die Basis für die Umnutzung bildete eine genaue Bestandsaufnahme mit anschließender Dokumentation, dazu Bestandspläne, Fotos und ein detailliertes Aufmaß, um den größtenteils zerstörten Dachstuhl detailgetreu rekonstruieren zu können. Durch den Brand war so vieles zerstört worden oder hatte seine Form verloren, dass sich der Zustand vor der Sanierung mit dem Ursprungszustand und dem gewünschten Endzustand nur schwer in Einklang bringen ließ. Mit Hilfe verschiedener Softwarelösungen und Virtual Reality wurde das Dach daher vor der Neuplanung zunächst in 3D planerisch rekonstruiert.

In dem von Entwurfsverfasser Konrad Käfer vor 121 Jahren als Holzkonstruktion mit liegenden Stuhlgefügen geplanten Dach „waren alle Herausforderungen versammelt, die ein Dach überhaupt haben kann“, sagt Uwe Lauffer, der als Inhaber und Geschäftsführer von Holzbau Lauffer mit den Zimmererarbeiten des Bauvorhabens beauftragt war. „Satteldach, Walmdach, Pultdach mit anschließender Walmdachgaube, Rundgaube, Spitzgaube, Loggien, ein Gratsparren, der auf der Mittelpfette aufliegt und über einen anderen Gratsparren hinweg läuft, zwei Loggien und der höhenversetzte Dachstuhl des angrenzenden Treppenhauses: Dieser Dachstuhl war wie 1000 Dächer in einem“, sagt Lauffer und lacht. Darüber hinaus gipfelte das 40 Grad geneigte Walmdach in einer Raumhöhe von 10 m zwischen der obersten Geschossdecke und der Oberkante des Firsts und lagerte zudem auf einem mehr als 15 m langen Gratsparren aus Vollholz auf.

Wiederaufbau: historisch und neu vereint

„Die Hauptherausforderung der Dachstuhlsanierung bestand jedoch im Abgleich zwischen der historischen Bestandskonstruktion und dem Neubau“, verrät Torsten Rebbereh, der als Architekt die Planung und Bauleitung des Bauvorhabens verantwortete. So sollte die noch erhaltenswerte Bestandskonstruktion des Daches saniert und ertüchtigt werden, während der zerstörte oder nicht mehr reparable Teil des Daches erneuert werden musste. Die neuen Bauteile mussten die historische Konstruktion 1:1 nachahmen und so konzipiert werden, dass das Ergebnis mit dem alten Dach eine Ebene bildet. Gleichzeitig musste der Neubautrakt sämtlichen Erfordernissen unserer Zeit und des Prüfstatikers genügen, erklärt Rebbereh: „Wo im alten Dach eine Schraube genügte, mussten im neuen Bereich entsprechend der heutigen Normen fünf oder zehn eingebaut werden.“ Und nicht nur das. Der gesamte Aufbau musste aufgrund der heutigen, statischen Anforderungen anders werden: höher, belastbarer, besser ausgesteift. Nach dem Rückbau des kompletten Dachstuhls bis auf die oberste Geschossdecke arbeiteten die Zimmerer und Restauratoren zunächst die erhaltenswürdigen Bauteile auf und erneuerten den Rest nach historischem Vorbild, bevor der Dachstuhl wieder aufgerichtet wurde. Die neuen Bauteile wurden weitgehend vorgefertigt, wobei viele Details aufgrund der komplizierten Anschlüsse direkt vor Ort abgebunden wurden – im Anschluss wurden sie an die beiden verbliebenen Achsen ­passgenau angeschlossen. Sämtliche Verbindungen wurden entsprechend den Anforderungen des Tragwerksplaners zimmermannsmäßig ausgeführt und mit Verschraubungen und Dübeln befestigt. Neben Konstruktionsvollholz kam im neuen Dach auch Brettschichtholz zum Einsatz, zum Beispiel für den über 15 m langen Gratsparren. Ergänzt wurde der nun zeitgemäße Dachaufbau durch 20 cm hohe Sparren, Zwischensparrendämmung aus Mineralwolle, diffusionsoffene Unterspannbahn, Konterlattung, Lattung und Biberschwanzdeckung sowie eine Dampfbremse und Gipskartonplatten auf Lattung im Innenbereich.

Holz-Beton-Verbunddecke unterstützt Dachtragwerk

Die Grundlage der Ursprungskonstruktion, ein liegender Dachstuhl, erwies sich als zu schwach für die heutigen statischen Anforderungen. Um dies auszugleichen, mussten die auf genieteten Stahlunterzügen und -stützen aufgelagerten Holzbalkendecken über dem zweiten und dem dritten Obergeschoss tragwerkstechnisch ertüchtigt werden. Dabei galt es, Denkmalschutzauflagen zu berücksichtigen und sowohl die Stahlkonstruktion als auch die Deckenbalken und die Bestandsschalung zu erhalten. Die neue Konstruktion sollte zudem F 90 erfüllen, den Schallschutz zwischen den Etagen verbessern und die Horizontalaussteifung des Gebäudes optimieren.

Als Lösung für all diese Herausforderung bot sich ein Holz-Beton-Verbund-System (HBV) an. Nachdem in den einzelnen Geschossen nach dem Rückbau keine Längs- und Querwände mehr standen, sondern lediglich ein paar Stützen, die in der Unterzugsachse positioniert waren, ließ sich die HBV-Konstruktion nicht nur einfach realisieren. Sie ermöglicht in Kombination mit der Bestandsschalung auch eine Plattenbalkenstruktur, die zur horizontalen Aussteifung des Gesamttragwerks beiträgt. Zudem optimiert sie nicht nur die Steifigkeit der Konstruktion, sondern auch das Schwingungsverhalten der zum Teil über 6 m weit spannenden Decken.

„Weil nur Elascon den Heißnachweis nach Eurocode 5-1,2, Anhang B, mittels FEM (Finite Elemente Methode) realisieren konnte und die räumliche Biegesteifigkeit des gesamten HBV System mittels „Easycon FEM 3 D“ wirklichkeitsnah abgebildet werden konnte, fiel die Wahl schließlich auf unser HBV-System“, erzählt Holger Rupprecht, Geschäftsführer der Elascon GmbH. Das Unternehmen lieferte auch nach ETA 200441 zugelassene „TFuse“ Kopfbolzen, mit denen einzelne Stahlbauteile der Bestandsdecken tragwerkstechnisch ertüchtigt werden konnten.

Baufortschritt vom Rückbau bis zur Fertigstellung

Im Sinne eines reibungslosen Bauablaufs wurden die Bestandsbalken über dem Unterzug in beiden Geschossen zunächst durchtrennt. Bei der Remontage der Schalung ließen die Handwerker oberhalb der Balken eine Verbundgasse frei, die den direkten Kontakt der Schubverbinder mit den Holzbalken garantiert. Im Anschluss platzierten sie auf der ertüchtigten Holzkonstruktion die automatisiert hergestellten Systemschablonen, die die Schubverbinder positionieren. Die dafür notwendige Tragwerksplanung lieferte der HBV-Spezialist mit der Planung und der Montage gleich mit und berechnete dabei auch die Sonderfälle der beiden Loggien im Dachbereich. „Hier mussten wir mit unserer Software „EasyCon FEM 3D“ Trapezlasten blockförmig nachweisen, da die Balken nicht symmetrisch zueinander verlaufen“, erklärt Rupprecht.

In die mit volltransparenter PE Folie faltenfrei ausgelegten Decken wurden zunächst die „SFix Type 2“-Schubverbinder eingeschraubt, bevor die Bewehrung aus Stabstahl verlegt und betoniert wurde. Überall, wo eine Betonschichtstärke mit mehr als 10 cm vorgesehen war, kamen Hutbügel zum Einsatz. Während der Abbindungszeit des Betons sorgte die Sprühfolie „Elasco Cure 3 in 1“ dafür, dass sich keine Risse – insbesondere durch Frühschwinden – bildeten. Eine bauzeitliche Untersprießung der Flächen verhinderte zudem eine Verformung der Bestandsbalken durch das Eigengewicht des Frischbetons. Nach der Fertigstellung der auf ein Nullniveau gegossenen HBV-Decken wurden die einzelnen Wohnungen schließlich in Trockenbauweise realisiert und der Deckenaufbau aus Dämmung, Estrich und Fußbodenbelag ergänzt.

Herausforderung Fußpunkte

Bei den Arbeiten an den Decken gingen die Handwerker von unten nach oben vor, wobei das Dachgeschoss eine besondere Herausforderung darstellte. Hier mussten in der Tragwerksplanung hinsichtlich der Verkehrslasten und Schneelasten erhöhte Anforderungen an die Fußpunkte der Dachkonstruktion angesetzt werden. Demnach wurden die Dachstreben des neuen Daches zwar an derselben Stelle positioniert wie in der Bestandskonstruktion, auch die Lage der Fußpunkte blieb identisch, doch deren Konstruktion musste verstärkt werden.

„Speziell im Bereich des dreigeschossigen Daches waren die Anschlusskräfte an den Fußpunkten extrem“, betont der für das Projekt verantwortliche Tragwerksplaner Torsten Rehe. „Entsprechend haben wir an diesen Stellen einen zimmermannsmäßig mit Bolzen und Dübeln ausgeführten Anschluss mit in die HBV-Decke einbetonierten Stahllaschen kombiniert, um die Last-einleitung besser gewährleisten zu können“, erklärt Rehe. Überall dort, wo mit den Stahllaschen rückverankert werden konnte, wurden die Horizontalkräfte auf diese Weise in die Konstruktion integriert. Die Elascon-Handwerker stellten dazu den Beton vor der Betonage an den Knotenpunkten beziehungsweise den Fußpunkten der Dachkonstruktion zunächst ab. Im Anschluss verstärkte der Zimmerer die Anschlüsse, bevor die betroffenen Bereiche schließlich ebenfalls mit hochfestem Beton vergossen wurden. In Verbund mit den Holzbalken und dem Beton erreichen die Decken nun F 90. „Und auch den Schallschutz konnten wir durch die Betonmasse optimieren“, sagt Rupprecht. Die neue Konstruktion zeigte sich hinsichtlich ihres Schwingungsverhaltens zudem als derart stabil, dass sie sogar mit einer Fußbodenheizung gekoppelt werden konnte. Da Planung, Statik und Bauausführung bei dem Projekt in einer Hand lagen, konnten die HBV-Arbeiten in zwei Wochen abgeschlossen werden – in der Hälfte der dafür vorgesehenen Bauzeit.

Autorin

Christine Ryll ist freie Journalistin und Fachredakteurin mit Kommunikationsbüro in München.

Bautafel (Auswahl)

Projekt Umbau einer ehemaligen Uhrenfabrik zu einem Wohngebäude mit Sanierung und Erneuerung des historischen Dachstuhls, Villingen-Schwenningen

Bauherr Carestone GmbH, Hannover, www.carestone.com

Architekt Torsten Rebbereh, Plan W65, www.planw65.de 

Tragwerksplaner Ingenieurbüro Thorsten Rehe, Tuttlingen, https://ing-rehe.de

Holzbau Holzbau Lauffer, Villingen-Schwenningen, www.holzbau-lauffer.de   

Virtual Reality Numena GmbH, Tuttlingen, www.numena.de

HBV-Decke Elascon GmbH, Waldkirch, www.elascon.de

Abbund Brüninghoff GmbH & Co. KG, Heiden, www.brueninghoff.de

Bauzeit gesamt 26 Monate / Fertigstellung 2021

Bruttogeschossfläche mehr als 3000 m²

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