In Form gebracht mit „CLT curved“

„Stammhaus“ nennen die Mitarbeitenden von Blumer Lehmann ihr neues Empfangs- und Bürogebäude im schweizerischen Gossau. Der Name geht auf die skulpturale Form der Treppe im Gebäude zurück, die an einen Baumstamm erinnert. Die Gestaltung der Stammhaus-Treppe verbindet computerbasierte Planung, digitale Fertigung und handwerkliche Holzbaukunst zu einer architektonischen Synthese und macht die faszinierenden Möglichkeiten des Werkstoffs Holz erlebbar. Den Entwurf und die Holzbautechnik für die beeindruckende „Free-Form“-Treppe entwickelten die Holzbauer von Blumer Lehmann zusammen mit dem ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung der Universität Stuttgart. Die Zusammenarbeit der Holzbauer mit dem ICD ist ein Ergebnis aus der langjährigen gemeinsamen Arbeit an dem Urbach-Turm für die Remstal-Gartenschau 2019  (nachzulesen in der dach+holzbau 5.2020) und dem Wangen-Turm zur Landesgartenschau 2024 in Wangen, die beide mit selbstformenden, tragenden Holzbauteilen errichtet wurden.

Ein lebendiger Ort für Holzbau-Ideen

Seit mehr als 20 Jahren reiften bei Blumer Lehmann schon Pläne und Ideen für ein neues Bürogebäude, das die vielfältigen Aktivitäten des Unternehmens am Erlenhof zusammenführen soll. „Unser Stammhaus wird ein lebendiger Ort sein, an dem neue Ideen entstehen und gedeihen und der den Geist unseres Unternehmens verkörpert“, sagt Bauherrin Katharina Lehmann. K&L Architekten setzten in ihrem Entwurf auf Transparenz, schufen viele Blickachsen für die Kommunikation und integrierten ein geschossübergreifendes Atrium mit der namensgebenden Treppenskulptur als zentrales Element für Begegnungen.

Das neue Bürohaus der Blumer Lehmann AG mit seiner Fassade aus umlaufenden Balko­­nen und Holzlisenen
Foto: Jan Thoma / Blumer Lehmann AG

Das Bürohaus hat die Grundfläche eines beschnittenen Vierecks. Es bietet auf fünf Geschossen Platz für 180 Büroarbeitsplätze sowie Veranstaltungsflächen und eine Cafeteria mit Terrasse. Ein großzügiges Foyer und die geschwungene Atriumtreppe empfangen die Besucher im Erdgeschoss. Im 2. Obergeschoss verbindet ein Übergang den Neubau mit der benachbarten Produktionshalle. Die Büroräume liegen an den Außenfassaden, während sich die Besprechungs- und Rückzugsräume, Teeküchen und Garderobennischen um den mit grünlasierter Weißtanne verkleideten Erschließungskern gruppieren. Innenwände mit Lehmputz verbessern das Raumklima in den Büroetagen und dienen als thermischer Speicher. Holz-Akustikdecken und ein Bodenbelag aus Naturwolle sorgen in den Büros für eine angenehme Akustik.

Die Büros liegen rundherum an den Außenfassade des Stammhauses und verfügen alle über Akus­tikdecken aus Holz
Foto: Jan Thoma / Blumer Lehmann AG

Auf aktive Kühlung wurde bewusst verzichtet, stattdessen kamen nachhaltige Lowtech-Lösungen zum Einsatz. Warme Luft entweicht über das Atrium, auto­matisierte Fenster auf allen Geschossen sorgen für Frischluft und eine automatische Nachtauskühlung, am Tag können alle Büroflächen individuell und manuell gelüftet werden. Durch die umlaufenden Balkone liegen alle Fenster im Schatten. Die innenliegenden Besprechungsräume werden über Lehmkühldecken temperiert, deren Kühlleistung durch geothermische Energiepfähle klimaneutral gewonnen wird.

Holz-Skelettbau mit neuer Verbundtechnik bei den Decken

Umgesetzt wurde das Stammhaus in Holzbauweise mit Material aus der Region. Das Bürogebäude ist als konventioneller Holz-Skelettbau über mehrere Geschosse organisiert und mit einem Betonkern ausgesteift. Um den vertikalen Erschließungskern herum besteht alles aus Holz. Die sichtbaren Holzbauteile stammen aus dem eigenen Sägewerk, andere wurden von externen Produzenten zu Halbfertig- und Fertigprodukten verarbeitet. Bei den Geschossdecken fand das Projektteam eine besondere Lösung: Für eine schubfeste Verbindung zwischen den Brettschichtholzrippen der Geschoss­decken und den darauf liegenden CLT-Platten wurden Aussparungen in Platte und Balken gefräst, die erst nach der Montage mit Ortbeton ausgegossen wurden. Der Holz-Beton-Holz-Verbund spart Beton und kommt ohne Verklebung der Komponenten aus.

Die vorgehängte Fassade dient mit ihren umlaufenden Balkonen und den vertikalen Holzlisenen als Sonnen- und Blendschutz für die Arbeitsplätze. Dort, wo mehr Sichtschutz erforderlich ist, wurden sie durch horizontal geschichtete Holzstapelsegmente ergänzt. Die Gestaltung der Südwestfassade orientiert sich damit an dem Bild der nebenan im Sägewerk zum Trocknen aufgeschichteten Brettstapel. Eine gelungene Verbindung von Ästhetik mit Holzschutz: Die „Holzstapel“ der Fassade bestehen aus keilgezinkten Fichtenlamellen, die auf rund 10 000 „Spriegeln“ aufliegen. So nennt man hier die kleinen Klötze, die bei der Lagerung von Holz als Abstandshalter für die Luftzirkulation dienen.

Eine Treppe wie ein Stamm

Das Herzstück ist das Atrium mit der „Free Form“-Treppe, die dem Stammhaus seinen Namen gab. Sie durchdringt alle fünf Stockwerke des Gebäudes und ist vertikale Erschließungszone und identitätsstiftender Kommunikationsraum zugleich. Im Kontrast zu der strengen Rasterstruktur der Büroetagen erzeugen die unterschiedlichen Treppenteile ein Spiel aus Linien und Kurven. Die so entstehenden, gebogenen Flächen und Formen entfalten einzigartige räumliche Qualitäten, ermöglichen Ein- und Ausblicke, bilden Sitznischen aus und Balkone, die das Atrium mit den umliegenden Geschossebenen zusammenbringen.

Die Treppenskulptur, hier ein Blick von unten hinauf ins Dach, erzeugt mit ihrem Spiel aus Linien und Kurven einzigartige räumliche Qualitäten
Foto: Jan Thoma / Blumer Lehmann AG

Bisher kannte man solche Treppenskulpturen nur aus Beton oder Stahl. Die organische Treppenfigur im Stammhaus von Blumer Lehmann jedoch wurde aus gekrümmten und verleimten Holzsegmenten gebaut. Nach außen wirkt das gebogene Holz fast wie eine textile Wandfläche. Zum zentralen Luftraum hin formt die präzise Verschneidung der gekrümmten Elemente eine Abfolge geschwungener Grate, die sich vertikal durch die Geschosse ziehen und im einfallenden ­Tageslicht als plastisches Relief hervortreten. Für Tageslicht sorgt ein rundes Oberlicht über dem Atrium: Die Leichtbaukonstruktion aus einem riesigen ETFE-Folienkissen mit einem Durchmesser von 8,5 m schwebt mit Transparenz und Leichtigkeit über der massiven Holzkonstruktion.

Flächentragwerk aus „CLT curved“

Die im freigeformten Atrium verwendeten, gekrümmten Wandelemente sind eine Weiterentwicklung von Blumer Lehmann aus den gemeinsamen Forschungsprojekten mit dem Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung ICD der Universität Stuttgart. Beim 14 m hohen Urbach-Turm in Remstal und später dem 22 m hohen Wangen Turm auf der Landesgartenschau in Wangen im Allgäu war mit selbstformenden, tragenden Bilayer-Holzbauteilen experimentiert worden. Damals entstand bereits die Idee, auch bei der Gestaltung des Atriums im neuen Stammhaus von Blumer Lehmann gekrümmte Holzsegmente einzusetzen. Anders jedoch als bei den Bilayern, für die eine dünne, passive Schicht mit einer dickeren Schicht aus feuchtem Holz verleimt wird, die sich dann beim Trocknen aktiv zu einer vordefinierten Krümmung zusammenzieht, werden die Holzsegmente für „CLT curved“ in der Werkstatt von Blumer Lehmann trocken verleimt und dabei mechanisch (also passiv) in eine konkave oder konvexe Form gepresst. So entstehen effizient und qualitätssicher herstellbare, normgerechte Holzbauteile aus kreuzweise verleimten, gekrümmten Massivholzplatten, die auch aus baurechtlicher Perspektive statische Funktionen übernehmen können.

Die Holzsegmente für das „CLT curved“ wurden in der Werkstatt trocken verleimt und dabei mechanisch in konkave oder konvexe Formen gepresst
Foto: Kai Strehlke / Blumer Lehmann AG

Für die Wissenschaftler bot sich die Chance, bei dem Entwurf der Treppe und ihrer Detaillierung die computergestützten Planungs- und Fertigungsmethoden für die gekrümmten Holzbauteile weiterzuentwickeln. Für Blumer Lehmann als Industriepartner stand im Fokus, das spezielle Atrium-Design holzbautechnisch zu realisieren. Die geometrisch anspruchsvoll geformten Platten – hergestellt aus Fichte-Rohlamellen aus dem eigenen Holzwerk – werden von Blumer Lehmann derzeit als „CLT curved“ für eine internationale Zulassung weiterentwickelt. Aktuell wird auch daran gearbeitet, den Radius zu verringern, um damit auch kleinere Treppenhausradien umsetzen zu können.

Digitale Planung und handwerkliche Holzbaukunst

Während K&L Architekten die architektonische Gestaltung und Planung des gesamten Stammhaus-Projekts erarbeiteten, entwickelte das ICD in Zusammenarbeit mit dem Planungsteam von Blumer Lehmann und den Architekten die Gestaltung des Atriums und der Treppe aus vertikal und schräg geschnittenen zylindrischen Flächen. Der Prozess der gemeinsamen Formfindung und der Anpassung der Entwurfsideen an technische, normative und gestalterische Anforderungen erwies sich als hochkomplex. Bereits minimale Variationen in der Neigung der gekrümmten Holzelemente zueinander führten zu signifikanten Veränderungen der Verschneidungskurven und bestimmten, wie sich die Elemente in der Gesamtstruktur zueinander weiterentwickeln. Um dieser Komplexität gerecht zu werden, hatte das ICD ein 3D-Mastermodell erstellt, an dem das Design in gemeinsamen Workshops vorgestellt und mit den planerischen Anforderungen in Einklang gebracht werden konnte. Ein vom Geometrieteam von Blumer Lehmann entwickeltes Analysetool diente der frühzeitigen Kollisionserkennung und Prüfung der jeweiligen Entwurfsversionen. Die computerbasierten Entwurfsmethoden ermöglichten es, die Komplexität der Struktur auch in den späteren Planungsphasen, trotz neuer Erkenntnisse und Planungsfortschritte, fortlaufend präzise zu steuern und die geänderten Details parametrisch einzubeziehen. Das Design for Manufacturing and Assembling als Vorbereitung für die automatisierte Fertigung zu finalisieren, war dann wieder die Aufgabe des Blumer Lehmann-Teams. Die Geometrie der Bauteile und deren Verbindungen mit ihren vielen tausend Vorbohrungen in unterschiedlichen Winkeln waren höchst anspruchsvoll. Für die digitalen Planungsvorgaben wurden die definierten Flächen in produzierbare Segmente unterteilt, alle Schnittkanten geometrisch modelliert und die Verbindungsmittel in das Modell hineinprogrammiert.

Die Umfassungswände der Treppe im Atrium haben einen Radius von 3 m, der Innenradius beträgt 2,40 m
Foto: Kai Strehlke / Blumer Lehmann AG

Um die Effizienz der Produktion zu steigern, wurde die Konstruktion durch die Verwendung von nur zwei unterschiedlichen Radien für das gekrümmte Brettsperrholz sowie durch die Wiederholung identischer Treppenmodule optimiert. Die Umfassungswände des Atriums haben einen Radius von 3,00 m, der Innenradius beträgt 2,40 m. Dank ihrer Krümmung erreicht die Struktur eine außergewöhnliche Steifigkeit, die einen Wandaufbau von nur 130 mm ermöglicht; die tragende innere Wange der Treppenskulptur ist sogar nur 9 cm dick. Trotz dieser geringen Materialstärke gewährleistet die gesamte Struktur die Lastabtragung über alle fünf Geschosse hinweg und trägt sowohl die Treppenanlage als auch die angrenzenden Geschossdecken mit dem darüberliegenden Leichtdachaufbau.

Autorin

Dipl.-Ing. Inga Schaefer ist freie Architektur- und Baufachjournalistin und arbeitet unter anderem als freie Mitarbeiterin für das Magazin dach+holzbau. Sie lebt in Bielefeld.