Seit Mitte 2018 hat das Schweizer Unternehmen SIGA eine neue Produktionshalle in Schachen, Gemeinde Werthenstein im Kanton Luzern. Dabei handelt es sich um einen Erweiterungsbau der schon bestehenden Gebäude. Das starke Umsatzwachstum der SIGA Pro­dukte in der Schweiz und in Deutschland hatte zu der Entscheidung geführt, die Kapazitäten auszubauen. Entstanden ist daraufhin ein rund 10,65 m hoher Hallenanbau mit Grundrissabmessungen von knapp 36 m Breite und 67,50 m Länge. Darüber hinaus hat man den Bürotrakt um ein Geschoss aufgestockt. Entworfen hat den Anbau das Züricher Architekturbüro Dubach Holzinger, jene Architekten, die schon im Jahr 2000 die erste Produktionshalle für das Familienunternehmen errichtet hatten. Sie fassten Produktionshalle und Bürotrakt in ei­nem homogenen Volumen zusammen. Es erhielt eine Bekleidung aus unbe­handelter, sägeroher Douglasien-Stülpschalung. Damit setzt sich der Neubau in seiner Dimension, seine Materialien und seiner Dachform von der Umgebung ab.

Industriehalle wirtschaftlich mit Holz bauen

Natürlich sollte der Hallenneubau wirtschaftlich ausfallen, was bei der Entscheidung der Baustoffwahl die Frage aufwarf: „Holzbau: ja oder nein?“. Doch sollten die Kosten nicht allein ausschlaggebend sein. Als namhafter Zulieferer im Bereich des Systemholzbaus und der Fensterindustrie (Klebebänder, Folien, Abdichtung) lag es nahe, dies auch durch die Materialwahl zu dokumentieren – zumindest in wesentlichen Teilen. Und so fiel die Entscheidung zugunsten eines materialgemischten Systems: Ein Dachtragwerk aus Holz auf Stahlbeton-Fertigteilstützen.

Um die 36 m breite Halle besser überspannen zu können, haben die Planer nicht nur in den Achsen der Hallenlängswände Stahlbetonstützen angeordnet, sondern auch eine Mittelstützen-Reihe vorgesehen. So ließ sich die Spannweite auf 18 m halbieren.

Da es sich um eine Industriehalle handelt und die Sichtqualität nicht oberste Priorität hatte, war es möglich, für das Dachtragwerk entsprechend der statischen Erfordernisse und Anforderungen verschiedene Holzarten zu wählen. Als geeignete Geometrie für eine ebenso tragfähige und architektonisch ansprechende wie wirtschaftliche Lösung wählten die Tragwerksplaner der PIRMIN JUNG Schweiz AG aus Rain (Schweiz) für das Primärtragwerk Fachwerkträger; jedoch nicht aus Brettschichtholz – die Querschnitte und die Konstruktionshöhe wären recht klobig ausgefallen –, sondern aus hochtragfähiger BauBuche. Ihre hohen Festigkeitswerte und Materialeigenschaften ermöglichten trotz der Spannweite und den großen Auflasten aus dem begrünten Dach besonders schlanke Querschnitte und damit ein filigranes Erscheinungsbild: So haben die 17,40 m langen BauBuche-Fachwerkträger mit 2,6 m eine recht geringe Konstruktionshöhe und Gurtquerschnitte von nur 30 cm mal 30 cm. Die Höhe der Fachwerkträger nimmt zur Mittelstütze hin sogar noch auf 2,40 m ab, da die Entwässerung in der Mitte des Daches erfolgt.

Im Abstand von 9,60 m spannen in sechs Querachsen je zwei Fachwerke als Einfeldträger von den Außenstützen zur Mittelstütze. Gelagert sind sie an den Außenstützen auf den ausgeklinkten Stahlbeton-Stützen, wobei die Obergurte an den Brettschichtholz-Randbalken anschließen, die in Hallenlängsachse über die ausgeklinkten Stahlbeton-Stützenköpfe geführt sind. Am unteren Auflagerpunkt Konsole/Fachwerkträger erhielten sowohl die Stahlbetonstützen als auch die Untergurte werkseitig Stahlplatten. Auf der Baustelle wurden diese dann konstruktiv miteinander verschweißt.

Für die Querträger des Sekundärtragwerks setzten die Tragwerksplaner dann Brettschichtholz aus Fichte- und Tanne ein.

Starkes Duo: BauBuche-Fachwerkträger mit GSA-Verbindungstechnik

Wichtiger Bestandteil der Dachkonstruktion ist die so genannte GSA-Technologie (GSA: Gewinde Stangen Anker). Entwickelt hat das kraft- und formschlüssige Verbundsystem die Firma „Neue Holzbau“ aus Lungern, die auch das Holztragwerk hergestellt und geliefert hat. Hierbei handelt es sich um eingeklebte Stahlverbinder, die sich einerseits durch hohe Tragfestigkeit, Steifigkeit und ihr duktiles Verhalten auszeichnen, andererseits auf der Baustelle einfach zu montieren sind. Gerade bei der Verwendung von BauBuche, die zwar hoch tragfähig, aber vor Ort schwer zu bearbeiten ist, kommt dieser Vorteil besonders zum Tragen. So wurden an den Anschlusspunkten der Querträger an die Fachwerkbinder je zwei GSA-R (Ringe) eingesetzt bzw. an den Fachwerkträgern ein speziell für dieses Projekt entwickeltes Anschluss-Stahlteil als Gegenstück verwendet. Sie konnten auf der Baustelle ineinandergeschoben und wie eine einfache Steckverbindung mit einem Bolzen fixiert werden. Die GSA-Technologie wurde auch bei der Herstellung der BauBuche-Fachwerkträger eingesetzt. Das heißt, anstelle von eingeschlitzten Stahlblechen mit Stabdübel-Verbindungen wurden sämtliche Fachwerkknoten mit GSA-Verbindern ausgeführt.

Zur Übertragung der Zug- und Druckkräfte sind die Fachwerkträger mit sechs Diagonalstreben und sieben senkrechten Pfosten ausgestattet. An letztere schließen die Querträger an, um die Lasten aus dem Nebentragwerk über das Haupttragwerk optimal in die Stützen einzuleiten. Blickt man quer zur Längsrichtung, also seitlich auf die Mittelstützenreihe, fällt auf, dass in jedem zweiten Feld eine Diagonale vom Kopf der Stahlbetonstütze zum Querträger führt und diesen wie eine Zange umschießt. Die Funktion dieser Diagonalen besteht darin, die Fachwerkträger auf den Stützen zu fixieren, damit der Anschlusspunkt statisch nicht als Gelenk wirkt.

Sukzessive Montage und keine Anforderungen an den Brandschutz

Bei der Montage der Halle ging man feldweise vor: Nach dem Stellen von sechs Stahlbeton-Fertigteilstützen wurden die dazugehörigen Fachwerkträger angeschlossen. Es folgte die Befestigung der Querträger. Sie wurden in Bezug auf die Oberkante der Fachwerkträger um die Dicke der Dachelemente tiefer an sie angeschlossen, so dass beide am Ende oberflächenbündig lagen.

In Bezug auf den Brandschutz gibt es für eingeschossige Hallen in der Schweiz keine gesetzlichen Vorgaben. Der Bauherr hat die Halle dennoch mit einer Sprinkleranlage ausgestattet.

Die vollständig vorfabrizierten Wand, Decken und Tragelemente erlaubten eine Montage der gesamten Produktionshalle von nur vier Wochen. Die gesamte Planungs- und Bauzeit betrug 14 Monate.

-Text by Susanne Jacob-Freitag-