Bauen mit Holz

Der Holzskelettbau

Die Hauptkonstruktionselemente im Holzskelettbau bestehen aus senkrechten Stützen und waagrechten Trägern. Entwickelt hat sich dieses Tragwerk aus dem Fachwerk. Im Holzskelettbau sind jedoch deutlich weitere Stützenabstände möglich, da Konstruktionsvollholz (KVH) oder Brettschichtholz für die tragenden Bauteile verwendet wird. Der Holzskelettbau wird dem Ingenieurholzbau zugeordnet und für Hallen ebenso wie im Wohnungsbau eingesetzt.

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So funktioniert der Holzskelettbau

Stützen, Träger und Aussteifungselemente ergeben im Holzskelettbau ein räumliches Stabtragwerk in regelmäßigem Raster. Horizontalbauteile wie die Decken werden in dieses Tragwerk integriert. Die Lastabtragung erfolgt vom Sekundärtragwerk (Decken) in die Stützen des Primärtragwerks. Die Wände werden weder zur Aussteifung noch zur Lastabtragung verwendet und können deshalb frei angeordnet werden. Die Konstruktion ermöglicht dadurch zum Beispiel große Glasflächen und variable Grundrisse. In horizontaler Richtung erfolgt die Aussteifung über die Sekundärtragwerke von Decken und Dach, die senkrechte Aussteifung übernehmen Stahlverbände, Holzstreben oder auch massive Kerne wie Treppenhäuser oder Aufzugschächte.

Varianten von Tragwerken

Die Primärkonstruktion in der Holzskelettbauweise kann auf unterschiedlichen Tragwerken beruhen. Prinzipiell werden zwei Varianten unterschieden:

Die einteilige Primärkonstruktion kann aus Trägern auf ein- bis zweigeschossigen Stützen (Gabelstützen) oder aus durchlaufenden Stützen bestehen. Vorteil dieser Variante ist der relativ geringe Materialverbrauch. Die Nachteile bestehen vorwiegend darin, dass Unterzüge nur in eine Richtung aufgelegt werden können und die Anschlusshöhe für Außen- und Innenwände unterschiedlich ist.

Bei der mehrteiligen Konstruktion kommen mehrteilige Stützen und Riegel zum Einsatz. Die Stützen werden mit einteiligen Unterzügen kombiniert, Kragarme sind möglich. Hinsichtlich der Brandschutzbemessung erweisen sich die schlanken Stützen als ungünstig. Eine weitere Variante ist die Verwendung einteiliger Stützen mit mehrteiligen Unterzügen. Die Unterzüge werden dann seitlich an den Stützen vorbeigeführt. 

Das Grundrissraster im Holzskelettbau

Als Rasterbauweise ist der Holzskelettbau auf eine gleichmäßige Grundrissaufteilung angewiesen. Die Wiederholbarkeit der Elemente wirkt sich gleichzeitig günstig auf die Baukosten wie auch die Bauzeit aus. Folgende Überlegungen sollten schon in der Entwurfsphase bedacht werden:

  • Gebäudegröße
  • Raumgröße und –aufteilung
  • Anforderungen aufgrund der Nutzung
  • Geplante Gestaltung 

Auch hinsichtlich der Konstruktion sind verschiedene Punkte frühzeitig zu berücksichtigen:

  • Wirtschaftliche Spannweiten
  • Ausbildung der Knotenpunkte
  • Anforderungen an die Bauphysik
  • Brandschutzanforderungen
  • Normmaße für Bauteile und Öffnungen

Das Rastermaß ist prinzipiell frei wählbar. In der Praxis haben sich jedoch bestimmte Maße als besonders wirtschaftlich und funktionell herausgestellt. Empfohlen wird ein Grundraster von 1250 x 1250mm, eine weitere Variante besteht in der Verwendung eines Vielfachen des Euro-Moduls von 60cm.

Werkstoffe im Holzskelettbau

Im Holzskelettbau werden vorwiegend Konstruktionsvollholz (KVH), Brettschichtholz oder Balkenschichtholz für die Tragkonstruktion eingesetzt.

Konstruktionsvollholz

Unter Konstruktionsvollholz versteht man Nadelholz, das ergänzend zur DIN 4074, „Qualitätskriterien für konstruktive Vollholzprodukte“, zusätzliche Anforderungen erfüllt. Aus hochwertigen Nadelhölzern werden die Rohbalken hergestellt und anschließend technisch getrocknet. Abweichungen im Wuchs werden entfernt, die Balkenenden anschließend per Keilverzinkung wieder verbunden. Regelmäßige Kontrollen sichern die Qualitätsstandards. Folgende Hauptanforderungen werden an das Produkt gestellt:

KVH wird mit einer Holzfeuchte von 15% ± 3% geliefert. Dieser Wert liegt dicht an der Gleichgewichtsfeuchte für Holz, Verformungen sind deshalb bei normalen Umgebungsbedingungen unwahrscheinlich.

  • Herzgetrennte oder auch herzfreie Einschnitte minimieren das Risiko von Schwindrissen.
  • KVH wird gehobelt und gefast bzw. egalisiert und gefast geliefert.
  • Durch die Keilverzinkung können größere Längen als bei herkömmlichen Bauholz geliefert werden.
  • Für Konstruktionsvollholz zugelassen sind die Holzarten Douglasie, Fichte, Kiefer, Lärche und Tanne.

Balkenschichtholz

Balkenschichtholz wird unter den Produktzeichnungen Duobalken® oder Triobalken® im Handel geführt. Die Hölzer werden industriell gefertigt und bestehen aus zwei bzw. drei Holzlagen, die faserparallel verklebt sind. Die Hauptvorzüge von Balkenschichtholz gegenüber Konstruktionsvollholz und Bauholz liegen in der großen Formstabilität und dem höheren Elastizitätsmodul. Die Herstellung entspricht der von Brettschichtholz. Bemessen werden Bauteile aus Balkenschichtholz nach der DIN 1052:2008, ab Herbst 2013 gilt die neue europäische Produktnorm für Brettschichtholz, Balkenschichtholz und Verbundbauteile aus Brettschichtholz, DIN EN 14080:2013

Brettschichtholz

Brettschichtholz wird industriell gefertigt und besteht aus mindestens drei verklebten Brettern aus Nadelholz. Die Lagen werden in gleicher Faserrichtung verklebt. Durch die Sortierung der Ausgangshölzer nach Festigkeit und durch den homogenen Schichtenaufbau sowie die kontrollierten Herstellungsbedingungen weist BSH eine höhere Tragfähigkeit als Konstruktionsvollholz auf. Die Bauelemente sind formstabil und rissminimiert und können in den verschiedensten Abmessungen und Längen produziert werden. Neben geraden Balken sind auch gekrümmte Querschnitte und Bauteile möglich. Die Herstellung von Brettschichtholz erfolgt nach DIN 1052:2008, weitere maßgebliche DIN-Vorschriften sind die DIN EN 1995-1-1 und die neue europäische Produktnorm für Brettschichtholz, Balkenschichtholz und Verbundbauteile aus Brettschichtholz, DIN EN 14080:2013.

Holzskelettbau im Einfamilienhaus

Durch die freien Grundrissraster und die Unabhängigkeit der Wände vom Tragwerk ist die Holzskelettbauweise auch für den Wohnungsbau mit freien Grundrissen gut geeignet. Zahlreiche Holzfertighäuser werden in dieser Bauweise errichtet. Man spricht hier auch von Rippenbau und unterscheidet die Varianten Ständerbau und Rahmenbau.

Holzständerbau – Balloon-Konstruktion

Charakteristisch für den Holzständerbau sind durchlaufende Stützen (Wandrippen). Den oberen und unteren Abschluss bilden Pfetten bzw. Schwellen. Die Gebäudeaussteifung erfolgt über die Deckenscheiben sowie über Beplankungen und Fachwerksysteme.

Holzrahmenbau – Plattform-Konstruktion

Im Holzrahmenbau erfolgt der Abbund geschossweise. Die Gebäudeaussteifung erfolgt wie beim Holzständerbau über Deckenscheiben, Beplankungen und Fachwerksysteme. Diese Bauweise ist bauphysikalisch günstig, da keine durchlaufenden Stützen oder Rippen vorhanden sind. Weiterhin lässt sich der Holzrahmenbau kostengünstig und mit kurzen Bauzeiten realisieren.

Die beiden Varianten der Holzskelettbauweise ermöglichen großzügige Grundrissgestaltungen und einen hohen Vorfertigungsgrad. Für die Verkleidung des Tragwerks kommen zum Beispiel Holzwerkstoffe oder Gipskartonplatten zum Einsatz.