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Holzbaukonstruktion

HOLZBAUKONSTRUKTIONEN BIETEN VIELE VORTEILE, WIE ETWA NACHHALTIGKEIT, SCHNELLE BAUZEITEN UND EIN ANGENEHMES RAUMKLIMA

HOLZBAUKONSTRUKTIONEN BIETEN VIELE VORTEILE, WIE ETWA NACHHALTIGKEIT, SCHNELLE BAUZEITEN UND EIN ANGENEHMES RAUMKLIMA

Eine vielfältige Auswahl an Holzarten und Verbindungstechniken eröffnet ein breites Spektrum an Gestaltungsmöglichkeiten und Anwendungsbereichen. Die strukturelle Berechnung und Planung von Holzbaukonstruktionen erfordert das Fachwissen von Ingenieuren und Architekten. Regelmäßige Inspektionen und Wartungsmaßnahmen sind unerlässlich, um anhaltende Stabilität und Sicherheit zu gewährleisten.

Holzbaukonstruktionen für die Gebäudeausstattung

Holzbaukonstruktion in der heutigen Zeit

Holzarbeiten

Holzarbeiten

Traditionelle Holzarbeiten mit handwerklicher Präzision und Liebe zum Detail.

Betrachten wir nun die Bautischlerei. Hier überlappen sich gelegentlich die Aufgaben von bautechnischer Natur mit denen der Zimmerleute. Reine Holzbaukonstruktionen sind heutzutage seltener anzutreffen. Oftmals handelt es sich um Mischkonstruktionen aus verschiedenen Holzbauarten oder sogar um sogenannte Hybride, bei denen Holz mit anderen Materialien wie Beton oder verschiedenen Metallen kombiniert wird. Das bedeutet, dass reine Holzskelettbauten explizit von Planern gewünscht werden müssen. Die Bautischler fertigen zum Beispiel Wände und Stützen an. Das sind vertikale Elemente, die Lasten von Dächern, Trägern und Decken auffangen und gleichzeitig dem Gebäude Stabilität verleihen. Die entscheidenden Elemente für den Holzbau sind jedoch die horizontal verlaufenden Decken, Dächer und die dazugehörigen Träger. Die Ausgestaltung und Art solcher Konstruktionen werden durch die Funktion bestimmt, die wiederum die Grundlage für die statische Berechnung und folglich die konstruktive Gestaltung bildet. Anders ausgedrückt: Der Ersatz oder die umfassende Erneuerung von Elementen in solchen Konstruktionen sind ohne die Begleitung eines Statikers nicht durchführbar. Hybride Lösungen, bei denen Bauholz in Verbindung mit anderen Materialien eingesetzt wird, ermöglichen dem Werkstoff Holz eine erhöhte Flexibilität und Anpassungsfähigkeit.

normativen Anforderungen wie,

  • an die Bauphysik,

  • an den Brandschutz,

  • an die Anforderungen der Statik,

  • an den Schallschutz usw.

Auch diesem Anspruch kann man gerecht werden. Als Beispiel sollen hier Rahmenbauwände genannt werden, die aufgrund ihrer Effizienz im Materialeinsatz und schlanken Bauweise gut für Außenwände geeignet sind. Sie kommen häufig in Kombination mit Massivholz- oder Holz-Beton-Verbunddecken sowie verschiedenen Arten von Innenwänden zum Einsatz, die aufgrund ihrer Masse und hohlraumfreien Struktur gute Brandschutz-, Schallschutz- und Schwingungseigenschaften aufweisen.

Die derzeitige Holzbaukonstruktionsentwicklung ist hauptsächlich geprägt durch:

  • Industrielle Vorfertigung von Holzkonstruktions-Baugruppen.

  • Kombinieren verschiedener Holzkonstruktionen

  • Kombinieren von flächigen mit stabförmigen Teilen der Tragwerke

  • Hybride Konstruktionen Holz im Verbund mit anderen Baumaterialien (Beton, Metall…)

Aufgabe der Bauholzkonstruktion

An dieser Stelle sollte das Interesse des Facility Managers geweckt werden. Schließlich bieten sich durch diese Möglichkeiten Abweichungen von herkömmlichen baulichen Traditionen und standardisierten Lösungen an. So könnten entsprechende Ansätze, die die konstruktiven und bauphysikalischen Eigenschaften der möglicherweise verwendeten Holzbauelemente berücksichtigen, bereits während der Entwurfsphase vom Facility Management des Unternehmens eingebracht werden. Dies erfordert jedoch ein grundlegendes Verständnis auf diesem Gebiet.

Die nachfolgende Tabelle enthält einige Beispiele:

Dachträger (Bild: Baunetz, Berlin)

Aufgabe und Eigenschaften von Bauholzkonstruktionen

Die Statik von Bauholzkonstruktionen

Tertiärtragwerk (Bild: SWG Produktion Schraubenwerk Gaisbach, Waldenburg)

Es ist selbstverständlich, dass die Statiker die Anforderungen der technischen Mechanik bei Konstruktionen aus Bauholz durch Berechnung sicherstellen, genauso wie bei jeder anderen Baukonstruktion. Bei weitgespannten Tragwerken muss neben anderen Spannungsnachweisen auch immer der Nachweis für Durchbiegung erbracht werden. Die folgende Regelung wurde aus der Quelle Baunetz, Berlin, entnommen.

Die Begrenzung der Trägerdurchbiegung wird durch die Biegesteifigkeit (EI = Elastizitätsmodul (E) * Trägheitsmoment (I) des Querschnitts) festgelegt. Der E-Modul von BSH aus Nadelholz liegt zwischen 11.000 und 13.000 N/mm², während der E-Modul von Baubuche (Buchenfurnierschichtholz) bei 16.800 N/mm² liegt. Sowohl für Nadelholz als auch für Baubuche ist der E-Modul im Vergleich zu Stahl (200.000 N/mm²) moderat.

Um große Verformungen zu verhindern, muss bei Biegeträgern das Trägheitsmoment groß sein. Das Trägheitsmoment von Rechteckquerschnitten berechnet sich aus der Querschnittsbreite (b) und der Querschnittshöhe (h) nach der Formel: I = b * h³/12. Der Wert des Trägheitsmoments steigt daher effektiv mit größeren Querschnitten. Zudem zeigt Holz Kriechverhalten. Beides, der mäßige E-Modul und das Kriechen, erfordern grundsätzlich eine Bauteilüberhöhung bei weitgespannten Biegeträgern aus Holz. Bei der Herstellung von BSH-Trägern können die Einzellamellen vor dem Verkleben leicht geformt werden, wodurch relativ einfach überhöhte Bauteile im Pressbett hergestellt werden können. Dieses Verfahren ermöglicht auch die kostengünstige Herstellung gekrümmter Bauteile, beispielsweise für Bogentragwerke.

Bauordnungsrechtliche Grundlagen

Die Musterbauordnung (MBO) ist, obwohl sie in diesem Kontext ausdrücklich erwähnt wird, keine spezifische Eigenschaft der Holzbauweise. Im Allgemeinen werden die Musterbauordnungen von der Bauministerkonferenz erarbeitet. Die Inhalte der Musterbauordnung (MBO) werden von der Bauministerkonferenz kontinuierlich diskutiert, gegebenenfalls aktualisiert und haben somit gesetzliche Gültigkeit für die Bundesländer. Obwohl jedes Bundesland seine eigene MBO besitzt, weisen sie dennoch eine relative Gleichheit auf.

In der Musterbauordnung sind auch festgelegt:

  • die Anforderungen an das Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen im §26 (2),

  • die Gebäudeeinteilung in Gebäudeklassen (GK) 1 - 5.

  • Und die MBO stellt den Bezug zur Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise -M-HFHHolzR her.

Die M-HFHHolzR fungiert als essenzielle Leitlinie im Bereich des Holzbaus. Sie betrifft vor allem die Anforderungen an den Brandschutz.

Gemäß dieser Richtlinie gelten unter anderem die Vorgaben, dass tragende, auskragende oder raumabschließende Elemente aus Holz oder Holzwerkstoffen den bauaufsichtlichen Bestimmungen entsprechen müssen:

  • hoch feuerhemmend sein müssen,

  • allseitig eine brandschutztechnisch wirksame Begleitung aus nicht brennbaren Baustoffen haben müssen und

  • deren Dämmstoffe nur aus nicht brennbaren Baustoffen bestehen dürfen.

Gebäudeklassen GK 1-5 (Bild: Informationsdienst Holz, Düsseldorf)

Die Verwendung der Holzbauweise, ob mit oder ohne Abweichung von der MBO, wird in der folgenden Tabelle dargestellt.

Die MBO gliedert Gebäude in fünf Klassen entsprechend der brandschutztechnischen und statischen Standsicherheitsanforderungen.

Die Zuordnung zu einer Gebäudeklasse ist abhängig von:

  • der Gebäudehöhe,

  • der Anzahl der Nutzeinheiten

  • und deren Größe.

Einteilung in GK (Bild: Informationsdienst Holz, Düsseldorf)

Fallbeispiel:

Gebäude in (ausschließlicher) Holzbauweise sind in der Gebäudeklasse 4 möglich, wenn

  • ausschließlich nichtbrennbare Dämmstoffe verwendet werden

  • und wenn alle Bauteile eine brandschutztechnisch wirksame Beplankung aufweisen.

Die folgende Tabelle beinhaltet die brandschutztechnischen Anforderungen an Bauteile in der Gebäudeklasse 4 gem. MBO.

In der nachfolgenden Tabelle sind die brandschutztechnischen Anforderungen an Bauteile in Gebäudeklasse 4 gemäß MBO aufgeführt.

Anforderungen GK4 und 5 (Bild: Informationsdienst Holz, Düsseldorf)

Die Landesbauordnungen enthalten unterschiedliche Festlegungen in Bezug auf den Feuerwiderstand von tragenden, aussteifenden und raumabschließenden Bauteilen in Gebäuden der Gebäudeklassen GK4 und 5. Die nachfolgende Tabelle stellt diese unterschiedlichen Anforderungen dar.