Atlas Mehrgeschossiger Holzbau: Grundlagen - Konstruktionen - Beispiele [4. Auflage 2022] 9783955535575, 9783955535568

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Atlas

Mehrgeschossiger Holzbau Grundlagen – Konstruktionen – Beispiele

Hermann Kaufmann Stefan Krötsch Stefan Winter

Edition ∂

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Impressum

Autoren Hermann Kaufmann Stefan Krötsch Stefan Winter Co-Autorinnen und Co-Autoren Sonja Geier, Annette Hafner, Wolfgang Huß, Holger König, Maren Kohaus, Frank Lattke, Klaus Mindrup, ­­ Lutz Müller, Anne Niemann, Daniel Rüdisser, Christian Schühle, Sandra Schuster, Manfred Stieglmeier, Martin Teibinger, Gerd Wegener wissenschaftliche Mitarbeitende: Ruth Klingelhöfer-Krötsch Claudia Köhler, David Wolfertstetter studentische Mitarbeitende: Sandra Gressung, Tobias Müller, Maren Richter, ­ Moritz Rieke, Sascha Ritschel, Konstanze Spatzenegger, Fabia ­Stieglmeier

Redaktion Steffi Lenzen (Projektleitung) Jana Rackwitz (Lektorat und Layout), Cosima Frohnmaier, Sophie Karst, Sonja Ratz, Daniel Reisch, Eva ­Schönbrunner Charlotte Petereit (redaktionelle Mitarbeit) Carola Jacob-Ritz (Endlektorat) Zeichnungen: Ralph Donhauser Marion Griese, Martin Hämmel, Simon Kramer, Dilara Orujzade, Janele Suntinger Coverdesign nach einem Konzept von Wiegand von Hartmann, München (DE) Herstellung /DTP: Simone Soesters Repro: ludwig:media, Zell am See (AT) Druck und Bindung: Grafisches Centrum Cuno, Calbe (DE) Papier: environment Grocer Kraft (Umschlag), Profibulk (Innenteil)

© 2021, 3. Auflage, überarbeitet und erweitert   2018, 2. Auflage   2017, 1. Auflage  Detail Business Information GmbH, München (DE) detail.de ISBN: 978-3-95553-556-8 (Print) ISBN: 978-3-95553-557-5 (E-Book)

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der ­Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funk­ sendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugs­weiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werks ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetz­lichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungs­pflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechts. Die Inhalte dieses Fachbuchs wurden nach bestem ­Wissen und Gewissen sowie mit größter Sorgfalt recherchiert und erarbeitet. Für Vollständigkeit und Richtigkeit wird keine Gewähr übernommen. Rechtliche Ansprüche können aus dem Inhalt ­dieses Buchs nicht abgeleitet werden. Bibliografische Information der deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet unter http://dnb-nb.de abrufbar. Aus Vereinfachungsgründen wurde an manchen Stellen im Buch unabhängig vom Geschlecht nur die männliche Formulierungsform gewählt. Damit soll aber jedes Geschlecht ausdrücklich miteinbezogen sein.

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Inhalt

Vorwort

  5

Teil A  Einführung 1 Entwicklung des mehrgeschossigen Holzbaus 2 Ressource Holz 3  Vollholzprodukte und Holzwerkstoffe 4 Lebenszyklusanalyse 5  Raumluftqualität – Einflüsse des Holzbaus

  8  14  18  24  32

Teil B  Tragwerk 1 Struktur und Tragwerk 2  Bauteile und Bauelemente

 42  56

Teil C  Konstruktion 1 Schutzfunktionen 2  Sommerlicher Wärmeschutz – eine Planungsfrage 3­  Schichtenaufbau der Gebäudehülle 4  Schichtenaufbau von Innenbauteilen 5  Gebäudetechnik – Besonderheiten im Holzbau

 78  94  98 126 136

Teil D  Prozess 1 Planung 2  Digitalisierung im Holzbau 3­  Produktion 4 Vorfertigung 5  Lösungen für Gebäudemodernisierung und Bestandserweiterung

146 154 158 162 172

Teil E  Gebaute Beispiele im Detail Anschlüsse im Detail Projektbeispiele 1– 25

184 190

Anhang Autorinnen und Autoren Literatur Glossar Normen Abbildungsnachweis Projektbeteiligte Sachwortregister Förderer / Sponsoren

298 300 302 306 308 310 311 312

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Vorwort Der Holzbau hat sich in der jüngeren Vergangenheit intensiv weiterentwickelt. Der Quantensprung der letzten Jahre zeigt sich darin, dass mit Holz immer mehr und höher gebaut wird. Die Gründe für die Renaissance dieses klassischen, in der Moderne fast vergessenen Baustoffs sind unterschiedlich. Durch den Klimawandel ist sowohl in der öffentlichen Meinung als auch aufseiten der Architekten und Bauherren ein steigendes Interesse an ressour­censchonenden, nachhaltigen und damit biobasierten Baulösungen entstanden. Der Holzbau kann dieses Interesse mehr als andere Bauweisen be­­ dienen. Die besonderen Qualitäten des Naturbaustoffs Holz in den Bereichen Haptik, Optik, Olfaktorik und sein bezogen auf die Festigkeit herausragendes Leistungsgewicht machen den Holzbau zunehmend für das moderne Bauen interessant, obwohl die primären Kosten gegenüber den üblichen Standardlösungen – abhängig von der Art des Projekts – im Vergleich zu konventionellen Lösungen etwas höher sein können. In der Gesamtbetrachtung der Wirtschaftlichkeit aber kann der moderne Holzbau schon heute durchaus mithalten. Während der Holzbau beim Ein­familienhaus und im landwirtschaftlichen Bauen schon seit langer Zeit permanente Steigerungen verzeichnet, war er bis vor Kurzem aus der Stadt fast gänzlich verschwunden. Das beginnt sich zu ändern. Initiiert von engagierten Wohnungsbaugenossenschaften bzw. -gesellschaften und vereinzelten Baugruppen mit wachsendem Umweltbewusstsein entstehen neue mehrgeschossige Holzbauten, die das älteste und natürliche Baumaterial wieder für viele Menschen erlebbar machen. Die Rück­eroberung der Stadt hat nicht zuletzt auch darum begonnen, weil der Holzbau sich für den Umbau und die Nachverdichtung in den Ballungszentren, also bei Aufstockungen, Ergänzungen und Umbauten, sehr gut eignet. Holz ist leicht, gut zu verarbeiten und e ­ ffizient zu transportieren, und die Vorfertigung erlaubt schnelles und störungsarmes Bauen. Zahlreiche interessante Beispiele in diesem Atlas belegen die Bereicherung der Architektur im urbanen Raum durch Holzbauwerke. Häufig handelt es sich hierbei um ­Hybridlösungen, was für den Holzbau sicher keinen Rückschritt darstellt – ganz im Gegenteil. Es ist nur konsequent und logisch, in Ab­­hängigkeit von Leistungsfähigkeit, Verfügbarkeit, Preis und Gestaltungspotenzial die auf dem Markt gängigen und bewährten Baumaterialien und Bauarten

geschickt zu kombinieren, um effiziente und wirtschaftliche Gebäude zu realisieren. Und das ist geradezu typisch für das Bauen in der Stadt. Man denke nur an die Mischbauweisen des Mittelalters, als die Kombination von Holz und Stein beeindruckende Fachwerkhauskonstruktionen ermöglichte, oder an die Gründerzeitbauten, die außen massiv ge­­baut erscheinen, aber einen hohen Holz­ anteil bei horizontalen Bauteilen wie Decken und Dach aufweisen. Gerade die modernen Möglichkeiten im Bereich der Konstruktion geben Anlass, die herkömmliche und sehr eng gefasste Einteilung in Holz­rahmen-, Holzskelett- und Holzmassivbau zu hinterfragen und zu erweitern. Die heute bereits in der gängigen Praxis genutzten Kombina­tionsmöglichkeiten von horizontalen und vertikalen Elementen machen das Kon­struieren mit Holz zu einem spannenden sowie kreativen Prozess und lassen zusammen mit modernen Hüllkon­ struktionen die Anwendungsmöglichkeiten des nachwachsenden Rohstoffs geradezu explodieren. Die dauerhafte stoffliche Verwendung von Holz bewirkt durch die damit verbundene langfris­tige Kohlenstoffspeicherung eine CO2-Senke und trägt somit positiv zum Kampf gegen die Erderwärmung bei. Sie unterliegt aber zugleich genau diesem ­Klimawandel, da dieser zur ­Veränderung des Holzaufkommens führt. Der Naturbaustoff Holz wird uns daher in Zukunft in einer anderen Angebotsmischung als heute zur Verfügung stehen. Künftig ist mit einem steigenden Aufkommen von Laubholz zu rechnen, während das von Nadelholz gleichzeitig sinkt. Dies wird zwangsläufig zu einer Neu- und Weiterentwicklung von Holzbaustoffen mit einem deutlich höheren Anteil an Laubholz führen – mit positiven Folgen. So weisen Laubhölzer zum Teil erheblich bessere Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften auf, was beispielsweise schlankere ­Bauteile erlaubt und gerade im mehrgeschossigen Holzbau gänzlich neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnet. Dabei belegt die seit Jahrhunderten nachhaltig betriebene Waldwirtschaft in Europa, dass es trotz intensiver Nutzung des Rohstoffs möglich ist, einen vitalen Wald zu erhalten, der seine anderen Funktionen von der Luftreinhaltung über die Wasserspeicherung bis zum Erholungsraum auch weiterhin erfüllen kann. Derzeit wächst in Europa mehr Holz nach, als genutzt wird, und in Deutschland, Österreich und der Schweiz wäre es theoretisch möglich, mit etwa der Hälfte des jähr­

lichen Holzaufkommens sämtliche Neubauten in Holz zu realisieren. Dieser Atlas soll ganz besonders den interessierten Planenden und Bauherren, die bisher nicht oder nur wenig mit dem Holzbau in Berührung gekommen sind, eine zielgerichtete Orien­tierung geben und ­helfen, ihnen die Skepsis gegenüber dem im Hochbau noch weitgehend unbekannten und vorurteilsbehafteten Baustoff zu nehmen. Anhand einer neuen, aus der ­Praxis heraus ent­wickelten Systematisierung der Konstruk­tionsmethoden werden potenzi­elle Gestaltungsmöglichkeiten vor­ gestellt und erläutert, die zeigen, dass das Bauen mit Holz nicht schwieriger ist als mit anderen Baustoffen. Es ist höchste Zeit, die verfügbare natür­liche Ressource Holz stärker stofflich zu nutzen und mehr in das Wohn- und Arbeitsumfeld der Menschen zu integrieren. Seit Erscheinen der ersten Auflage 2017 hat es in Teilbereichen Neuerungen gegeben, was eine Überarbeitung notwendig gemacht hat. Auch sind sehr interessante Beispiele umgesetzt worden, die diese Entwicklungen dokumentieren. Die Themen einfaches Bauen, Laubholz in der konstruktiven Anwendung, holzbaugerechte Planung sowie Digitalisierung, die zum Zeitpunkt der Urfassung dieses Buchs im Forschungsund Entwicklungsstadium waren, befinden sich jetzt als Pilotprojekte in der Umsetzung. Diese interessanten Entwicklungen haben wir aufgearbeitet. Wir bedanken uns bei allen, die zum Zu­­ standekommen dieses Buchs beigetragen haben: Beim Verlag für die gute Kooperation, bei den Autorinnen und Autoren für die kompetenten Beiträge, bei den Sponsoren für die groß­zügige Unterstützung und bei der Projekt­leiterin der Urfassung Anne ­Niemann sowie beim Projektleiter dieser Neuauflage Manfred Stieglmeier für ihren unermüdlichen Einsatz. München, im Juli 2021

Hermann Kaufmann Stefan Krötsch Stefan Winter

Landwirtschaftliches Zentrum, Salez (CH) 2019, Andy Senn Architekt

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Entwicklung des ­mehr­geschossigen Holzbaus Stefan Krötsch, Lutz Müller

Mit dem Bau befestigter Städte und Dörfer bilden hohe, mehrgeschossige Gebäude – aus Platzmangel innerhalb der Befesti­ gungsanlagen sowie aus repräsentativen Gründen – einen Schwerpunkt baukonstruk­ tiver Entwicklungen. In den Regionen, in denen Holz das vorherrschende Baumate­ rial war, etablierte sich seit der Antike das Wissen und das Handwerk, das die Errich­ tung dauerhafter, mehrgeschossiger Holz­ bauten ermöglichte. Selbst eine der ältesten Konstruktionsme­ thoden des Holzbaus, der Blockbau, der bereits seit der Jungsteinzeit bekannt ist, erlaubte Gebäude von erstaunlicher Höhe. Er war in waldreichen Regionen Asiens und Europas bis in die Neuzeit üblich, in einigen Gegenden findet er bis heute Anwendung. Durch das Aufeinanderschichten liegender Blöcke oder Balken werden dabei geschlos­ sene, winddichte und wärmedämmende Wände erstellt und durch Verzahnung, Ver­ blattung oder Verkämmung der Ecken und der Innenwände ausgesteift. Obwohl die horizontale Schichtung der Balken zu star­ ken Setzungen bei hohen Gebäuden führt, entstanden in Gebieten mit langer Hand­ werkstradition Gebäude von erstaun­licher Höhe, wie das Beispiel eines fünf­geschos­ sigen Wohnhauses im Schweizer Wallis zeigt (Abb. A 1.2).

Antike und Mittelalter in ­Ostasien

A 1.1

Mit dem Einzug des Buddhismus entstand in Japan basierend auf dem Einfluss chine­ sischer Architektur bereits im 6. Jahrhundert ein hochentwickeltes Holzhandwerk, dessen Pro­tagonisten als „große Baumeister“ und „große Handwerker“ bezeichnet wurden und hohes gesellschaftliches Ansehen genos­ sen. In der Asuka- und Nara-Zeit bildete sich die Konstruktionsmethodik eines Ske­ lettbaus heraus, der die japanische Archi­ tektur bis in die Neuzeit prägen sollte. Eine durch schwere Auflast gegen Wind gesi­ cherte Dachkonstruktion wird von Stüt­zen getragen, die über eingeschlitzte Balken zu einem Rahmentragwerk verbunden sind und ohne Befestigung auf Sockelsteinen stehen. Die durchlaufenden Stützen können hohe Lasten abtragen, während die Duktilität der Rahmenverbindungen und des Sockelan­ schlusses eine sehr gute Erdbebensicher­ heit gewährleistet. Bereits 725 wurde die Pagode des buddhis­ tischen Kōfuku-ji Tempels in Nara, der dama­ ligen Hauptstadt Japans, mit fünf Geschos­ sen und einer Höhe von über 50 m errich­ tet. Ebenfalls in Nara steht die im Jahr 745 erbaute Haupthalle des buddhistischen Tempels Tōdai-ji, die mit einer Breite von

A 1.1 Wettbewerbsentwurf für den Langelinie-Pavillon, Kopenhagen (DK) 1953, Jørn Utzon A 1.2 fünfgeschossiges Wohngebäude im Wallis, ­Evolène (CH) 1958, Gebrüder Follonier A 1.3 Tō-ji Tempel, Kyoto (JP) 9. Jh. (Pagode nach ­Zerstörung 1644 wieder aufgebaut) A 1.4 Pura Besakih Tempel, Bali (ID) 11. Jh. A 1.5 Burg Himeji (JP) 17. Jh. A 1.6 Alter Kornspeicher, Geislingen an der Steige (DE) 1445 A 1.2

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57,01 m, einer Tiefe von 50,48 m und einer Höhe von 48,74 m das größte rein aus Holz errichtete Gebäude der Welt ist. Mit 57 m entstand im 9. Jahrhundert mit der fünfge­ schossigen Pagode des Tō-ji Tempels in Kyoto das damals höchste Bauwerk Japans (Abb. A 1.3). Eine Höhe von bis zu 44 m erreichen bereits die Tempelbauten von Pura Besakih auf Bali aus dem späten 11. Jahrhundert (Abb. A 1.4). Jedes der elf Geschosse besteht dabei aus einem Raum, der als Schrein für religiöse Rituale genutzt wurde. Die Aus­steifung dieser schlanken Türme erfolgt – ähnlich der oben erwähnten japa­ nischen Kon­struktionen – über elaborierte, rahmenartige Verbindungen zwischen Stüt­ zen und Trägern. Im frühen 15. Jahrhundert entstand in Peking innerhalb von weniger als zwei Jahrzehn­ ten mit den Palastbauten der Verbotenen Stadt ein Gebäudeensemble gigantischen Ausmaßes, dessen zeremonielles Zentrum die „Halle der höchsten Harmonie“ mit einer Höhe von 35 m und einer Fläche von 2400 m2 ist. Die Burg Himeji in Japan aus dem 17. Jahr­ hundert stellt mit ihren sechs Stockwerken und einer Höhe von 31,5 m einen der größ­ ten mehrgeschossigen Holzbauten seiner Zeit dar (Abb. A 1.5).

A 1.4

Die Konstruktionsmethode des Skelettbaus mit dem damit einhergehenden unbestimm­ tem Nutzungs- und Raumsystem blieben in China und Japan lange Zeit unverändert. Erst mit Beginn der Neuzeit endete diese jahrtausendealte Tradition sehr abrupt. In Gebäuden mit mehr als zwei Geschossen wurde Holz als Material der Primärkonstruk­ tion komplett durch neue Baumaterialien wie Stahl und Beton ersetzt.

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Der Fachwerkbau, vom Mittelalter bis ins 19. Jahrhundert die vorherrschende Gebäu­ dekonstruktion in den Städten Mitteleuropas, folgt einem grundlegend anderen konstruk­ tiven Ansatz. Denn trotz ihrer skelettartigen Erscheinung bilden Pfosten und Streben zusammen mit Schwelle und Rähm eher eine ausgesteifte Wandscheibe als eine Skelett­ konstruktion. Diese Wandscheiben in Form von Innen- und Außenwänden wiederum steifen das Gebäude ohne wesentliche Akti­ vierung der Deckenscheibe aus. Die Decken­ balken sind auf diese Wände aufgelegt, oft einem eigenen Rhythmus folgend ohne Rücksicht auf den Pfostenabstand. Im Gegensatz zu den asiatischen Skelettbau­ ten laufen die Stützen über die Geschosse

nicht durch, sondern sind durch Schwelle, Deckenbalken und Rähm unterbrochen und bisweilen sogar geschossweise leicht versetzt. Die Deckenbalken werden dabei zwischen den Wänden eingespannt, wodurch größere Deckenspannweiten möglich sind und geringere Schwingungen entste­ hen. Gleichzeitig schützt der Überstand die darunterliegende Fassade vor Bewit­ terung. Vorläufer des Fachwerkbaus waren der Pfostenbau und der Ständerbau. Beim ­Pfostenbau handelt es sich um eine Skelett­ konstruktion, deren Stützen metertief in den Boden eingerammt und eingegraben wurden und als eingespannte Stützen das Gebäude aussteifen. Nach 20 bis 30 Jahren waren die Stützenfüße jedoch meist verfault und das Gebäude musste ersetzt werden. Der Ständerbau begegnete diesem Pro­ blem, indem statt eingegrabener Pfosten gebäudehohe Ständer zum Einsatz kamen, die auf einer horizontalen Schwelle trocken aufgelegt wurden, was die Lebensdauer der Gebäude entscheidend verlängerte. Die Errichtung mehrerer Geschosse war möglich, die Höhe der einzelnen Häuser aber durch die verfügbaren Baumlängen begrenzt. Eine Auswechslung der tragen­ den Ständer ließ sich nur unter großem Auf­ wand durchführen.

A 1.5

A 1.6

Mittelalter in Europa

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Tō-ji Tempel Japan, 888 57 m 5 Geschosse

Pura Besakih Tempel Bali, 8. Jh. 44 m 11 Geschosse

Stabkirche von Hopperstad Norwegen, 1130 27 m 4 Geschosse

Qigu Tan China, 1420 25 m 3 Geschosse

Alter Kornspeicher Deutschland, 1445 21 m 7 Geschosse

90 m 80 m 70 m 60 m 50 m 40 m 30 m 20 m 10 m

Mittelalter

Die Einführung des Fachwerkbaus kam deshalb einer Revolution im Bauwesen gleich: Nun konnten Holzkonstruktionen gebaut werden, die mehrere Hundert Jahre Bestand hatten, weil die tragenden Einzel­ teile einfach ausgewechselt werden konn­ ten, ohne dabei die gesamte Tragstruktur abbauen zu müssen. Mit dem Fachwerkbau etablierte sich auch viel Wissen über den kon­struk­tiven Holzschutz, das bis heute genutzt wird. Die Verlängerung der Lebensdauer durch die Einführung der Ständerbauweise und der Aufbau aus übereinandergestapelten, gut ausgesteiften Stockwerken begünstig­ ten den Bau mehrgeschossiger Gebäude aus Holz. Der Alte Kornspeicher in Geislingen an der Steige aus dem Jahr 1445 mit seinen sieben Ge­­schossen aus Holz, die auf einem gemauerten Sockel­geschoss stehen, ist Beleg für die Leistungs­fähigkeit und Dauer­ haftigkeit dieser Konstruk­tionsmethode (Abb. A 1.6, S. 9).

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Moderne Den Materialkanon der klassischen Moderne dominierten Beton und Stahl, Holz spielte als Baustoff von Gebäudetragwerken zu­­ nächst kaum eine Rolle mehr. Die Konkur­ renz der plötzlich verfügbaren, nicht ver­ rottbaren und nicht brennbaren Materialien degradierte Holz zum Baustoff niedriger, bisweilen auch temporärer Gebäude. Erst mit der Jahrtausendwende erfuhr der Holzbau durch eine Reihe technischer Neu­ erungen eine grundlegende Neuausrich­ tung. Vor dem Hintergrund eines weltweiten politischen Umdenkens hinsichtlich der ­globalen ökologischen Entwicklung, allem voran der Klimaerwärmung, rückt das Bauen mit Holz in Mittel- und Nordeuropa wieder in den Fokus. Als in einem breit angelegten Modellvorha­ ben in Bayern und durch neue Entwick­ lungen in Österreich mehrere dreigeschos­ sige Mehrfamilienhäuser gebaut wurden (Abb. A 1.7), fasste die erste Ausgabe des

Fachmagazins zuschnitt im Jahr 2001 die Analyse des neuen Holzbaus in ihrem Untertitel zusammen: „ […] die erste Gene­ ration der Mehrgeschosser hat die Bewäh­ rungsprobe bestanden.“ Technischer Fortschritt und eine kontinuier­ lich angepasste Gesetzeslage haben seit­ dem in immer kürzeren Zeitabständen zu neuen Höhenrekorden geführt. 2008 ent­ stand in der Berliner Innenstadt das Wohn­ haus e 3 mit sieben Geschossen, bei dem unter anderem die Verwendung von HolzBeton-Verbunddecken und ein externes Treppenhaus aus Stahlbeton den Brand­ schutzanforderungen nachkommen (Abb. A 1.8). Achtgeschossige Gebäude an der Hochhausgrenze wie das H 8 in Bad Aibling (Abb. A 1.9) und der LifeCycle Tower in Dornbirn folgten 2011 und 2012, nachdem in London bereits 2009 mit dem zehnge­ schossigen Murray Grove Tower das erste Holzhaus jenseits der Hochhausgrenze errichtet worden war (Abb. A 1.11). 2012 entstand in Melbourne mit dem Forté Tower

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Damaschkesiedlung Deutschland, 1996 9m 3 Geschosse Architekten: Fink + Jocher

H8 Deutschland, 2011 25 m 8 Geschosse Architekten: Schankula Architekten

Forté Tower Australien, 2013 32 m 10 Geschosse Architekten: Lend Lease

Studierendenwohnheim Kanada, 2017 53 m 18 Geschosse Architekten: Acton Ostry Architects

Kulturzentrum und Hotel Schweden, 2021 82 m 20 Geschosse Architekten: White Arkitekter 90 m 80 m 70 m 60 m 50 m 40 m 30 m 20 m 10 m Zeit

Moderne

ein ebenfalls zehngeschossiges Wohnhaus. Der 2013 fertiggestellte Gebäudekomplex an der Via Cenni in Mailand ist zwar nur neun Geschosse hoch, besteht jedoch aus vier Wohntürmen, die über ein stadtblockgroßes Sockelgebäude verbunden sind. Da es in Großbritannien, Australien und Italien wie in vielen anderen Ländern selbst für Hoch­ häuser keine Anforderungen an die Brenn­ barkeit des Tragwerks gibt, solange eine ausreichende Feuerwiderstandsdauer ge­­ währleistet ist, konnten diese Gebäude aus gekapselten Brettsperrholztafeln konstruiert werden. 2015 entstand im norwegischen Bergen ein 14-geschossiges Gebäude mit einem Skelett aus Brettschichtholz, in das vorgefertigte Raumzellen eingestellt sind. 2016 wurden dann die Bauarbeiten im kanadischen Vancouver am Studierenden­ wohnheim mit 18 Geschossen und einer Höhe von 53 m als Skelettkonstruktion aus Brettschichtholz-stützen und Decken aus Brettsperrholz beendet. Das Jahr 2019 mar­ kiert mit der Fertigstellung des Hoho in Wien

und der Errichtung des Mjøstårnet im norwe­ gischen Brumunddal den vorläufigen Höhe­ punkt der Jagd nach neuen Höhenrekorden. Das Hoho ist ein Holz-Beton-Hybridhoch­ haus mit 23 Geschossen und einer Höhe von 84 m (Abb. A 1.13), während es sich beim Mjøstårnet um eine Kon­struktion aus Brettschichtholzstützen und Brettsperrholz­ decken sowie einigen Betondecken in den oberen der 18 Geschosse mit einer Höhe von 84 m handelt. Das Kulturzentrum im schwedischen Skellefteå erreicht mit ­seinem Hotelturm eine Höhe von 82 m (siehe Pro­ jektbeispiel S. 198ff.). Ein Ende dieser sich ständig beschleuni­ genden Höhenentwicklung ist bisher nicht abzusehen und es stellt sich die Frage, ob der steigende Aufwand ein weiteres Ausrei­ zen der Möglichkeiten rechtfertigt. Es bestä­ tigt sich jedoch, dass Holz den Anforderun­ gen an moderne Baustoffe in allen Berei­ chen gerecht wird. Insbesondere zeigen die genannten Beispiele aus jüngerer Zeit, dass die Brennbarkeit von Holz lange überbewer­

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A 1.7  Wohnhaus – Modellvorhaben Bayern, ­Regensburg (DE) 1996, Fink + Jocher A 1.8  Wohnhochhaus e 3, Berlin (DE) 2008, Kaden Klingbeil Architekten A 1.9  Wohnhochhaus H 8, Bad Aibling (DE) 2011, Schankula Architekten A 1.10 Höhenentwicklung mehrgeschossiger Holzbauten A 1.11 Murray Grove Tower, London (GB) 2009, Waugh Thistleton Architects A 1.12 Wohnhochhaus, Bergen (NO) 2015, Artec Arkitekter / Ingeniører A 1.13 Holzhochhaus Hoho, Wien (AT) 2019, RLP Rüdiger Lainer + Partner

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tet wurde und keinen Hinderungsgrund für den Bau mehrgeschossiger Gebäude mehr darstellt. Diese Erkenntnis macht sich zwar langsam, aber stetig auch in der Gesetzgebung bemerkbar. Selbst in einem baurechtlich stark regulierten Land wie Deutschland benachteiligen die Regelwerke den Holzbau immer weniger. Baden-Württemberg nimmt innerhalb Deutschlands dabei die Vorreiter­ rolle ein, indem beispielsweise die Ausfüh­ rung von Gebäuden der Gebäudeklasse 5 nicht mehr mit der Nichtbrennbarkeit der Baustoffe primärer Tragwerksteile und Raum­ abschlüsse verbunden ist, sondern allein mit der Feuerwiderstandsdauer. 2019 ent­ stand in Heilbronn mit dem 34 m hohen Skaio das erste Holzhochhaus Deutsch­ lands. In anderen Ländern ermöglicht die Gesetzgebung meist schon einen wesent­ lich umfang­reicheren Einsatz von Holz.

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Urbaner Holzbau Ergebnis dieser technischen und gesell­ schaftlichen Entwicklungen ist es, dass ­alltägliche Gebäudetypologien wie Mehr­ familienhäuser, Gewerbe- oder Bildungs­ bauten in städtischer Dimension als Holz­ bauten immer selbstverständlicher werden. Seit dem Jahr 2008 wohnt mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung in Städten, ­während 1950 noch 70 % auf dem Land ­lebten. Nach Prognosen der UNO wird der weltweite Anteil der städtischen Bevölke­ rung bis 2030 auf über 60 % steigen und im Jahr 2050 rund 70 % erreichen [1]. Wenn der Holzbau aufgrund seiner ökologischen Vorteile in relevantem Umfang im Bauwesen eingesetzt wird, wird er auch wieder in die Städte zurückkehren. Mittlerweile werden bereits ganze städti­ sche Areale mit dem Fokus auf Holzbau entwickelt. Antrieb dafür sind in der Regel die ökologischen Bestrebungen der regio­ nalen Politik zur Dekarbonisierung des Bau­

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wesens. In München wurde die Vergabe von Baugrundstücken auf einem Teilgebiet der ehemaligen Prinz-Eugen-Kaserne mit der Einhaltung eines ehrgeizigen ökologischen Kriterienkatalogs und dem Einsatz eines möglichst hohen Anteils nachwachsender Rohstoffe verknüpft (Abb. A 1.16; siehe auch Projektbeispiel S. 216ff.). So entstand seit 2019 auf acht Baufeldern eine ökologische Mustersiedlung mit insgesamt 566 Wohnun­ gen in verdichteter städtischer Bebauung mit zwei bis sieben Geschossen (Abb. A 1.16). Die Außenwände fast aller Gebäude dieser Mustersiedlung sind in Holztafelbauweise ausgeführt, Decken und Innenwände der meisten Gebäude bestehen aus Brettsperr­ holz, während die Treppenhäuser als Beton­ kerne vorrangig die Rettungswege aufneh­ men. Die Mehrzahl der Fassaden ist trotz hoher Anfor­derungen an den Brandschutz als hinterlüftete Holzfassade ausgeführt, die durch ihre Gestaltung sehr wohl dem städti­ schen Umfeld gerecht werden. Holztafelbauwände sind bei gleichem Dämm­ wert schlanker als mineralische Konstruk­ tionen. Die damit gesteigerte Flächeneffizi­ enz ist trotz höherer Baukosten in urbanen Gebieten mit teuren Grundstückskosten wirtschaftlich. So entstehen inzwischen oft Hybridgebäude mit Decken, Stützen und Treppenhauskernen aus Stahlbeton und einer Gebäudehülle aus Holz. Die Leichtigkeit des Baustoffs sowie die Mög­ lichkeiten der Vorfertigung prädestinieren Holzbauten außerdem für Aufstockungen, die in den europäischen Städten ein erhebliches Potenzial für Nachverdichtungen bergen. Die Möglichkeiten weitgehender Vorferti­ gung und die damit einhergehenden kurzen Bauzeiten machen den Holzbau für urbane Räume auch deshalb interessant, weil sich die Belastungen der intensiv genutzten In­frastruktur und der Nachbarschaft durch Baustellen so auf ein Minimum reduzieren lassen. In den vergangenen beiden Dekaden hat sich der Holzbau immer mehr Aufgabenfel­

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A 1.14 Kammerzellhaus Straßburg (FR) 1427 A 1.15 Kulturzentrum und Hotel, Skellefteå (SE) 2021, White Arkitekter A 1.16 Wohnbebauung Prinz-Eugen-Park, Mün­ chen (DE) a Bauabschnitt WA 14 West, 2019, Rapp Architekten    b Lageplan, Maßstab  1:7000, GSP Architekten mit Rainer Schmidt Landschaftsarchitekten    c Bauabschnitt WA 14 Ost, 2020, ARGE ­ArchitekturWerkstatt Vallentin, Johannes Kaufmann Architektur a

der erschlossen: Inzwischen werden nicht nur Wohnhäuser, sondern auch Büros, Pro­ duktionsstätten und andere Gewerbebauten sowie Kindergärten, Schulen, Sportstätten, Kirchen und Kulturbauten aus Holz errichtet. Beeindruckender Höhepunkt dieser Ent­ wicklung ist das Kulturzentrum im schwedi­ schen Skellefteå, das eine Bibliothek, ein Kunstmuseum, eine Kunstgalerie, einen Konzertsaal, Theaterbühnen, ein Konferenz­ zentrum und ein Hotel in einem Gebäude aus Holz vereint (Abb. A 1.15; siehe Projekt­ beispiel, S. 198ff.). Holz wird oft als rurales Baumaterial ange­ sehen. Urbane Umgebungen assoziiert man entweder im historischen Kontext mit Mauerwerk und verputzten Fassaden oder seit der Moderne mit Stahl, Glas und Beton. Doch gerade in Mittel- und Nordeuropa prägten Holzbauten bis in das 19. Jahrhun­ dert das Bild der Städte. Und dieses reiche baukulturelle Erbe ist bis heute erlebbar, beispielsweise in der Altstadt von Straßburg (Abb. A 1.14), die mit ihren mittelalterlichen Fachwerkbauten zum Unesco-Weltkultur­ erbe gehört. Das Kammerzellhaus am Mün­ sterplatz von 1427, ein viergeschossiger Fachwerkbau über gemauertem Sockelge­ schoss, fasziniert durch die reiche Orna­ mentik seiner geschnitzten Fassade und ist aus seiner städtischen Umgebung nicht wegzudenken. Es ist ein gutes Beispiel dafür, dass nicht das Material an sich, son­ dern der architektonische Umgang damit die erfolgreiche Integration in den urbanen Kontext ausmacht. Holz scheint im Materialkanon der Moderne angekommen zu sein – und ist auf dem besten Wege, wieder an seine lange Ver­ gangenheit als Baustoff hoher und urbaner Gebäude anzuknüpfen.

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1 Quartiersplatz 2 Grundschule 3 Bürger- und Kulturtreff ­(geplant) 4 Quartierzentrale mit Mobili­ tätsstation, Nachbarschafts­ café und Fahrradladen 5 Kindertagesstätte 6  Läden und Arztpraxen 7 ökologische ­Mustersiedlung 8 Seniorenzentrum (im Bau)

b

Anmerkungen: [1] United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division: World Urbanization Prospects: The 2018 Revision. https://esa.un.org/unpd/wup/Publications c

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Ressource Holz Gerd Wegener

Ein Blick zurück

A 2.1 Mischwald A 2.2 mittelalterliche Fachwerkbauten in Einbeck (DE) A 2.3 Gleishalle des Münchner Centralbahnhofs um 1850 (in den 1870er-Jahren abgerissen) A 2.4 Sendeturm, Ismaning bei München (DE) 1932 (1983 ab­gerissen) A 2.5 weltweiter Jahresverbrauch wichtiger Baumate­ rialien A 2.6 EU-weite Holzvorräte nach Ländern

Holz war in der Menschheitsgeschichte bis ins 19. Jahrhundert als Baustoff, Werkstoff und Brennstoff, aber auch als Kulturgut unersetzlich. Es kam in vielfältiger Form zum Haus-, Wagen- und Schiffsbau zum Ein­satz und diente als Material für Werkzeuge, Waffen, Möbel und Kunstgegenstände, um nur einige Beispiele zu nennen. Gleichzeitig war Holz der wichtigste Brennstoff und wurde zur Gewinnung einer großen Zahl von chemischen Grundstoffen wie etwa Alkohol und Gerbstoffen genutzt, ebenso zur Herstellung von Holzkohle oder von Pottasche für die Eisen- und Glasproduktion. Durch diese Vielfalt an Nutzungsmöglichkeiten war Holz dem Menschen so vertraut wie kein anderes Material. Neben Holz lieferte der Wald zusätzlich eine große Zahl an weiteren ­Rohstoffen und Produkten (Wild, Beeren, Pilze, Arzneimittel etc.). Die übermäßige Nutzung der Ressource Holz führte in Europa vor allem im 17. und 18. Jahr­hundert zur Holzknappheit und Waldvernichtung [1]. Um diesen Missständen entgegenzutreten, formulierte Hans Carl von Carlowitz im Jahr 1713 seinen Leitsatz zur nachhaltigen Nutzung der Wälder, der besagt, nicht mehr Holz zu schlagen als nachwächst [2]. Erst im ausgehenden 19. und vor allem im 20. Jahrhundert wird Holz durch andere Materialien (Stahl, Beton, Stahlbeton, Kunststoffe) und neue Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas, Kernenergie) in großem Maßstab ergänzt und in vielen Bereichen auch komplett ersetzt. Blickt man beim Thema Bauen mit Holz schlaglichtartig auf verschiedene Kulturepo­ chen zurück, so wird die jahrtausende­alte Bedeutung von Holz als Baustoff deutlich: Bereits die Behausungen der Steinzeit und die Häuser der Kelten sowie später die Wikin­ger­­häuser, Stabkirchen und mittel­ alterlichen Fachwerkbauten (Abb. A 2.2) belegen dies ebenso wie beispielsweise die Gleishalle des Münchner Centralbahnhofs

A 2.1

(Abb. A 2.3) aus der Mitte des 19. Jahrhunderts sowie der 163 m hohe Ismaninger Sendeturm aus dem frühen 20. Jahrhundert (Abb. A 2.4). Besonders in den ersten Jahrzehnten nach dem Zweiten Weltkrieg verliert Holz seine Bedeutung als konstruktiver Baustoff, wenn man einmal von der klassischen Verwendung für Dachstühle oder auch für Treppen und Fußböden absieht. In den letzten 20 – 30 Jahren hat der Holzbau jedoch wieder an Bedeutung gewonnen. Es kann heute regelrecht vom Neu­beginn einer Epoche des Holzbaus gesprochen werden. Diese Entwicklung ist einer­seits bedingt durch die vielfachen ökologischen Vorteile dieses nachwachsenden Baustoffs und wird andererseits ermöglicht durch die enorme Vielfalt an neuen, qualifizierten Holzwerkstoffen und Verbundmaterialien, innovativen Verbindungsmitteln sowie ­leistungsfähigen Klebstoffen. Darüber hinaus tragen auch spezialisierte Ingenieur­ leistungen, IT-basierte Planung und industrielle Vorfertigung entscheidend dazu bei, dass das architektonisch anspruchsvolle Bauen mit Holz heute im urbanen und im ländlichen Raum eine neue Dimension erreicht hat: schnell, trocken, wettbewerbsfähig und qualitativ hochwertig. Dies gilt für das Bauen und Renovieren im Bestand ebenso wie für den Neubau von Wohn­ häusern, Kindergärten, Schulen sowie Büro- und Gewerbebauten bis zur Hochhausgrenze und darüber hinaus.

Die Dimension von Wald und Holz In einer globalisierten Welt erfordert die ­Ressourcenfrage sowohl einen lokalen und regionalen als auch einen weltweiten Blick auf Wald und Holz. Mit 4 Mrd. ha sind heute rund 30 % der Landfläche mit Wäldern bedeckt. Die globale Waldfläche nimmt seit Jahrzehnten ab, vor allem durch Brandro-

R ESSOUR CE HOLZ

A 2.2

[Mrd. m3]

dung und Umwandlung in landwirtschaftliche Nutzflächen sowie durch illegalen Holzeinschlag, vornehmlich in tropischen und subtropischen Waldgebieten. Der Wald­ verlust hat sich jedoch zwischen 2015 und 2020 von 15 auf 10 Mio. ha pro Jahr verringert. Durch Aufforstungen und Anlage von Plantagen auf derzeit 7 % der gesamten Waldfläche weltweit ergibt sich ein durchschnittlicher jährlicher Nettoverlust von ­4,7 Mio. ha [3]. Die jährlichen Verluste ­können jedoch in einzelnen Ländern und Re­gionen etwa durch klimatische und poli­ tische Einflüsse sowie vermehrte illegale Feuer erheblich schwanken, wie etwa 2020 im Amazonasgebiet. Tropische, subtropische und boreale Wälder sowie die Wälder der gemäßigten Breiten sind die wichtigsten Waldformationen für die Holznutzung. Bei bewirtschafteten Kulturwäldern, wie man sie in Europa praktisch ausschließlich vorfindet, steht die ­multifunktionale, nachhaltige Waldbewirtschaftung im Vordergrund, die neben der 7

A 2.3

Nutzung von Holz vielfältige Schutz-, Nutzund Erholungsfunktionen erfüllt und für die Pflege der biologischen Vielfalt sorgt. Die weltweit zunehmende Plantagenwirtschaft arbeitet dagegen vorrangig mit Eukalyptus und schnellwachsenden Kiefernarten in Monokulturen. Diese dienen der Produktion von Holz bzw. Biomasse für einen bestimmten Zweck, z. B. zur Herstellung von Zellstoff, Papier, Holzwerkstoffen und qualitativ minderen Bauholzsortimenten oder zur Energiegewinnung. Jährlich liefern die Wälder weltweit 4 Mrd. m3 (= 2,4 Mrd. t) Rundholz, davon sind 1,5 Mrd. m3 Nadelholz und 2,5 Mrd. m3 Laubholz. 51 % des Rundholzes wird energetisch genutzt, 49 % werden als Nutzholz stofflich in Produkte umgewandelt [4]. Damit ist Holz auch heute der wichtigste nachwachsende Rohstoff und Energieträger der Erde und gehört zu den drei am häufigsten verwendeten Materialien. Abb. A 2.5 zeigt eindrucksvoll, dass eine Welt ohne den Roh-, Bau- und Werkstoff sowie den Ener-

7

6

5

4

4

3

2

2

1 0,23

0,24

Stahl

Kunststoff

0 Beton

Rundholz, davon Nutzholz

0,06 Aluminium A 2.5

15

A 2.4

gieträger Holz nicht denkbar wäre [5]. Die knapp 2 Mrd. m3 Nutzholz werden zu 440 Mio. m3 Schnittholz und 390 Mio. m3 Holzwerkstoffen für das Bauen und Wohnen (Konstruktion, Ausstattung, Möbel) beund verarbeitet sowie zu 400 Mio. t Papier und Papierprodukten [6]. Nebenprodukte und Reststoffe der Produktion werden wertschöpfend entweder stofflich (z. B. Werkstoffe) oder energetisch (z. B. Pellets) reststoffarm verwertet.

Forst und Holz: Die Partner des Holzbaus Der Holzbau ist in Europa Teil des Wirtschaftszweigs Forst und Holz mit einer vielschichtigen Wertschöpfungskette von der Forstwirtschaft über die Holzwirtschaft, Holz­ bau, Papierwirtschaft bis zum Druckereiund Verlagswesen. Die Branche setzt in Europa fast 500 Mrd. € bei rund 3,5 Mio. Beschäftigten um. In Deutschland ist dieser

Deutschland 3,70

33

Schweden 3,00

68

Frankreich 2,60

31

Polen 2,54

31

Finnland 2,33

73

Rumänien 1,94

30

Italien 1,45

32

Spanien 1,21

38

Österreich 1,16

47

Norwegen 1,16

33

Tschechien 0,79

34

Slowakei 0,53

40

Schweiz 0,44

32

Slowenien 0,43

62

Kroatien 0,42

34 Holzvorräte in Milliarden [m ] 3

Anteil der Waldflächen an der Landfläche [%] A 2.6

16

A 2.7

Wirtschaftszweig mit 180 Mrd. € Umsatz und 1,1 Mio. Beschäftigten ein gesellschaftspolitischer sowie ressourcen- und umweltrelevanter Posten, der in seiner Bedeutung vor allem im ländlichen Raum dem Maschinenbau und der Automobil­industrie nicht nachsteht. Die Holzwirtschaft gliedert sich in die Sek­to­ ren Holz- und Papierindustrie, Holzhandwerk und Holzhandel. Vorgelagerte Partner des Holzbaus (Holzfertigbau, industrielles Holzbauwesen, Zimmereibetriebe, Bau- und Möbelschreinereien) sind Forstwirtschaft, Sägeindustrie und der Handel mit Schnittholz, Holzwerkstoffen und Holzbauteilen [7].

A 2.8

Ressourcensituation und ­Perspektiven Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Europas Wälder seit Jahrhunderten vom Menschen beeinflusste und geschaffene Kultur- und Wirtschaftswälder sind, die den heimischen Rohstoff Holz für die Holzwirtschaft und den Holzbau liefern. Die Mitgliedsstaaten der EU verfügten 2020 über rund 180 Mio. ha Wald mit einer großen Vielfalt von Baumarten, was einem Anteil von 41 % der Fläche entspricht. Bemerkenswert ist auch, dass die Waldfläche in den letzten 40 Jahren stetig zugenommen hat, in

3,7 Mrd. m3 Holzvorrat in Deutschland Durchschnittlicher jährlich nutzbarer Holzzuwachs in Deutschland: ca. 80 Mio. m3, ca. 70 Mio. m3 werden als Rundholz geerntet. Daraus könnten theoretisch 45 Mio. m3 Holzbauprodukte hergestellt werden.

Jährlich werden in Deutschland ca. 150 Mio. m3 Wohngebäude (31 Mio. m2 Wohnnutzfläche ) und ca. 190 Mio. m3 Nichtwohngebäude neu gebaut (Statistisches Bundesamt: Baufertigstellungen 2020). Pro m3 umbauten Raum benötigt man im Schnitt für Wohngebäude ca. 0,08 m3 Holz und für Nichtwohngebäude ca. 0,05 m3 Holz in Form von Holzbauprodukten.

Etwas weniger als die Hälfte der deutschen Jahresholzernte würde ausreichen, um das gesamte jährliche Neubauvolumen Deutschlands aus Holz zu errichten.

A 2.9

Deutschland in den letzten 10 Jahren durch­ schnittlich um 5000 ha pro Jahr. In den letzten Jahren sind jedoch auch große Flächen des Wirtschaftswalds (besonders Nadel­ wälder) durch Windwürfe und extreme Trockenheit mit den damit verbundenen Waldbränden, Dürren und Kalamitäten (vor allem Borkenkäferbefall) verlorengegangen oder in ihrer Leistungsfähigkeit stark reduziert, was durch zukunftsfähige Aufforstungen aus­ge­glichen werden muss. Die Holzvorräte in den europäischen Wäldern sind dennoch mit ca. 27 Mrd. m3 hoch, Deutschland liegt dabei mit 3,7 Mrd. m3 an der Spitze (Abb. A 2.6, S. 15) und hat mit durchschnittlich 340 m3/ha nach Österreich die höchsten Vorräte pro Hektar. Der Rohstoffspeicher ist demnach nachhaltig gefüllt und wächst sogar, da in Deutschland jährlich rund 120 Mio. m3 oberirdische Biomasse nachwachsen, von denen durchschnittlich ca. 80 Mio. m3 als Rohholz genutzt werden [8]. Eine Modellrechnung kommt zu dem erstaun­lichen Ergebnis, dass mit etwas weniger als der Hälfte der durchschnittlichen nachhaltigen Holz­ernte in Deutschland das gesamte Neubauvolumen aus Holz errichtet werden könnte (Abb. A 2.9) [9]. Eine nachhaltige Holznutzung ist im Interesse der Waldpflege und der Waldverjüngung und führt im Zusammenspiel mit kli­ ma­gerechten und standortangepassten Mischwaldkonzepten zu naturnahen und stabilen Waldbeständen. Diese zeichnen sich unter anderem durch biologische Vielfalt, Baumartenvielfalt (über 50 Baumarten in Deutschland) und zunehmende Totholzanteile aus. In der Nachhaltigkeitsbewertung alternativer Waldbehandlungs- und Holzverwendungsszenarien (WEHAM) wird als Basis­szenario das Potenzial für die Rohholzbereitstellung für die nächsten 40 Jahre in der Größenordnung von ca. 80 Mio. m3 pro Jahr prognostiziert [10]. Dadurch würde sich der Holzvorrat auf 3,9 Mrd. m3 vergrößern. Das Rohholzpotenzial der wichtigsten Bauholzart Fichte, das heute ca. 44 % des

R ESSOUR CE HOLZ

17

A 2.7 Brettschichtholz (BSH) aus Buche links: ohne Farbkern, rechts: mit Farbkern A 2.8 Furnierschichtholz, links: alle Furnierlagen ­verlaufen längs, rechts: Furnierlagen verlaufen längs und quer A 2.9 Holzvorrat in Deutschland

Rohholzangebots ausmacht, wird voraussichtlich bis 2027 auf rund 35 % zurück­ gehen. Alternative Nadelholzarten sind ­Kiefer, Douglasie und Tanne, deren Anteil deutlich steigen wird. Erhebliche Zunahmen werden vor allem für Holzarten wie Buche (+ 59 %) und Eiche (+ 97 %) prognostiziert, aber auch für weitere Holzarten wie Esche, Ahorn, Birke, Erle und Pappel [11]. Dies wird mit fortschreitendem Klimawandel zu einem signifikanten Anstieg von Laub- und Mischwäldern führen.

Laubholz: Die Option im ­Holzbau Seit den schweren Windwürfen „Vivien“ und „Wiebke“ im Jahr 1990 und der zu dieser Zeit entwickelten forstpolitischen Zielsetzung des Waldumbaus von Nadelholzreinbeständen zu standortgerechteren und naturnahen Mischwäldern haben sich in Deutsch­ land die Flächenanteile an Mischwäldern auf 77 % und die Laubholzanteile in Mischund Laubholzreinbeständen auf 44 % erhöht [12]. Auch in Europa ist der Anteil an Laubholzwäldern signifikant gestiegen, was neben der ökologischen Vielfalt vor allem den ­Risiken durch Stürme, Dürre und dem Klimawandel Rechnung trägt. Im Fokus der Laubholznutzung für den Holz­ bau steht dabei im Besonderen die Buche mit einem Anteil am gesamten Laubholz­ vorrat in Deutschland von 45 % [13]. Bisher galt Buche als klassische Brennholzart, wurde aber auch stofflich für Holzwerkstoffe, Furniere, Parkett, Treppen und viel­ fältige Innenausstattungen sowie für Möbel verwertet. Als kon­struktiv genutztes Bauholz war Buche trotz ihrer hohen Festigkeitsund Steifigkeits­werte bedeutungslos. Durch die geschilderte Ressourcensituation und die dynamischen Entwicklungen im Holzbau hat jedoch seit einigen Jahren die wissenschaftliche und technische Auseinander­ setzung mit neuen, konstruktiven Nutzungs-

möglichkeiten von Laubholz – neben Buche vor allem auch von Eiche, Esche, Ahorn und Robinie – zu einer Reihe von Laubholzbauprodukten und deren innovativem Einsatz im Holzbau geführt. Aufgrund der 1,5- bis 3-fach höheren Festigkeitswerte von Laubholz- gegenüber Fichtenholzprodukten können Ingenieure und Architekten mit wesentlich schlankeren Dimensionen oder größeren Lasten planen. Zu den innovativen Bau­ produkten aus Laubholz zählen Furnierschichtholz (FSH; Abb. A 2.8) sowie Brettschichtholz (BSH; Abb. A 2.7), auch als BSH-Hybrid (Buche/Fichte). Mittlerweile stehen zahlreiche Bauprodukte aus Laubholz zur Verfügung. Entsprechen­ ­de Publikationen geben Auskunft über das Bauen mit Laubholz [14].

Fazit Unsere Kultur- und Wirtschaftswälder sind seit Jahrhunderten von Menschen gepflegte und gestaltete, also kultivierte Ökosysteme. Unter den Herausforderungen von Nach­ haltigkeit, ökologischer Vielfalt, Klimaschutz sowie Energie-, Ressourcen- und Materialwende kommt den Wäldern als Lebensund Wirtschaftsraum, aber vor allem auch als Speicher und Lieferant von Rohstoffen, Energie und Kohlenstoff eine herausragende Bedeutung zu. Durch Ressourcenund Energie­effizienz sowie geschlossene Kreisläufe stellt die Wertschöpfungskette vom Wald bis zu den Holzprodukten und Holzbauwerken eine einzigartige Symbiose von Natur, Technik und Kultur dar. Wenn Gesellschaft und Politik den Übergang in eine dekarbonisierte Wirtschaft mit nachwachsenden und erneuerbaren Ressourcen ernst nimmt, so kommt dem heimischen Roh-, Werk- und Baustoff eine wichtige Rolle zu. Dafür müssen die Wälder sowie die nachhaltige und naturnahe Forstwirtschaft weltweit eine hohe gesellschaftliche Wertschätzung erfahren. Diese Zielsetzung

verträgt sich nicht mit unveränderter Nadelholzwirtschaft, großen Kahlschlägen und ausschließlich wirtschaftlich ausgerichteten Erntemethoden, wie sie auch in Teilen Europas bis heute praktiziert werden. Nur Waldpflege und Holznutzung sowie der Umbau in klimagerechte Zukunftswälder garantieren langfristig die vielfältigen gesellschaftlich wichtigen Waldfunktionen und damit letztlich auch das Bauen mit Holz als einem anerkannten Beitrag zum praktizierten Klimaschutz [15]. Anmerkungen:   [1] Radkau, Joachim: Holz. Wie ein Naturstoff ­Geschichte schreibt. München 2012   [2] Carlowitz, Hans Carl von: Sylvicultura oeconomica (Leipzig 1713). München 2013   [3] FAO (Hrsg.): Global Forest Resources Assessment 2020. Rom 2020 FAO (Hrsg.): State of the World`s Forests. Rom 2020   [4] FAO (Hrsg.): Yearbook Forest Products 2018. Rom 2020   [5] FAO (Hrsg.): Yearbook Forest Products 2018. Rom 2020 Wegener, Gerd: Wald und Holz: Unverzichtbare Ressourcen. In: Boden, Wald und Holz als unverzichtbare Ressourcen. MUTation Bd. 5. Freising 2018 EAU – The European Cement Association. Activity Report 2020 World Steel Association: Steel Statistical Yearbook 2019 World and EU plastics production data 2019. In: Plastics Europe (Hrsg.): Plastics – the Facts 2020 The International Aluminium Institute: World. Aluminium 2017 Anode Effect Survey 2019   [6] wie Anm. 4   [7] Becher, Gerhard: Clusterstatistik Forst und Holz. Thünen Working Paper 32, November 2014   [8] EUROSTAT: Forstwirtschaftliche Statistik 2019   [9] Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (Hrsg.): Der Wald in Deutschland. Berlin 2018 [10] Thünen-Institut: Pressemitteilung 29.06.2015. www.thuenen.de/de/­infothek/presse/pressearchiv/ pressemitteilungen-­2015/thuenen-wissenschaftlerberechnen-das-­holzangebot-der-waelder-in-denkommenden-­vierzig-jahren/ (zuletzt geprüft: 20.09.2021) [11] ebd. [12] wie Anm. 9 [13] wie Anm. 9 [14] z.B. Merz, Konrad; Niemann, Anne; Torno, Stefan: Bauen mit Laubholz. München 2020 [15] Churkina. Galina u. a.: Buildings as a Global Carbon Sink. Nature Sustainability 3/2020

18

Vollholzprodukte und Holzwerkstoffe Anne Niemann

Mit der Industrialisierung der Holzverarbeitung wurden viele neue Vollholzprodukte und Holzwerkstoffe entwickelt. Das Kapitel gibt einen Überblick über die wichtigsten Eigenschaften der derzeit gebräuchlichsten Holzprodukte. Vollholzprodukte Die Verwendung von Holz als Baustoff hat eine jahrhundertelange Tradition. Durch Keilzinken und Verleimen der Querschnitte können Spannweiten verlängert und größere Lasten aufgenommen werden. Trocknung reduziert Schwinden und Pilzbefall. Holzwerkstoffe Holzwerkstoffe werden aus Holzteilen ­(Bretter, Platten, Späne oder Fasern) im Nass- oder T ­ rockenverfahren häufig mithilfe von Klebstoffen zusammengefügt. Auf diese Weise lassen sich die vorteil­ haften Eigenschaften von Holz gezielt ­verstärken. Die Entwicklung hochbeanspruchbarer Produkte hat wesentlich zum modernen mehrgeschossigen Bauen mit Holz beigetragen. Technische Regelungen Die in der EU geltende Bauproduktenverordnung lässt ausschließlich Bauprodukte zu, deren Brauchbarkeit nachgewiesen wurde. Dies ist von besonderer Bedeutung für den Bereich der Holzwerkstoffe, da die Verwendbarkeit aufgrund der Vielzahl an verfügbaren Produkten nicht einfach zu erfassen ist. Produkteigenschaften werden in EN-Bauprodukt­normen beschrie­ben, Zulassungen (sogenannte ETA: European Technical Assessment – Europäische Technische Bewertung) regeln wei­terführende Anforderungen. Produkte ohne Zulassung benötigen einen Verwendbarkeits­nachweis. Holzart Die Strukturen von Nadel- und Laubholz unterscheiden sich deutlich voneinander, entsprechend unterschiedlich sind sie ein-

setzbar. Durch die Klimaveränderung geraten verstärkt auch andere Baumarten und vermehrt vor allem Laubbäume in den Fokus des konstruktiven Holzbaus (siehe „Ressource Holz”, S. 14ff.). Klebstoff, Bindemittel, Zuschlag Durch die Verwendung von Bindemitteln werden Platten, Späne oder Fasern zu ­Holzwerkstoffen gepresst. Weitere Zusatzstoffe beeinflussen das Brand-, Feuchteund Tragverhalten. Bindemittel aus nachwachsenden Rohstoffen sind zwar in der Entwicklung, spielen in der Holzwerkstoff­ industrie praktisch jedoch noch keine Rolle (siehe „Raumluftqualität – Einflüsse des Holzbaus”, S. 32ff.). Rohdichte /spezifisches Gewicht [kg/m3] Von der Rohdichte des Holzes lassen sich wesentliche technologische Eigenschaften wie z. B. Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit oder Härte ableiten. Die Bestimmung der Rohdichte erfolgt unter Berücksichtigung des Feuchtegehalts (Masse- und Volumenänderung durch Quellen und Schwinden) sowie der Lage des Holzes im Stamm. Brandverhalten Mit der Entscheidung der Europäischen Kommission zur Festlegung der Brandverhaltensklassen für bestimmte Bauprodukte sind euro­paweit einheitliche Anforderungen für den Brandschutz festgelegt (DIN EN 13 501, Euroklassen A – F). Die Abbrandraten werden gemäß DIN EN 1995-1-2 angegeben. Biegefestigkeit fm, k [N/mm2] Die Biegefestigkeit des Holzes bezeichnet die Widerstandsfähigkeit gegen eine Kraft, die das Holz auf Biegung beansprucht. Eine höhere Rohdichte bedingt höhere Biege­ festigkeit, ein höherer Feuchtigkeitsgehalt setzt die Biegefestigkeit herab. Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl μ Poröse Stoffe haben in der Regel einen

geringeren µ-Wert als dichte. Je niedriger also der µ-Wert, desto geringer, je höher der µ-Wert, desto größer – also dampf­ dichter – ist der Wasserdampfdiffusions­ widerstand eines Baustoffs. Die beim Bau notwendige dampfdiffu­sionsregulierende Schicht kann durch einen Holzwerkstoff mit hohem Leimanteil hergestellt werden (Abb. C 3.3, S. 99). Wärmeleitfähigkeit [W/mK] Die Wärmeleitfähigkeit von Holz ist im Wesent­lichen von der Rohdichte, der Holzfeuchte und der Faserrichtung abhängig. Beim praktischen Nachweis des Wärmeschutzes sind vereinfachte Rechenwerte nach DIN 4108 anzusetzen. C-Gehalt [kg/m3] Die im Holzprodukt gespeicherte Menge an Kohlenstoff wird nach DIN EN 16 449 in CO2 umgerechnet. Je höher der Wert, desto mehr Kohlenstoff bleibt im Bauteil gespeichert, was zur Entlastung des Weltklimas beiträgt. Bei energetischer Verwertung des Bauteils wird der Kohlenstoff ­allerdings wieder freigesetzt. Die Kaskaden- bzw. Mehrfachnutzung von Holz über meh­rere Stufen zögert diesen Prozess heraus (siehe „Kohlenstoffspeicher und Substitution”, S. 25ff.). Treibhauspotenzial GWP [kg CO2 Äq.] Treibhausgasemissionen sind zurzeit der wichtigste Indikator in der Klimadebatte. Die Wirkungskategorie Treibhauspotenzial beschreibt den potenziellen Beitrag eines Stoffs zur Erwärmung der bodennahen ­Luftschichten, d. h. zum sogenannten Treibhauseffekt. Der Wert wird relativ zum Treib­ haus­potenzial von Kohlendioxid (CO2) angegeben. Je nie­driger der Wert des ­CO2-Äquivalents ist, umso geringer ist die potenzielle Auswirkung auf die globale Erwärmung und die damit verbundenen Umweltwirkungen. Angegeben ist der Wert der Herstellung des Holzprodukts (siehe „Lebenszyklusanalyse”, S. 24).

V O L L H O L Z P R O D U K T E U N D H OLZWER K STOFFE

a

b

A 3.1 gängige Vollholzprodukte und Holzwerkstoffe Vollholz (VH), Nadelschnittholz/ Laub­ a  schnittholz b keilgezinktes Vollholz / Konstruktionsvollholz (KVH) c Duo- / Triobalken d Brettschichtholz (BSH) e leichte Holzbauträger /-stütze f Brettsperrholz (BSP, CLT) g Dreischichtplatte (SWP-L3) h Einschichtplatte (SWP-L1) i Bau-Furniersperrholz (BFU)

j Bau-Furniersperrholz Buche (BFU-BU) k Furnierschichtholz (FSH, LVL) l mitteldichte Faserplatte (MDF) m poröse Platte (SB) n zementgebundene Spanplatte o Spanplatte (FPP, FPY) p OSB-Platte q Langspanholz (LSL) r Holzwolle-Leichtbauplatte (HWL, WW) A 3.2 Vergleich gängiger Vollholzprodukte und Holzwerkstoffe anhand nutzungsrelevanter ­Aspekte

c

e

d

g

h

i

j

k

l

m

n

o

p

q

r

19

f

A 3.1

20

Vollholz (VH) aus Vollholz - stabförVollholz Vollholz - stabför1) (VH) aus Werkstoff Bestandteile Name  Nadelschnittholz (NH) technische Regelungen mige Werkstoffe Nadelschnittholz (NH) mige Werkstoffe Vollholz (VH) aus Vollholz - stabförNadelschnittholz (NH) mige Werkstoffe Vollholz (VH)aus aus aus Vollholz stabförVollholz (VH) Vollholz - stabförVollholz (VH) Vollholz - -stabförVollholz (VH) aus (VH) Vollholz - stabförVollholz Vollholz - stabförNadelschnittholz (NH)aus migeWerkstoffe Werkstoffe Nadelschnittholz (NH) mige Werkstoffe Nadelschnittholz (NH) mige Nadelschnittholz mige Werkstoffe Nadelschnittholz (NH)DIN EN 14 081-1, Sortierung nach Werkstoffe Vollholz (VH) aus (NH) Vollholz – mige Vollholz N ­ adelschnittholz (NH) stabförmige Vollholz (VH)Vollholz aus (VH) aus ­Festigkeit nach DIN 4074-1 in VerVollholz - stabförVollholz - stabförbindung mit DIN EN 1912, FestigWerkstoffe Nadelschnittholz (NH) mige Werkstoffe Nadelschnittholz (NH) mige Werkstoffe keitsklassen nach DIN EN 338, ­Sortierung nach Aussehen ggf. nach DIN EN 1611-1

Vollholzprodukte

Vollholz - stabförmige Werkstoffe

keilgezinktes Vollholz

Balken­ schichtholz

Holzart

Hauptanwendung

weitere ­Anwendungen

Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, ­Douglasie

tragende Konstruktionen, Schalung, Bekleidung, Decken, Wände, Dächer, Holztafelbau

Tiefbau, Ingenieur­holzbau

Buche, Eiche ­seltener: Pappel, Ahorn, Erle, Birke, Kastanie, Esche, Eukalyptus

konstruktive Verstärkungen im Innenausbau, vermehrt Sichtqualität

Ingenieur­holzbau

Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Douglasie, Pappel

tragende Querschnitte für Decken, Wände, Dächer, Holztafelbau

Brettstapel­element

Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, ­Douglasie, Pappel

sichtbar belassene ­Wand-, Decken- und Dachkon­ struktion mit g ­ roßen Querschnitten

–

Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Douglasie, Western Hemlock, Zeder, Pappel Laubholz: Buche, Meranti, Edelkastanie, Eiche

universelle Anwendung für alle stabförmigen Konstruk­ tionsteile, Decken­ele­mente, hoch­belastete und weitgespannte Bauteile

gerade und gekrümmte Träger mit hoher Formstabilität und Sichtqualität; LaubholzBSH: nur gerade Träger zulässig

Gurte: vorwiegend festigkeitssortiertes Bauholz, Brettschichtholz oder Furnierschichtholz; Stege: vorwiegend OSB oder harte Holzfaserplatten

Wandstützen, Deckenbzw. Dachträger, Holz­ tafelbau mit e ­ rhöhten Wärmeschutzanforderungen

Träger für Betonscha­lungen

Nadelhölzer v. a. Fichte, Tanne; selten Kiefer, Lärche, Douglasie

nichttragende und tragende Bauteile, Platten- oder Scheibenelemente, Wände, Decken und ­Dächer

nichttragende Wände

DIN EN 13 353 DIN EN 13 986 gemäß Zulassung

Nadelhölzer v. a. Fichte, ­Douglasie

nichttragende, mittragende und aussteifende Beplankung bei Wänden, Decken, Dächern, Kastenelementen, Fassadenbekleidungen

Schalung, Innenausbau, Möbelbau

DIN EN 13 353 DIN EN 13 986 gemäß Zulassung

Nadelhölzer v. a. Fichte, Douglasie; seltener Laub­ hölzer: Ahorn, Buche, Eiche, Erle

Möbelbau und Innen­ ausbau, Sichtoberflächen

–

Vollholz (VH) aus Vollholz (VH) aus Laubschnittholz (NH) DIN EN 14 081-1, Sortierung nach Vollholz (VH) aus Laubschnittholz (NH) Vollholz (VH) aus ­Laubschnittholz (LH)aus(NH) Festigkeit nach DIN 4074-5 in VerLaubschnittholz Vollholz (VH) aus Vollholz (VH) Vollholz (VH) aus Vollholz (VH) aus Vollholz (VH) aus (NH) Vollholz (VH) (NH) aus bindung mit DIN EN 1912, FestigLaubschnittholz Laubschnittholz Nadelschnittholz (NH) Laubschnittholz (NH) Laubschnittholz (NH) Laubschnittholz (NH)keitsklassen nach DIN EN 338 Vollholz (VH)Vollholz aus (VH) aus Sortierung nach Aussehen ggf. nach DIN EN 975-1 Laubschnittholz (NH) Laubschnittholz (NH)

Konstruktionsvollholz Konstruktionsvollholz (KVH) (KVH) Konstruktionsvollholz Konstruktionsvollholz (KVH) DIN EN 15 497 mit der Anwendungsnorm DIN 20 000-7; maxi(KVH) Konstruktionsvollholz Konstruktionsvollholz Vollholz (VH) aus Konstruktionsvollholz Konstruktionsvollholz Konstruktionsvollholzmale Holzfeuchte von 18 %, (KVH) (KVH) Laubschnittholz (NH) (KVH) (KVH) (KVH) ­Maßhaltigkeit und Dimensions­ stabilität, optisches ErscheinungsKonstruktionsvollholz Konstruktionsvollholz bild, Oberflächenbeschaffenheit, (KVH) (KVH) Berücksichtigung von VorzugsTriobalken Duo-/ Duo-/ Triobalken querschnitten und Vorzugslängen Duo-/ Triobalken Duo- / Triobalken Festigkeitsklassen wie Schnittholz, Duo-/ Triobalken Duo-/ Triobalken Duo-/ Triobalken Duo-/ Triobalken DIN EN 14 080 Duo-/ Triobalken oder Verwendbarkeits­nachweis Duo-/ Triobalken Duo-/ Triobalken gemäß Zulassung Z-9.1-440

Konstruktionsvollholz Brettschichtholz (BSH) (KVH)

Festigkeitsklassen wie Schnittholz, DIN EN 14 080 und Anwendungsregel Brettschichtholz (BSH) DIN 20 000-3 BSH aus Laubholz gemäß ETA/abZ

Mischprodukte

zusammengesetzte ­Träger

BretterBretter Bretter Bretter Bretter Bretter Bretter Bretter Lagen­ Bretter werkstoffe Bretter Bretter

Duo-/ Triobalken leichte Holzbauträger / -stützen

leichte Holzbauträger/ -stützen

Brettsperrholz (BSP)

gemäß Zulassung

Brettsperrholz (BSP)

Dreischichtplatte (SWP-L3)

Holzwerkstoffe

gemäß ETAG 011

Dreischichtplatte (3 S SWP)

Bretter

Einschichtplatte (SWP-L1)

Einschichtplatte (1 S SWP)

V O L L H O L Z P R O D U K T E U N D H OLZWER K STOFFE

21

Anteil Zu­ Klebstoff, satzstoffe Bindemittel, Zuschlag [kg/m3]

Rohdichte / spez. Gewicht [kg/m3]

Brand­ verhalten

Biegefestigkeit fm,k [N/mm2]

Wasserdampfdiffusi­ onswiderstandszahl μ (trocken / feucht) 2)

Wärmeleitfähig­ keit λ [W/mK] 3)

Kohlen­ stoffgehalt [kg/m3]

GWP [kg CO2-Äqv/m3] A1 bis A3 4)

–

ohne

nach DIN EN 350 Fichte 440 – 470 Tanne 440 – 480 Kiefer 500 – 540 Lärche 470 – 650 Douglasie 470 – 550 Zeder 450 – 600 rechnerische Rohdichte nach DIN EN 338 für die Bemessung, nach DIN EN 1991 für Last­annahmen

D-s2, d0

Festigkeits- und Steifigkeitswerte nach DIN EN 14 081-1 und Festigkeitsklasse C14 – C 50 nach DIN EN 338

50/20

Fichte 0,09 – 0,12 Tanne 0,10 – 0,13 Kiefer 0,12 – 0,14 Lärche 0,11–  0,13 Douglasie 0,12 Zeder 0,09 λ

216,3

-735

–

ohne

nach DIN EN 350 Buche 690 –750 Eiche 650 –760 Pappel 420 – 480 Ahorn 610 – 680 Erle 500 – 550 Birke 550 –740 Esche 680 –750 Eucalyptus 540 – 900 Kastanie 500 – 590 rechnerische Rohdichte nach DIN EN 338 für die Bemessung, nach DIN EN 1991 für Lastannahmen

D-s2, d0

Festigkeits- und Steifigkeitswerte nach DIN EN 14 081-1 und Festigkeitsklasse D 18 –  D 80 nach DIN EN 338

50/20

Buche 0,15 – 0,17 Eiche 0,13 – 0,17 Pappel 0,12 – 0,13 Ahorn 0,15 Erle 0,15 – 0,17 Birke 0,14 Esche 0,15 – 0,17 Eucalyptus 0,13 – 0,24 Kastanie 0,13 – 0,15

340

-1120 5)

0,5

Polyurethan-Klebstoffe (PUR) oder MelaminHarnstoff-Formaldehyd (MUF) + Härter; selten: Phenol-Resorzin-­Form­ aldehyd-Klebstoffe (PRF)

gemäß Holzart

D-s2, d0

Festigkeits- und Steifigkeitswerte nach DIN EN 14 081-1 und Festigkeitsklasse C 14  –  C 50 nach DIN EN 338

50/20

0,13 (Mittelwert) abhängig von Holzart und ­Rohdichte

219,83

-712

5

Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF) + Härter oder Polyurethan (PUR); selten: Phenol-Resorzin-Formaldehydharze (PRF) oder Emulsion-Polymer-­Iso­ cyanat (EPI)

gemäß Holzart

D-s2, d0

charakteristische faser­parallele Biegefestigkeiten nach DIN EN 14 080 ­zwischen 20 und 32 N/mm2

50/20

0,13 (Mittelwert) abhängig von Holzart und Rohdichte

221,14

-674

8,8

Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF) + Härter oder Polyurethan (PUR); selten: Phenol-Resorzin-Formaldehyd (PRF) oder EmulsionPolymer-Isocyanat (EPI)

gemäß Holzart

D-s2, d0

charakteristische faser­parallele Biegefestigkeiten nach DIN EN 14 080 ­zwischen 20 und 32 N/mm2

50/20

0,13 (Mittelwert) abhängig von Holzart und Rohdichte

222,46

-650

–

Klebstoffe gemäß DIN EN 301 oder DIN EN 15 425

gemäß Holzart der Bestandteile

von den bestehenden Materialien bestimmt, meist D-s2, d0

gemäß Zulassung

50/20

nach EN 13 986 0,13

k. A.

k. A.

7,5

Polyurethan (PUR) oder Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF) + Härter; selten: EmulsionPolymer-Isocyanat (EPI)

gemäß Holzart

D-s2, d0

gemäß Zulassung

50/20

0,13 (Mittelwert) abhängig von Holzart und ­Rohdichte

215,12

-632

17,8

Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF)

400 – 500

D-s2, d0

parallel zur Faserrichtung der Decklage 12 – 35, senkrecht zur Faserrichtung der Decklage 5 – 9

50/20

0,09 – 0,13 abhängig von der Rohdichte

221,9

-642

1,5

Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF)

400 – 500 (Werte für Laub­hölzer ­abweichend)

D-s2, d0

nach DIN EN 13 353: parallel zur Faser­ richtung 40 (Werte für Laub­hölzer ­abweichend)

50/20 (Werte für Laubhölzer ­abweichend)

0,09 – 0,13 abhängig von der Rohdichte (Werte für Laub­hölzer­ abweichend)

220 (Werte für Laub­ hölzer abweichend)

-712 (Werte für Laub­hölzer ­abweichend)

A 3.2

22

Furniere Furniere Furniere Furniere Furniere Furniere Furniere Furniere Furniere Furniere Werkstoff Bestandteile Furniere Furniere Furniere Furniere

Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe SpanSpäne Spanwerkstoffe werkstoffe

Holzwerkstoffe

Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe Spanwerkstoffe

FaserwerkstoffeFaserwerkstoffeFasern FaserwerkstoffeFaserwerkstoffeFasern Fasern FaserwerkFaserwerkstoffeFasern FaserwerkstoffeFasern stoffe – FaserwerkstoffeFasern Fasern Fasern FaserwerkstoffeFasern FaserwerkstoffeFasern Fasern FaserwerkstoffeFasern FaserwerkstoffeFasern FaserwerkstoffeFaserwerkstoffeFasern Fasern

Holzwolle Holzwolle Holzwolle Holzwolle Holzwolle Holzwolle Holzwolle Holzwolle Holzwolle Holzwolle Holzwolle Holzwolle

Baufuniersperrholz Baufuniersperrholz Nadelholz (BFU) Baufuniersperrholz Baufuniersperrholz Nadelholz (BFU) Baufuniersperrholz Nadelholz (BFU) Baufuniersperrholz Nadelholz (BFU) Baufuniersperrholz Nadelholz (BFU) Nadelholz (BFU) Baufuniersperrholz Nadelholz (BFU) Baufuniersperrholz Nadelholz (BFU) Nadelholz (BFU) Baufuniersperrholz Nadelholz (BFU)

Name 1) Baufuniersperrholz Baufuniersperrholz Nadelholz (BFU) Baufuniersperrholz Baufuniersperrholz Baufuniersperrholz Buch (BFU-BU) Baufuniersperrholz Baufuniersperrholz Buch (BFU-BU) Nadelholz (BFU)(BFU) Nadelholz Baufuniersperrholz Baufurniersperrholz ­(BFU) Buch (BFU-BU) Baufuniersperrholz Buch (BFU-BU) Baufuniersperrholz Buch (BFU-BU) Buch (BFU-BU) Baufuniersperrholz Buch (BFU-BU) Baufuniersperrholz Buch (BFU-BU) Buch (BFU-BU) Baufuniersperrholz Buch (BFU-BU) Baufuniersperrholz Funierschichtholz Buch (BFU-BU) Baufurniersperrholz Funierschichtholz Baufuniersperrholz Baufuniersperrholz (FSH) Funierschichtholz Funierschichtholz (FSH) Buche (BFU-BU) Buch (BFU-BU) Buch (BFU-BU) Funierschichtholz (FSH) Funierschichtholz (FSH) Funierschichtholz (FSH) (FSH) Funierschichtholz (FSH) Funierschichtholz (FSH) (FSH) Funierschichtholz (FSH) Furnierschichtholz (LVL) Funierschichtholz Langspanholz (LSL) (FSH) Langspanholz (LSL) Funierschichtholz Funierschichtholz Langspanholz (LSL) Langspanholz (LSL) (FSH) (FSH) Langspanholz (LSL) Langspanholz (LSL) Langspanholz (LSL) Langspanholz (LSL) Langspanholz (LSL) Langspanholz (LSL) Langspanholz (LSL)

technische Regelungen

Holzart

Hauptanwendung

weitere ­Anwendungen

DIN EN 636 DIN EN 13 986 gemäß Zulassung DIN EN 635-3

Fichte, Kiefer, ­Seekiefer, Douglasie, Hemlocktanne, Mahagoni, Makore

tragende Decken und Wände, mittragende und aussteifende Beplankung von Wänden, Decken, ­Dächern

witterungsfeste Bekleidung, Schalungsbau, Gerüstbau,  Innenausbau, Möbelbau

DIN EN 636 DIN EN 13 986 gemäß Zulassung DIN EN 635-2

Buche

tragende Decken und Wände, mittragende und aussteifende Beplankung von Wände, Decken, Dächern, sehr hohe Festigkeit

witterungsfeste ­Bekleidung, Schalungsbau, Gerüstbau,  Innenausbau, Möbelbau

DIN EN 14 279 DIN EN 14 374 gemäß Zulassung

Fichte, Buche, Kiefer, Douglasie

tragende Konstruktionen, Träger, Stützen, Gurte und Stäbe von Fachwerkträgern und räumlichen Fachwerken, Hallentragwerke

Innenausbau, ­Möbelbau

gemäß Zulassung

Pappel, Douglasie, Kiefer

Anwendungen mit extremen konstruktiven Beanspruchungen z. B. Schwelle, Randbohle oder im Sturzbereich, Wand-, Dach- und Deckenscheiben, Stützen und Träger

Boden- und ­Deckenplatten

Kiefer, Seekiefer, Douglasie, Erle, Pappel

tragende Wände, mittragende und aussteifende Beplankung bei Böden, Wänden, Decken, Kastenelementen und Dächern (im Außenbereich mit ­Witterungsschutz), Stege bei I-Trägern

Verlegeplatten im Fußboden­ bereich, Betonschalung, ­Innenausbau, Möbelbau

Kiefer, Fichte, Buche, Birke, Erle, Eiche, Pappel

universell anwendbar für nichttragende, mittragende oder aussteifende Beplankung und Belegung im Holztafelbau

Innenausbau, ­Möbelbau

Fichte, Tanne Nadelholzspäne in Zement gebunden

Brandschutzplatten, ­mittragende und aus­ steifende Beplankung für innen und außen, ­Fassadenbekleidung

nichttragende ­Innenwände, Schall- und Wärmeschutz

Fichte, Kiefer, Tanne, Buche, Birke, Pappel, Eukalyptus

Innenausbau, Akustik­ elemente, Möbelbau

eingeschränkt als mittragende und aussteifende Beplankung und für die Herstellung von Wand-, Decken- und Dach­tafeln

Fichte, Tanne, Kiefer, Buche, Birke, Pappel, Eukalyptus

Innen-, Außen- und Zwischensparrendämmung von Wand und Dach, Dämmung von Raumtrennwänden, Trittschalldämmung

als Unterdeckplatte bei Dächern zur Verbesserung der Winddichtigkeit der Gebäude­ hülle

Fichte, Kiefer, ­vorwiegend ­Nadelholz

Putzträger bei Decken und Dachuntersichten, Akustikplatten zur Schalldämmung

Beplankung im Innen- und Außen­bereich, sommerlicher Wärmeschutz

Langspanholz (LSL) Oriented Strand Board Oriented Strand(LSL) Board Langspanholz Langspanholz (LSL) (OSB) Oriented Strand Board Oriented Strand Board (OSB) Oriented Strand Board (OSB) Oriented (OSB)Strand Board Oriented Strand Board (OSB) (OSB) Oriented Strand Board Oriented Strand Board (OSB) (OSB) Oriented Strand Board DIN EN 13 986 (OSB) DIN EN 300 (OSB) Strand Board Oriented DIN EN 12 369-1 (OSB) gemäß Zulassung Oriented Strand Board Spanplatte (OSB) Spanplatte Oriented Strand Board Oriented Strand Board Spanplatte Spanplatte (OSB) (OSB) Spanplatte Spanplatte Spanplatte Spanplatte SpanplatteSpanplatte DIN EN 13 986 DIN EN 312 Spanplatte DIN EN 12 369-1 gemäß Zulassung Spanplatte zementgebundene zementgebundene Spanplatte Spanplatte Spanplatte zementgebundene zementgebundene Spanplatte zementgebundene Spanplatte zementgebundene Spanplatte zementgebundene Spanplatte Spanplatte zementgebundene Spanplatte zementgebundene Spanplatte Spanplatte DIN EN 13 986 zementgebundene Spanplatte zementgebundene DIN EN 634 Spanplatte gemäß Zulassung zementgebundene Mitteldichte Faserplatte Spanplatte Mitteldichte Faserplatte zementgebundene zementgebundene (MDF) Mitteldichte Faserplatte Mitteldichte Faserplatte (MDF) Spanplatte Spanplatte mitteldichte Faserplatte (MDF) DIN EN 622-5 Mitteldichte Faserplatte (MDF) Mitteldichte (MDF) Faserplatte DIN EN 13 986 Mitteldichte Faserplatte (MDF) (MDF) Mitteldichte Faserplatte DIN EN 316 (MDF) Mitteldichte Faserplatte (MDF) gemäß Zulassung (MDF) Faserplatte Mitteldichte (MDF) Mitteldichte Faserplatte poröse Platte (MDF) poröse Platte Mitteldichte Faserplatte Mitteldichte Faserplatte (SB (soft board) HFD) poröse Platte poröse PlatteHFD) (SB (soft board) (MDF) (MDF) poröse poröse Platte poröse Platte (SB (softPlatte board) HFD) (SB (soft board) HFD) DIN EN 13 171 poröse Platte (SB) (SB (SB board) HFD) DIN EN 622-4 (soft(soft board) HFD) poröse Platte (SB (soft DIN EN 13 986 PlatteHFD) (SBporöse (soft board) board) HFD) (SB (soft poröse Platteboard) HFD) DIN EN 316 gemäß Zulassung (SB (soft board) HFD) poröse Platte Holzwolle-Leichtbau(SB (soft board) HFD) Holzwolle-Leichtbauporöse Platte poröse Platte platte (WW) Holzwolle-LeichtbauHolzwolle-Leichtbau­ pboard) latte platte (WW) (SBHolzwolle-Leichtbau(soft board) HFD)HFD) DIN EN 13 168 (SB (soft Holzwolle-Leichtbauplatte (WW) (WW) Holzwolle-Leichtbauplatte (WW) Holzwolle-Leichtbauplatte (WW) platte (WW) Holzwolle-Leichtbauplatte (WW) Holzwolle-Leichtbauplatte (WW) platte (WW) Holzwolle-Leichtbauplatte (WW)

Im DeutschenHolzwolle sind auch weitere AbkürzungenHolzwolle-Leichtbaugebräuchlich, siehe Abb. A 3.1 (S. 19) 2) Werte nach DIN EN ISO 10 456 3)  bei 15 % Holzfeuchte quer zur Faser / Plattenrichtung platte (WW) Der im Produkt gespeicherte ist im Modul A1– A3 enthalten. Die Menge an gespeichertem Kohlenstoff scheidet bei der Entsorgung des Produkts in Modul C 3 Holzwolle Holzwolle-LeichtbauHolzwolle biogene Kohlenstoff Holzwolle-Leichtbauplatte (WW) entweder als CO2 (energetische Nutzung) oder noch gebunden platte (WW) im Altholz wieder aus dem System aus. Für eine ökobilanzielle Betrachtung sind immer alle Module zu betrachten. 5)  1 m³ Laubholz enthält in etwa 1,5-mal so viel im Material gespeicherten biogenen Kohlenstoff wie Nadelholz. Hauptsächlich deshalb ist auch der Wert für GWP (A1– A3) bei Laubholz sehr viel höher als bei Nadelholz. Eine Betrachtung über den gesamten Lebenszyklus relativiert die Ergebnisse. Die Verarbeitung von Laubholz ist mit einem deutlich höheren Primärenergieeinsatz und damit ­höheren Treibhausgasemissionen verbunden. 1) 

4) 

V O L L H O L Z P R O D U K T E U N D H OLZWER K STOFFE

23

Anteil Zu­ Klebstoff, satzstoffe Bindemittel, Zuschlag [kg/m3]

Rohdichte / spez. Gewicht [kg/m3]

Brand­ verhalten

Biegefestigkeit fm,k [N/mm2]

Wasserdampfdiffusi­ onswiderstandszahl μ (trocken / feucht)  2)

Wärmeleitfähig­ keit λ [W/mK]  3)

Kohlen­ stoffgehalt [kg/m3]

GWP [kg CO2-Äqv/m3] A1 bis A3  4)

89,5

Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF) oder Phenol-Formalde­ hyd­harze (PF)

450 – 580

D-s2, d0

je nach Klasse 5 –120

200/70

0,11– 0,15 nach Rohdichte

340

-350,9

89,5

Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF) oder Phenol-Formal­de­ hydharze (PF)

720 –780

D-s2, d0

je nach Klasse 5 –120

220/90

0,14 – 0,18 nach Rohdichte

340

-350,9

56,8

Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF) oder Phenol-Formaldehydharze (PF)

480 – 580

D-s2, d0

nach DIN EN 14 374 oder gemäß Zulassung

200/70

nach DIN EN 13 986 0,09 – 0,17 abhängig von der Rohdichte

180

-350,9

58

polymeres Diphenyl­ methandiisocyanat (PMDI)

600 –700

D-s2, d0

gemäß Zulassung

50/15

0,13

268,83

-768

42,1

Phenol-Formaldehyd (PF) oder Melamin-HarnstoffFormaldehydharze (MUF) oder polymeres Diphenyl­ methandiisocyanat (PMDI)

550 – 650

D-s2, d0

je nach Anwendungs­sowie Dicken­bereich gemäß DIN EN 300 nach Plattentyp 1– 4, Hauptachse 14 – 30, ­Nebenachse 7–16

50 / 30

nach DIN EN 13 986 0,13

265,43

-565

58

Harnstoff-Formaldehydharze (UF) oder PhenolFormaldehyd (PF) oder Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF) oder polymeres Diphenyl­ methandiisocyanat (PMDI), ggf. Paraffine

nach DIN EN 13 986 300 – 900

D-s2, d0 D-s2, d2

5,8 –18,3 nach DIN EN 12 369-1 abhängig vom Anwendungsbereich und der Dicke gemäß DIN EN 312

50/10-20

nach DIN EN 13 986 0,07– 0,18 abhängig von der Rohdichte

268,83

-768

862

Portlandzement, ggf. Blähtongranulat, Glasschaumgranulat, alkaliresistentes Glasgitter­ gewebe

1000 –1500

B-s1, d0

9 (für alle Dicken) nach DIN EN 634-2

50 / 30

nach DIN EN 13 986 0,23

298,75

357

100,3

Harnstoff-Formaldehydharze (UF) oder MelaminHarnstoff-Formaldehydharze (MUF), PhenolFormaldehyd (PF) oder polymeres Diphenyl­ methandiisocyanat (PMDI)

760 –790

E bis D-s2, d0

5,1– 20 gemäß DIN EN 622-5 je nach Anwendungssowie Dickenbereich

30/20

nach DIN EN 13 986 0,08 – 0,14 ­abhängig von der Rohdichte 8)

295,3

-668,6

1,5

Naturbaumharz oder Alaun oder hydrophobierende Stoffe wie Bitumen, Paraffin, Latex, Polyur­ ethan (PUR), ggf. mit Flammschutzmittel

40 – 230 6)

E

0,8 –1,3 gemäß DIN EN 622-4 je nach Anwendungssowie Dickenbereich

5/3

0,039 – 0,045 8)

88,5 6)

-164

54

portlandzement- oder magnesitgebunden

350 – 570

A2 – s1, d0 bis B-s1, d0

je nach Anwendungs­sowie Dickenbereich gemäß DIN EN 13 168

5/3

0,08 – 0,11 7)

133,74 7)

136,3

dataholz.eu – Katalog bauphysikalisch ökologisch geprüfter Holzbauteile, z. T. umgerechnet Hersteller EPD; z. T. umgerechnet 8)  Informationsdienst Holz, Faserdämmstoffe Quelle: Rüter, Sebastian; Diederichs, Stefan: Ökobilanz-Basisdaten für Bauprodukte aus Holz. Arbeitsbericht aus dem Institut für Holztechnologie, 2012/1; Hrsg. vom Johann Heinrich von Thünen-Institut. Hamburg 2012 6)  7) 

A 3.2

24

Lebenszyklusanalyse Annette Hafner, Holger König

A 4.1

A 4.1 Passivhauswohnanlage Samer Mösl in Holzbau­ weise, Salzburg (AT) 2006, sps-architekten A 4.2 Menge an Kohlenstoff (C) und Umrechnung in CO2-Äquivalent von exemplarischen Gebäuden

Der Bausektor ist für einen Großteil unseres Ressourcenverbrauchs und unserer Treib­ hausgasemissionen verantwortlich. Dabei entfallen in Europa rund 40 % des Gesamt­ energie- sowie Materialverbrauchs auf den Gebäudesektor. Zusätzlich verursacht die­ ser 36 % der Treibhausgase und rund 33 % aller Abfälle [1]. Die Berücksichtigung von Umweltaspekten bei der Planung von Ge­­ bäuden rückt daher immer mehr in den ­Vordergrund. Effizienzsteigerun­gen in der Gebäudenutzung werden nicht ausreichen, um die in den Klimaschutz­ver­einbarungen festgeschriebenen Reduk­tions­ziele umzu­ setzen. Deshalb kommt der Wahl der Bau­ materialien eine immer wichtigere Rolle zu. Der vermehrte Einsatz von Holz und Holz­ werkstoffen kann wesentlich dazu beitra­ gen, die Emissionen des Bau­sektors an Kohlendioxid (CO2) langfristig zu senken. Um den Anteil an CO2 in der Atmosphäre zu verringern, stehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten zur Verfügung: zum einem die Reduzierung der CO2-Emissionen, zum anderen der Entzug von CO2 aus der Atmo­ sphäre, durch den eine sogenannte Kohlen­ stoffsenke gebildet werden kann. Holz hat die einzigartige Fähigkeit, beide Möglichkei­ ten abdecken zu können. Lebenszyklusanalysen (LCA) oder Öko­bi­ lanzen sind eine etablierte Methode zur Quanti­fizierung der Umweltwirkung eines Produkts. Sie ermöglichen es, Umwelteffek­te verschie­dener Produkte miteinander zu ver­ gleichen. Im Gebäudebereich können ins­ besondere die Umweltparameter von Bau­ werken unterschied­licher Konstruktionsart einander gegenüber­gestellt werden. Auf diese Weise gewonnene Informationen sind der Schlüssel dazu, die positiven Klima­ effekte von Holz aufzuzeigen und in die Entscheidungsfindung für – oder gegen – den Baustoff einfließen zu lassen. Die Ökobilanz von Gebäuden besteht aus zwei Teilen: erstens einer Stoffstrom- und Energiebilanz mit dem Nachweis des Be­­ darfs an Ressourcen (inklusive Materiallisten)

sowie des Bedarfs an erneuerbarer und nicht erneuerbarer Primärenergie und zweitens einer Wirkungsabschätzung auf der Basis verschiedener Indikatoren wie z. B. dem Treibhaus-, Ozonschicht­abbau- und Som­ mersmogpotenzial sowie den Potenzialen an Versauerung und Überdüngung. Basierend auf der Erfassung der Bauproduktmassen werden dann die Anteile an nachwachsen­ den Rohstoffen ermittelt und daraus die ­eingelagerte Menge an Kohlenstoff (C) und somit der Umfang des temporären CO2Speichers berechnet. Durch die Verknüp­ fung der eingesetzten Massen mit Ökobi­ lanzdatensätzen können Wirkungsabschät­ zungen vorgenommen werden. Für die Berechnung und die Vergleichbarkeit von Ökobilanzen für Gebäude im gesamten Lebenszyklus sind die Systemgrenzen, das funktionelle Äquivalent sowie die Daten­ quellen der in die Berechung eingehenden Bauprodukte von großer Bedeutung. Grund­ lage für eine Bewertung von Ökobilanzen für Gebäude ist inzwischen einheitlich DIN EN 15 978 (Be­­wertung der umweltbe­ zogenen Qualität von Gebäuden) und auf Produkt­ebene DIN EN 15 804 (Umwelt­ produktdeklarationen). Hiermit liegen klare Regeln vor, mit denen die Besonderheiten des Holzbaus hinreichend dargestellt wer­ den können. Für das Bauen mit Holz existie­ ren bereits aktuelle Datensätze von Holz­ bauprodukten (insbesondere vom ThünenInstitut für Holzforschung) [2]. Die Wirkungskategorie Treibhauspotenzial (Global Warming Potential – GWP) wird häu­ fig auch als ökologischer Fußabdruck oder Kohlenstoff-Fußabdruck (Carbon Footprint) bezeichnet und beschreibt den anthropoge­ nen Anteil an der Erderwärmung. Sie wird als CO2-Äquivalent angegeben. Um die Ver­ weildauer der Klimagase in der Atmosphäre mitzuberücksichtigen, wird sie immer um eine Integrationszeit ergänzt, meist ein GWP 100 für einen Zeitraum von 100 Jahren. Der Indikator Treibhausgas selbst eignet sich nicht dazu, eine Aussage über die Menge

L E B E N SZYK LUSA NA LYSE

25

Holztechnikum Kuchl Wohnanlage Samer Mösl Gemeindezentrum Ludesch Finanzamt Garmisch-Patenkirchen Werkstätten Lebenshilfe Lindenberg Ersatzneubau Wohnanlage Fernpassstraße München Wohnungsbau Erlangen Jugendzentrum München-Hadern Modernisierung Wohnanlage Fernpassstraße München Modernisierung Grüntenstraße Augsburg Modernisierung Grundschule Gundelfingen

des gespeicherten CO2 durch die Verwen­ dung nachwachsender Baustoffe im Ge­­ bäude während der Nutzungsphase zu tref­ fen, da dieser Kohlenstoffspeicher am Ende des Lebenszyklus thermisch verwendet wird und damit verloren geht. Für die Baustoffe aus nachwachsenden Rohstoffen sieht die aktuelle DIN EN 15 804 vor, beim Indikator Treibhauspotenzial zwischen biogenem und fossilem GWP zu unterscheiden. Hiermit gelingt es, den gespeicherten Kohlenstoff auch in der Erstellungsphase von Gebäu­ den schon von den Emissionen zu trennen, die für die Herstellung der Bauprodukte benötigt wurde.

Der Umweltbeitrag von ­Holzgebäuden Im Gebäude verbaute Holzprodukte stellen einen Kohlenstoffspeicher dar, der die Frei­ setzung des Kohlenstoffs so lange verzögert, bis das entsprechende Bauteil entsorgt wird. Bei der Entsorgung kommt es durch energe­ tische Nutzung des Holzes zur Freisetzung des Kohlenstoffs. Je länger ein Holzprodukt stofflich genutzt wird, desto länger bleibt die Speicherwirkung aufrechterhalten. Ein Gebäude aus Holz stellt somit einen tempo­ rären Kohlenstoffspeicher dar. Dieser Kohlenstoffspeicher kann eine wich­ tige Rolle bei der Verbesserung der Wirk­ samkeit der CO2-Senkenleistung der Wälder spielen. Im Kyoto-Protokoll von 1997 sind bei den Inventarisierungsregeln die verzö­ gerten Emissionen aus der Kohlenstoff­ speicherung in Holzprodukten in der ersten Berechnungsperiode noch nicht berück­ sichtigt. Mit den Verhandlungs­ergebnissen der Klimakonferenz in Durban im Jahr 2011 wurden die Vereinbarungen des Kyoto-­ Protokolls verlängert und zusätzlich einige Regeln bezüglich der Inventarisierung und Quantifizierung der Forst- und Holzbranche überarbeitet. Seitdem ist die Berichter­ stattung und der Einbezug der Waldbewirt­

0 200 400 600 800 C- und CO2-Speicher absolut im Gebäude [t C /CO2]

schaftung verpflichtend und die temporären dynamischen ­Veränderungen im Kohlen­ stoffpool von geerntetem und verwendetem Holz müssen explizit berücksichtigt werden [3]. Mit dem Kyoto-Protokoll und dem Kli­ maschutzabkommen von Durban wird die stoffliche Nutzung von Holzprodukten seit dem Beginn des Jahres 2013 im Zuge einer zweiten Verpflichtungsperiode bis zum Jahr 2020 angerechnet, wobei die Anrechnung auf natio­na­ler Ebene und nur für heimische Hölzer erfolgt. Auch nach 2020 werden die Berechnungen weiter nach den Vorgaben des Pariser Abkommens von 2015 umge­ setzt und im Sektor Landnutzung bilanziert. Jede Erhöhung der stofflichen Holznutzung – insbesondere eine Ausweitung der Nut­ zung von heimischem Holz im Bau­bereich – wirkt sich damit posi­tiv auf das Ergebnis der CO2-Bilanz aus, die auch für Deutschland gegenüber einer bereits festgelegten Refe­ renz (Referenzlevel der Waldbewirtschaf­ tung) am Ende der Verpflichtungsperiode ermittelt wird. Die Quantifizierung der zu erwartenden Klimawirkung eines verstärkten stofflichen Holzeinsatzes ist somit auch auf nationaler Ebene von großer Be­­deutung und kann zur Erhöhung der Senkenleistung des Walds beitragen. Die Kohlenstoffmenge von verwendetem Holz wird basierend auf dem genutzten Schnittholz, der Menge an einge­ setzten Holzwerkstoffen sowie dem Ver­ brauch an Papier geschätzt. Damit ist in der Erfassung auch das im Bausektor verbaute Holz umfangreich berücksichtigt [4]. Um die Auswirkungen der zugrunde geleg­ ten Klimaneutralität von Holz in Bezug auf die CO2-Bilanz der Wälder aufzuzeigen, geht nur Holz aus heimischen Wäldern, das nach Artikel 3.4 des Kyoto-Protokolls vorab inven­ tarisiert wurde, als Beitrag zum Kohlenstoff­ speicher in Holzprodukten in die Berech­ nungen ein. Dies schließt Holz aus Abhol­ zungen aus der Bilanzierung aus. Aus die­ sem Grund verlangen die Zertifizierungssysteme in Deutschland den Nachweis, dass das eingesetzte Holz über

1000 C

1200 CO2

1400 A 4.2

ein Zertifikat des FSC (Forest Stewardship Council) oder des PEFC (Programme for the Endorsement of Forest Certification Schemes) verfügen muss. Diese Zertifi­ kate geben aber keine Auskunft darüber, ob im Rahmen der jeweiligen Nation eine forstliche Massennachhaltigkeit und somit die CO2-Neutralität der Wälder gewähr­ leistet ist. Um den Umweltbeitrag von Gebäuden aus Holz zu bewerten, müssen die darin ent­ haltenen Kohlenstoffspeicher nach Material­ gruppen getrennt erfasst werden. Zusätz­ lich lassen sich potenzielle Substitutions­ faktoren eines Gebäudes ermitteln, wenn mit Holz anstelle von mineralischen Baustoffen gebaut wird. Ökobilanzen ermöglichen die Bewertung.

Kohlenstoffspeicher und ­Substitution Für die Klimawirkung von Holz und Holz­ produkten im Bauwesen sind zwei Aspekte besonders interessant: • das Gebäude als Kohlenstoffspeicher • die Substitution endlicher Rohstoffe Nachwachsende Rohstoffe und Kohlenstoffspeicher Mit der Anpassung der Regeln des Kyoto-­ Protokolls für die zweite Verpflichtungs­ periode wurde auch die CO2-Bilanzierung der Waldbewirtschaftung mit aufgenommen. Damit ist die Grundlage geschaffen, die Effekte der Kohlenstoffspeicherung durch Holzprodukte bei der Gebäudebilanzierung klimawirksam einzubeziehen. Im Rahmen der Ökobilanz wird deshalb die im Gebäude gebundene Menge des Kohlenstoffs nach­ gewiesen und in der Herstellungsphase (mit negativem Vorzeichen) angerechnet. Bei Abbruch des Gebäudes oder einzelner Teile wird der Kohlenstoffspeicher aufgelöst und bei der Entsorgung die Treibhausemis­ sionen für die Verbrennung berechnet. Die

26

A 4.3 Auswertung einer Ökobilanz eines Mehrfamilien­ hauses (bezogen auf die Bruttogrundfläche – BGF) ohne die Betriebsenergie in der Nutzungs­ phase für A (Herstellung), B (Instandhaltung), C (Entsorgung) A 4.4 Mengen an nachwachsenden Rohstoffen in kg/m2 Wohnfläche (WF) für unterschiedliche Mehrfamilienhäuser in Hybrid- und Holzbauweise HTB (Holztafelbau), Stb (Stahlbeton), EG (Erdgeschoss), VG (Vollgeschosse), AW (Außenwand), DE (Deckenkonstruktion), IW (Innenwand), DA (Dachkonstruktion), TH (Treppenhaus)

negative Anrechnung in der Herstellung und die Berechnung der Treibhausgasemissio­ nen bei der Entsorgung gleichen sich somit aus. In diesem Zusammenhang spricht man daher oft vereinfachend von der Klima­ neutralität von nachwachsenden Rohstof­ fen. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) hat entsprechen­de Listen veröffentlicht, welche Mengen an Kohlenstoff in verschiedenen Holzprodukten gespei­ chert sind. Vereinfachend kann man von 225 kg Kohlenstoff je m3 Holz (bei einer Rohdichte von 450 kg in absolut trockenem Zustand) ausgehen. DIN EN 16  449 legt die Umrechnung des gespei­cherten Kohlen­ stoffs in CO2 fest. Auf Grundlage dieses Bilanzansatzes kann der Kohlenstoffspeicher verschiedener ma­te­rialspezifischer Konstruktionen im Gebäudebereich untersucht, berechnet, bewertet und verglichen werden. Abb. A 4.2 (S. 25) zeigt exemplarisch unterschiedliche Gebäude und deren absolute Menge an Kohlenstoff durch den Einbau von Produk­ ten aus nachwachsenden Rohstoffen sowie dessen Umrechnung in Kohlendioxid in Tonnen [5].

Substitution als Einsparpotenzial Zusätzlich zur temporären Speicherwirkung des biogenen Kohlenstoffs lässt sich durch den Einsatz von Bauprodukten aus nach­ wachsenden Rohstoffen Material aus end­ lichen Ressourcen wie Kunststoffen und Metallen, aber auch aus mineralischen Bestandteilen er­­setzen. Dieser Vorgang wird Substitution, also Austausch oder Ersatz, genannt. Eine Grundvoraussetzung für die Abschätzung eines möglichen Ein­ sparpotenzials durch die Verwendung von Bauprodukten aus nachwachsenden Roh­ stoffen ist die An­­wen­dung des gleichen funk­tionellen Äquivalents. Diese Voraus­ setzung ist bei den Untersuchungen durch die Bauteileinheit m3 oder dasselbe Stück Gebäude mit dem gleichen Energiebedarf gegeben. Das Sub­sti­tutionspotenzial variiert je nach Umwelt­indi­kator. Beispielhaft soll hier das Potenzial für den Indikator Treib­ hausgas (CO2-Äquivalent oder CO2-Äq.) aufgezeigt werden. Der Grad der Substitutionswirkung, der durch die Verwendung von Produkten aus nachwachsenden Rohstoffen zu erreichen ist, lässt sich durch die Wahl der Materialien

Treibhausgaspotenzial [kg/CO2-Äq./m2 BGF]

Massivholz, Mineralwolle Porenbeton

Ziegel, Dämmputz Ziegel, Mineralwolle

fossiles GWP biogenes GWP

300 200

Substitutionspotenzial

100 0 -100 -200

Modul A Herstellung

Modul B Instandhaltung

Modul C Entsorgung

Modul A + C Herstellung + Entsorgung A 4.3

für die Primärkonstruktion, aber auch des Ausbaus (Fenster, Türen, Böden und Fassa­ denbekleidung) maßgeblich steuern. In der Literatur wird derzeit meist die Metastudie von Sathre und O’Connor herangezogen, die zusammenfassend einen durchschnittlichen Substitutionsfaktor von 3,9 t CO2-Äq. pro Tonne eingesetztem Holz ermittelt [6]. Aller­ dings berücksichtigen die hier ermittelten Zahlen noch nicht die aktuelle Normenlage und enthalten auch mögliche Gutschriften. Bei den Forschungsprojekten THG-Holzbau [7] und HolzImBauDat [8] wurden normkon­ forme Substitutionspotenziale auf Gebäude­ ebene im Neubau für Wohnungsbauten und Gebäude des Nichtwohnungsbaus ermittelt. Das Substitutionspotenzial stellt funktionell äquivalente Gebäude unterschiedlicher Kon­ struktionen, nämlich Massivholz- und Holz­ tafelbau unterschiedlichen mineralischen Bauweisen gegenüber und wird nach DIN EN 15 978 über den gesamten Lebens­zyklus basierend auf dem Indikator Treib­haus­po­ten­ zial berechnet. Alle untersuchten Gebäude konnten eine im Sinne des Klimaschutzes positive Substitu­tionswirkung erzielen. Poten­ zielle Gutschriften außer­halb der System­ grenzen wurden nicht einbe­zogen. In der Herstellung der Materialien werden die biogenen Kohlenstoffmengen, die im Baum gespeichert sind, auf das Produkt­ system des Gebäudes übertragen, um am Ende des Gebäudelebenszyklus den defi­ nierten Systemraum wieder zu verlassen, was ein Nullsummenspiel darstellt (und ­deshalb als temporärer Kohlenstoffspeicher bezeichnet wird). Die Ergebnisse aus THG-Holzbau und Holz­ ImBauDat zeigen: Wird eine mineralische Konstruktion durch eine aus Holz ersetzt, lassen sich beim Neubau von Ein- und Zwei­ familienhäusern zwischen 9 und 56 % und bei Mehrfamilienhäusern zwischen 9 und

27

nachwachsende Rohstoffe [kg/m2WF]

L E B E N SZYK LUSA NA LYSE

250

Holzbau

Hybrid

200

189

150

50

188 163

118 98

91

96

EG + 4/6 VG

EG + 5 VG

AW: HTB, Massivholz DE: Holzbetonverbund

AW: HTB

AW: HTB

DE: Holzbetonverbund

DE: Holzbalken

IW: Stb

IW: Stb (EG) Massivholz (OG)

IW: Stb und Holzständer

DA: Stb Hohldielen

DA: Massivholz

TH: Stb und Stahl

TH: Stb und Stahl

100

170

141

136

128

119

204 186

43

0 EG + 4 VG AW: HTB DE: Stb Hohldielen

EG + 3 VG

EG + 3 VG (Var.1)

EG + 3 VG (Var. 2)

EG + 3 VG (Var. 3)

AW: HTB

AW: HTB

AW: HTB

DE: HolzDE: Holzbalken DE: Massivholz betonverbund

EG + 3 VG (Var. 4) AW: HTB DE: Holzstegträger

EG + 3 VG (Var. 5)

EG + 2 VG

EG + 7 VG

EG + 7 VG (Var.1)

AW: HTB

AW: HTB

AW: HTB

AW: Massivholz

DE: Holzbalken DE: Massivholz DE: Massivholz DE: Massivholz

EG + 5 VG

EG + 3 VG

EG + 3 VG

AW: HTB/ AW: HTB AW: Massivholz Massivholz DE: Massivholz DE: Massivholz DE: Massivholz

IW: Holzständer IW: Holzständer IW: Holzständer IW: Holzständer IW: Holzständer IW: Massivholz IW: Holzständer, IW: Massivholz IW: Massivholz Stb.

IW: Massivholz IW: Massivholz IW: Holzständer

DA: Holzträger

DA: Holzbalken

DA: Holzstegträger

DA: Holzstegträger

DA: Holzstegträger

DA: Holzträger DA: Massivholz DA: Holzstegträger

TH: Stb

TH: Stb

TH: Stb

TH: Stb

TH: Stb

DA: Holzsteg- DA: Holzbalken DA: Massivholz DA: Massivholz DA: Massivholz träger TH: Stb

TH: Stb

TH: Stb

TH: Stb

TH: Stb

TH: Stb

TH: Stb

TH: Stahl

A 4.4

48 % der aus der Konstruktion anfallenden Treib­hausgasemissionen einsparen, für den Neubau von Nichtwohngebäuden über die unterschiedlichen Gebäudearten durch­ schnittlich 5 bis 48 %. Grundsätzlich ist die Höhe des jeweiligen Substitutionspotenzials auf Gebäudeebene neben den eingesetzten Baustoffen abhängig von der Gestaltung und Art der Gebäude sowie der Gebäude­ klasse, die die Brandschutzanforderungen bestimmt. Je materialähnlicher die vergli­ chenen Gebäude sind, d. h. je mehr minera­ lische Materialien auch in Holzgebäuden vorkommen, desto geringer sind die Treib­ hausgaseinsparpotenziale gegenüber dem mine­ralischen Pendant. Andersherum gilt auch: Je mehr Bauteile aus Holz im mine­ra­li­ schen Gebäuden verbaut sind (z. B. Dach­ stuhl), desto geringer fällt das Substitutions­ potenzial aus. Abb. A 4.3 zeigt die norm­ konforme Auswertung einer Ökobilanz nach Modulen. Biogenes GWP stellt den Kohlen­ stoffspeicher dar, die farblich gekennzeich­ nete Differenz das Substitutionspotenzial.

Kohlenstoffspeicher versus Ressourcen­effizienz in der Konstruktion Wenn ein großer Kohlenstoffspeicher zum Er­­reichen von Klimaschutzzielen beiträgt, deutet zunächst alles darauf hin, Holz in möglichst großem Umfang als Baustoff zu verwenden. Im Sinne einer ressourceneffizi­ enten Nutzung des Materials und dem sinn­ vollen Einsatz von Holzkonstruktionen darf diese Schlussfolgerung jedoch nicht voreilig getroffen werden. Trotz des Strebens nach einer vergrößerten stofflichen Anwendung und in Konkurrenz zur energetischen Holz­ nutzung muss genügend nachwachsender Rohstoff vorhanden bleiben. Für jede Bau­

aufgabe sollte aufs Neue die Abwägung zwischen umfassendem Kohlenstoffspeicher sowie ressourcen- und materialeffi­zien­tem Einsatz von Holz getroffen werden. Die Optimierung einer Konstruktion wird nach statischen, brand­­schutztechnischen, ener­ getischen, ökonomischen und innenraumkli­ marelevanten Kriterien immer einen Kompro­ miss darstellen. Jede Konstruktionsart führt hierbei zu einem anderen Optimum. Grund­ sätzlich ist ein Tragwerk infolge der großen benötigten Baustoffmenge ein guter Kohlen­ stoffspeicher, während bei Fassaden auf­ grund der hohen Dämmeigenschaften bei möglichst geringer Fassadenstärke die Holz­ menge durch den hohen Dämmstoff­anteil eher geringer ausfällt. Sichtbare Innenwände oder Decken aus Massivholz bieten zwar Potenzial für einen hohen Kohlenstoffspei­ cher, aber es kann z. B. aufgrund von schalloder brandschutztechnischen Erfordernissen sinn­voller sein, andere Konstruktionen zu bevorzugen. Hier muss immer eine Ab­­wä­ gung der einzelnen Teil­bereiche erfolgen. In einem Forschungsprojekt der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) wurden ver­ schiedene Holzgebäude miteinander ver­ glichen und die Unterschiede in der Menge an verbauten nachwachsenden Rohstoffen, Kohlenstoffspeichern und Treibhausgas­ emissionen analysiert [9]. Abb. A 4.4 zeigt die Menge an nachwachsenden Rohstoffen bei Mehrfami­lienhäusern in Holzbauweise, unterschieden in Hybridgebäude (Holzanteil in den Außenwänden), Holzrahmenbau / Holztafelbau und Massivholzbau (Brettsperr­ holz als tragende Kon­struktion). Zusätzlich werden die damit verbundenen Konstruk­ tionsaufbauten dargestellt. Wichtig für die Etablierung des Bauens mit Holz sind entsprechende Förderprogramme der Politik. Seitens der Stadt München gibt es beispielsweise ein Zu­satzförder­pro­gramm,

das die ökologische Umsetzung von Gebäu­ den in Holzbauweise unterstützt. Die Stadt gewährt hier unter bestimmten Vorausset­ zungen ein Zu­­schuss für jedes Kilogramm gespeicherten Kohlenstoff, vorausgesetzt, dass Holz aus nachhaltiger Bewirtschaftung verwendet wird. Im Zuge der Ressourcen­ effizienzdebatte im Bauwesen können Holz­ gebäude mit einer fast halb so großen Stoff­ intensität gegenüber mineralischen Gebäu­ den aufwarten [10]. Zusätzlich zeigen Ver­ glei­che von gebauten Beispielen, dass sich Fundamentplatten bei Holzgebäuden auf­ grund des niedrigen Lasteintrags mit deut­ lich geringerer Höhe ausführen lassen.

CO2-effiziente Bauweise in Holz Um Gebäudekonstruktionen mit einer mög­ lichst CO2-effizienten Bauweise zu errei­ chen, müssen bereits zu Planungsbeginn vom Auf­traggeber respektive Bauherrn die Weichen in die beabsichtigte Richtung gestellt und genaue Ziele definiert werden. Planung eines CO2-effizienten Gebäudes In der Vorentwurfsphase sollten Zielwerte unter folgenden Prämissen festgelegt werden: • der Einsatz von Holz im Bereich des Pri­ märtragwerks. Dies beeinflusst die Ergeb­ nisse der Ökobilanz maßgeblich. • Geringhaltung des Energiebedarfs wäh­ rend der Betriebsphase • Festlegung der Instandhaltungszyklen für einzelne Bauteile. Diese haben Einfluss auf die Konstruktion bzw. erzeugen Vorgaben an die Bauausführungsqualität. • Erstellung von Entsorgungsszenarien für die gesamte Konstruktion sowie Festle­ gung einer etwaigen Zerlegung in Einzel­ teile mit der Möglichkeit der Weiter­nut­ zung von Holzbauteilen

28

Mehrfamilienhaus EnEV 2009 (70 kWh/m2a)

Mehrfamilienhaus Passivhaus (15 kWh/m2a)

25 % 36%

6% 69 %

Herstellung Instandhaltung Gebäudeversorgung über 50 Jahre

47%

17%

A 4.5 Zusammenhang von Primärenergiebedarf für die Gebäudekonstruktion und dem Primärenergie­ verbrauch des Gebäudes über 50 Jahre bei ­unterschiedlichen energetischen Standards A 4.5

Beispiel eines Wohnquartiers in Holz­ bauweise Die augenblicklich noch größte zusammen­ hängende Holzbausiedlung in Deutschland ist die ökologische Mustersiedlung PrinzEugen-Park in München (siehe Projektbei­ spiel S. 216ff.). Dort wurden fast 570 Woh­ nungen in acht Baufeldern als moderner Holzbau in mehrgeschossigen Wohnungs­ bauten umgesetzt. Interessant hierbei ist, dass ca. zwei Drittel der Wohnungen im sozial geförderten Wohnungssegment lie­ gen und ansonsten Baugruppen und Bau­ genossenschaften an der Umsetzung betei­ ligt waren. Erstmalig wurde hierbei schon für die Vergabe der Grundstücke ein ökolo­ gischer Kriterienkatalog vorgegeben, nach dem die Grundstücke dann im Rahmen von Konzeptausschreibungen zum Verkauf standen. Der Holzbau bildete dabei eine wichtige Säule und wurde durch eine be­­ stimmte Menge an nachwachsenden Roh­ stoffen pro m² Wohnfläche in die Ausschrei­ bung aufgenommen. Zusätzlich gab es seit der frühen Planungsphase ein Ratgeber­ gremium bei der Stadt München, das zur Qualitätssicherung bei der Umsetzung bei­ trug. Mit einem außerdem aufgelegten För­ derprogramm bezuschusste die Stadt den Holzbau auf Basis von kg eingebautem Kohlenstoff (bezogen auf die Wohnfläche) [11]. Um die Tragweite der Baustoffwahl Holz für den Klimaschutz zu belegen, wurden für alle Gebäude der ökologischen Muster­ siedlung Ökobilanzen berechnet. Die Ergeb­ nisse zeigen, dass über den gesamten Lebenszyklus betrachtet ein sehr guter energetischer Standard und auch die ver­ wendeten Baustoffe von entscheiden­der Bedeutung sind. Alle Gebäude haben unter­ schiedliche Entwürfe, energetische Quali­ täten und Kon­struktionen. In jedem Baufeld wurde ein optimaler Kompromiss zwischen Anforderungen, Gestaltung und wirtschaft­ lich Machbarem auf eine andere Art und Weise gefunden. Insgesamt wird mit dem hier verbauten Holz eine langfristig im

Gebäude eingelagerte Kohlenstoffmenge von über 12 500 t CO2 für das gesamte Quartier erreicht. Die detaillierten Ergeb­ nisse wurden ausführlich publiziert [12]. Für die Förderung des Holzmaterials war ein Nachweis der nachhaltigen Waldbewirt­ schaftung (Zertifizierung nach PEFC, FSC, Naturland oder regionale Vorkommen um München) notwendig. Im Nachgang konnte dargelegt werden, dass für alle Gebäude des Prinz-Eugen-Parks der Nachweis einer nachhaltigen Holzbewirtschaftung bei fast allen Massenbaustoffen aus nachwachsen­ den Materialien möglich war. Dieser Nach­ weis ist notwendig, um auf Gebäudeebene sicherzustellen, dass die verwendeten ­Hölzer nicht aus illegalen Abholzungen stammen. Dieses Holzbauquartier zeigt, dass sich mit einem entsprechenden An­­ spruch einer nachhaltigen Bauweise spezi­ fische Vorgaben (eine Mindestmenge an Holz bzw. Kohlenstoffspeicher) in der Grund­ stücks­ver­gabe berücksichtigen lassen. Zusammenhang der Herstellungs- und der ­Nutzungsphase Bisher konzentrierten sich die Bemühungen zur Gebäudeoptimierung auf einen möglichst geringen Energieversorgungsbedarf und damit geringe CO2-Emissionen während der Nutzungsphase. Nach der Einführung von Passivhausstandard, Fast-Nullenergiehäu­ sern und Energieplushäusern rückt nun aber zunehmend das Einsparpotenzial bei der Herstellung und Instandhaltung des Gebäudes in den Blickpunkt. Abb. A 4.5 vergleicht den Primärenergiebe­ darf von mehrgeschossigen Wohngebäu­ den mit EnEV-Standard 2009 (70 kWh/m2a) und im Passivhausstandard (15 kWh/m2a), wobei über den Betrachtungszeitraum von 50 Jahren der Aufwand für Herstellung, Instandsetzung und Energieversorgung ­dargestellt ist. Es wird deutlich, dass der gesamte Energie­bedarf bei Gebäuden mit hohem energetischen Standard im Lebens­ zyklus geringer ausfällt. Gleichzeitig ver­

schiebt sich die prozentuale Aufteilung zwi­ schen Gebäude (Konstruktion) und Energie­ versorgung in der Nutzungsphase. Daraus kann man schließen, dass bei einem hohen energetischen Standard dem Primär­ener­ gieverbrauch des Gebäudes eine entschei­ dende Bedeutung zukommt. Über 50 % des Primärenergieverbrauchs und damit auch an Treibhausgasemissionen entfallen beim Passivhaus auf die Herstellung und Instand­ setzung des Gebäudes. Deshalb rückt das Materialkonzept – und damit folglich die ­einzelnen Bauprodukte – zunehmend ins Zen­trum der Betrachtungen. Je besser der energetische Standard eines Gebäudes ist und je weniger damit für die Energieversor­ gung des Gebäudes aufgewendet werden muss, desto mehr Einfluss hat die Konstruk­ tion auf die Ökobilanz des Gebäudes. Rückbau und Entsorgung Aufgrund der EU-Abfallrichtlinie gibt es eine Abfallhierarchie, nach der in Europa möglichst viel Material wiederverwendet oder recycelt werden soll [13]. Erst in einem ­zweiten Schritt wird Material als Energie­ ressource betrachtet. Um das Material Holz einem zweiten Verwendungsweg zuführen zu können, ist es notwendig, Altholz [14] zu klas­sifizieren. Es darf nur Holz der Wieder­ verwendung zugeführt werden, das nicht mit Schadstoffen belastet ist. Das bedeutet, dass Holz, das mit chemischem Holzschutz behandelt wurde, nicht wiederverwendet werden kann, sondern zur Energiegewin­ nung eingesetzt werden muss. Eine bes­ sere Verwertung von unbehandeltem Altholz kann hingegen helfen, die langfristig ver­ fügbare Menge an Holz zu vertretbaren Kosten zu stabilisieren. Grundsätzlich sollte die Erstnutzung von Vollholz als Bauholz erfolgen. Außerdem ist die Verwendung von Auslichtungsund Schwachhölzern in Holzwerkstoffen anzustreben. Die thermische Verwertung von Holz gilt als letzte Option. Diese Vor­ gehensweise verlängert und erweitert

L E B E N SZYK LUSA NA LYSE

die Menge der Kohlenstoffspei­cherung erheblich. Da sich weite Transportwege negativ auf die Ökobilanz auswirken und die dabei ­eingesetzten fossilen Energieträger die ­Primärenergieeffizienz reduzieren, sollte das eingebaute Holz möglichst aus der Region stammen, in der es verarbeitet, ­verwendet und schließlich thermisch ver­ wertet wird. Kaskadennutzung Durch eine gezielte Verlängerung des Mate­ riallebenszyklus, insbesondere für Produkte aus Massivholz, sowie die konsequente Anwendung der sogenannten Kaskaden­ nutzung (Mehrfachnutzung eines Rohstoffs) können frei werdende Rohstoffquellen für neue Produkte erschlossen werden. Die Vermeidung von Schadstoffen sowie intelli­ gente Konzepte zum Rückbau (Wiederver­ wendung oder Recycling von wertvollen Mate­rialien) ermöglichen es, die Menge der thermisch verwerteten Reststoffe stark zu verringern. Im holzverarbeitenden Sektor kommen die Potenziale einer effizienten Kaskadennutzung bisher nur in den hori­ zontalen Verwertungswegen (gleichzeitige Nutzung von Holz, Rinde, Sägespänen) zum Tragen und bleiben daher ansonsten weitgehend ungenutzt. Die vertikale Integra­ tion über den gesamten Lebenszyklus von Materialien erweist sich hingegen als aus­ baufähig. Jede Konstruktion ist in Schich­ ten aufgebaut. Diese Schichten und ihre Abfolge stehen im engen Zusammenhang mit der Gesamtlebensdauer des Bauteils und müssen be­­reits in der Planung hinsicht­ lich Instandhaltungs-, Rückbau- und Ver­ wertungsszenarien kon­zipiert und optimiert werden. Durch das Zu­­sammenwirken von Schichten lassen sich Bauteile und Kompo­ nenten b ­ esser gegeneinander abgrenzen und ihre Verbindungen mit Blick auf den Rückbau planen. Lösbare Verbindungsarten (z. B. Schrauben statt Kleben) stehen hier im Fokus.

Kohlenstoff-Fußabdruck von Holz im Gebäude­bereich Für den Einsatz von Holz als Kohlenstoff­ speicher im Gebäudebereich sind einige all­gemeine Vorgaben zu berücksichtigen: • Um kohlenstoffeffiziente Gebäude zu bauen, sind bereits in der Planungsphase Vorgaben an die Konstruktion hinsichtlich Kohlenstoff-Fußabdruck, Primärenergie­ verbrauch (stofflich und energetisch) und der Menge an verbauten nachwachsen­ den Rohstoffen notwendig. • Wegen des intensiven Energieeinsatzes bei mineralischen Baustoffen haben Gebäudeteile wie Keller und Fundamente einen großen Einfluss auf den KohlenstoffFußabdruck von Gebäuden. Deren Anteil hängt von der Größe des Kellergeschos­ ses und der Art der Fundamente ab, d. h., je höher ein Gebäude ist, desto geringer der prozentuale Anteil. • Das verwendete Holz muss aus nachhal­ tiger Forstbewirtschaftung stammen. • Die Höhe des Kohlenstoffspeichers steigt mit der Menge an verbautem Holz bzw. Holzwerkstoffen. Große Mengen werden im Tragwerk benötigt. Ein weiterer Steige­ rungsfaktor ist der Einsatz von flächigen Massivholzbauteilen für Wand, Decke und Dach. • Die Menge an verbautem Holz muss in Relation zum ressourcenschonenden Um­­ gang mit den Holzvorräten betrachtet wer­ den. Deshalb ist zwischen einem maxima­ len Kohlenstoffspeicher und dem ökono­ mischen Einsatz von Holz abzuwägen. • Kommunen sollten im Sinne der nachhalti­ gen Vergabepraxis Vorgaben ermitteln, die den maximalen Kohlenstoff-Fußabdruck für unterschiedliche Gebäudetypen für die Herstellungsphase vorgeben. Diese könn­ ten in den Bebauungsplänen verankert werden. Auch Verbindungsmittel aus Holz wie digital hergestellte zimmermannsmä­ ßige Verbindungen stellen eine Weiterent­ wicklung auf dem Weg zur sortenreinen Trennung und Weiterverwertung dar.

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Vergleichende Ökobilanzierung: Konventionell – Holzbauweise Vergleiche zwischen Gebäuden in konven­ tioneller (mineralischer) Bauweise, die Bau­ produkte aus endlichen Ressourcen enthal­ ten, und Gebäuden mit einem hohen Anteil an Bauprodukten aus nachwachsenden Rohstoffen zeigen erhebliche Entlastungs­ potenziale auf, die die Holzbauweise für das Ökosystem bietet. In der Studie „Lebens­ zyklusanalyse von Wohngebäuden“ [15] wurde an einem repräsentativen Musterhaus eine umfassende Ökobilanz durchgeführt. Grundlage für die Studie war ein Einfamilien­ haus ohne Keller mit einer Nettoraumfläche von 150 m2. Davon sind 135 m² reine Wohn­ fläche. Dieses Gebäude wurde mit 72 Vari­ anten modelliert: • sechs verschiedene Bauweisen (Ziegel, Kalksandstein, Porenbeton, Hybrid, Holz­ rahmenbau, Massivholz) • drei unterschiedliche Energieniveaus (EnEV 2016, 30 kWh/m2, 15 kWh/m2) • vier verschiedene Beheizungsarten ­(Gas-Brennwerttechnik, Holzpellets, LuftWasser-Wärmepumpe, Wasser-WasserWärmepumpe) Zu den Bewertungskriterien zählten neben quantifizierbaren Aspekten der Ökologie und Ökonomie auch qualitative Aspekte wie thermischer Komfort und Akustik sowie auch das Brandverhalten. Im Bereich Öko­ logie wurden die Umweltauswirkungen ­hinsichtlich des Ressourcenverbrauchs (Pri­ märenergie erneuerbar, nicht erneuerbar) und der Wirkungsbilanz (Treibhausgas-, Versauerungs-, Eutrophierungspotenzial) untersucht. Die Auswertung der Ökobilanz erfolgte in drei Stufen: • Gebäude mit den Phasen Herstellung, Nutzung und Entsorgung (Module A – C nach DIN EN 15 978) • Gebäudebetrieb mit Heizung, Warmwas­ ser und Hilfsaggregaten • Gebäude und Betrieb zusammengefasst

30

A 4.6 Treibhausgaspotenziale (GWP) der verschiede­ nen Bauweisen bezogen auf die Nettoraumfläche a für das Gebäude (ohne Betrieb) bei drei ver­ schiedenen energetischen Niveaus. b für das Gebäude und Betrieb über 50 Jahre bei drei verschiedenen energetischen Niveaus (Betrieb Gasbrennwert mit Solarthermie)

Das Treibhauspotenzial (graue Emissionen) fällt für die Gebäude mit nachwachsen­den Rohstoffen erheblich niedriger aus als im Massivbau. Das Reduktionspotenzial beträgt je nach energetischem Niveau zwischen 37 und 48 % (Abb. A 4.6 a). Die Auswertung der Gebäudevarianten zeigt ebenfalls, dass zur Herstellung ener­ gieeffi­zienter Gebäude ein höherer Aufwand notwendig ist, der zu höheren Treibhaus­ gasemis­sionen führt. Dieser Mehraufwand kann 5 –15 % des gesamten Gebäudeauf­ wands betragen. Die zusätzlichen Treib­ hausgasemissionen für die Herstellung der Gebäude werden jedoch während des

35

Treibhausgaspotenzial – Gebäude

30 25

-37 bis

20

-48 %

15 10 5

EnEV – Gebäude

30 kWh – Gebäude

Massivbau

Holzrahmen

Hybridbauweise

Porenbeton

Kalksandstein

Ziegel

Massivbau

Holzrahmen

Hybridbauweise

Porenbeton

Kalksandstein

Ziegel

Massivbau

Holzrahmen

Hybridbauweise

Porenbeton

Kalksandstein

0 Ziegel

Treibhausgaspotenzial [kg/CO2-Äq./m2 NRF Jahr]

Diese Betrachtungsweise trennt die beiden Arbeitsfelder Bauwerk / Konstruktion / Material und Technische Anlage / Heizung /  Energieträger. Diese Trennung lässt spe­ zifische Handlungsfelder erkennen und erlaubt, unterschiedliche Strategien für ein optimiertes Ergebnis zu entwickeln. Der Betrachtungszeitraum wird sowohl für die Berechnung der Ökobilanz als auch für die der Lebenszykluskosten mit 50 Jah­ ren fest­gelegt. Dies vermeidet eine Domi­ nanz der Betriebsphase mit der Energie­ versorgung gegenüber der Gebäudeer­ richtung, Instand­haltung / Ersatz und Ent­ sorgung.

15 kWh – Gebäude

35

Treibhausgaspotenzial – Betrieb

30

-22 bis

25

-34 %

15 10 5

30 kWh – Gebäude

Massivbau

Holzrahmen

Hybridbauweise

Porenbeton

Kalksandstein

Ziegel

Massivbau

Holzrahmen

Hybridbauweise

Porenbeton

Kalksandstein

Ziegel

Massivbau

Holzrahmen

Hybridbauweise

Porenbeton

Kalksandstein

0

EnEV – Gebäude b

Treibhausgaspotenzial – Gebäude

20

Ziegel

Treibhausgaspotenzial [kg/CO2-Äq./m2 NRF Jahr]

a

15 kWh – Gebäude A 4.6

Betriebs über einen Zeitraum von 50 Jahren bei Weitem ausgeglichen (Abb. A 4.6 b). Die Lebenszyklusanalyse über den Betrach­ tungszeitraum von 50 Jahren für die sechs Bauweisen mit einer spezifischen Betriebs­ technologie (Beheizung durch Gasbrenn­ wertkessel und Solarthermie für Warmwas­ ser) zeigt ein gesamtes Reduktionspotenzial von 22 bis 34 % je nach Bauweise für die energieeffizientesten Gebäude auf. Der Unterschied zwischen den Gebäuden mit den höchsten Emissionen und dem Gebäude mit den niedrigsten Emissionen (Holzmas­ sivgebäude 15 kWh-Niveau) beträgt nahe­ ­zu 50  %.

Fazit Der Bausektor bietet erhebliche Möglich­ keiten, die Treibhausgasemissionen deut­ lich zu senken. Da neue Gebäude immer energieeffizienter im Gebäudebetrieb wer­ den, rückt der Kohlenstoff-Fußabdruck der Baumaterialien mehr und mehr in den Mittelpunkt des Interesses. Vorteile der Holzverwendung aus öko­ logischer Sicht Holzprodukte haben aus Klimasicht meh­ rere gewichtige Vorteile: • Holz, das als Bauprodukt verwendet wird, hat die Fähigkeit für das Klima doppelt nützlich zu sein. Es verursacht im Vergleich zu anderen Baumaterialien geringe CO2Emissionen aus fossilen Quellen und besitzt die Fähigkeit, CO2 zu binden und damit temporär der Atmosphäre zu ent­ ziehen. • Die besten Möglichkeiten, das CO2-­Ein­ sparungspotenzial von Holz für den Gebäu­desektor zu nutzen, liegen im Ein­ satz eines hohen Anteils an Holzprodukten und damit dem Ersatz energie­inten­si­ver Materialien durch Holz und Holzprodukte sowie in der Verwendung von Holzpro­ dukten mit möglichst langer Lebensdauer.

L E B E N SZYK LUSA NA LYSE

• Länderspezifische Faktoren beeinflussen den Kohlenstoff-Fußabdruck von Baupro­ dukten und Gebäuden entscheidend, da z. B. die unterschiedlichen Energieträger im Strommix verschiedener Länder zu voneinander abweichenden KohlenstoffFußabdrücken bei ähnlichen Produktions­ prozessen führen können. Bei der Bilan­ zierung von Produkten sollte auf die kor­ rekte Berücksichtigung dieser Faktoren geachtet werden. • Um negativen Effekten im Kohlenstoff­ speicher Wald vorzubeugen, muss Holz aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern stammen. • Holz und holzbasierte Baumaterialien kön­ nen nach dem Rückbau in Kaskadennut­ zung wiederverwendet, stofflich recycelt und schließlich energetisch verwertet wer­ den. Damit lässt sich die Speicherzeit des eingelagerten atmosphärischen Kohlen­ stoffs um ein Vielfaches verlängern. Die Kaskadennutzung von Holz erlaubt nicht nur einen ressour­ceneffi­zienten Umgang mit dem Werkstoff, sondern sie ermög­ licht auch mehr­fache Substitutionseffekte durch den E ­ rsatz energieintensiverer Materialien und /oder den Ersatz fossiler Energie­träger bei der Energierückgewin­ nung. Kohlenstoff-Fußabdruck von Bauteilen bei Holz­gebäuden Der Holzbau kann als temporärer Kohlen­ stoffspeicher aufgrund seines Substitutions­ potenzials einen großen Beitrag zum Errei­ chen der Klimaziele leisten. Voraussetzung ist allerdings, dass das Holz aus nachhalti­ ger Forstwirtschaft stammt. Weiterhin sollten ­folgende Faktoren berücksichtigt werden: • Fundamente und Keller haben den größ­ ten Einfluss auf den Kohlenstoff-Fußab­ druck von Gebäuden. Der Anteil hängt von der Größe des Kellergeschosses und der Art der Fundamente ab: Je höher das Gebäude, desto geringer sein pro­ zentualer Anteil.

• Die Höhe des Kohlenstoffspeichers steigt mit der Menge an verbautem Holz aus nachhaltiger Bewirtschaftung. • Der meiste Kohlenstoff wird im Tragwerk eingelagert, da hier die größte Menge an Holz verbaut wird. Die Massivholzbau­ weise benötigt viel Holz und speichert daher viel Kohlenstoff. Jedoch muss die Menge an verbautem Holz in Relation zum ressourcenschonenden Umgang mit den Holzvorräten stehen. Deshalb ist eine Abwägung zwischen maximalem Kohlen­ stoffspeicher und ökonomischem Einsatz von Holz unbedingt erforderlich. • Der Ausbau der Gebäude (Bodenbeläge, Fenster, Türen und eine mögliche Fassa­ denbekleidung aus Holz), der unabhängig vom verwendeten Material des Tragwerks ist, kann den Kohlenstoffspeicher lang­ fristig beeinflussen, zumal der Ausbau im Lebenszyklus eines Gebäudes mehrfach anfällt [16]. • Der Kohlenstoff-Fußabdruck, den die Montage auf der Baustelle hinterlässt, fällt im Vergleich zu demjenigen der Herstellung der Baustoffe gering aus. • Die Instandhaltung der Bauteile (z. B. auch durch konstruktiven Holzschutz) ist wichtig, um die Lebensdauer der Bau­ produkte über den Lebenszyklus des Gebäudes hinaus und damit auch den Kohlenstoff-Fußabdruck zu optimieren. Anmerkungen: [1] Commission of the European Communities, COM (2007) 860 final: A lead market initiative for E ­ urope. Brüssel, 21.12.2007 https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ. do?uri=COM:2007:0860:FIN:en:PDF, (letzter Zugriff 20.09.2021) [2] Rüter, Sebastian; Diederichs, Stefan: Ökobilanz-­ Basisdaten für Bauprodukte aus Holz. Arbeitsbericht 2012/1. Thünen-Institut https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn050490. pdf (letzter Zugriff 20.09.2021) [3] Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto-Protokoll 2012 – Nationaler Inven­tarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar 1990 – 2010. Hrsg. vom Um­ weltbundesamt, 08/2012

31

  [4] Rüter, Sebastian; Matthews, Robert William; Lund­ blad, Mattias; Sato, Atsushi; Hassan, Rehab Ahmed: Chapter 12: Harvested wood products. 2019 ­Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories 4, S. 1– 49. Genf 2019 Rüter, Sebastian: Chapter 6.10: Harvested wood products (4.G). Climate Change 2019/24, Genf 2019, S. 661– 665   [5] Kaufmann, Hermann; Nerdinger, Winfried u. a.: Bauen mit Holz: Wege in die Zukunft. München 2011   [6] Sathre, Roger; O’Connor, Jennifer: Meta-analysis of greenhouse gas displacement factors of wood product substitution. In: Environmental science & policy 13, 2010, S. 104 –114   [7] Hafner, Annette u.a.: Treibhausgasbilanzierung von Holzgebäuden – Umsetzung neuer Anforderungen an Ökobilanzen und Ermittlung empirischer Substi­ tutionsfaktoren (THG-Holzbau). Ruhr-Universität Bochum, 4/2017   [8] Rüter, Sebastian; Hafner, Annette u. a. : Datenbasis zur Bewertung einer nachhaltigen und effizienten Holzverwendung im deutschen Bausektor – Holz­ ImBauDat. Forschungsprojekt: FK 22028516 – BMEL/FNR. Braunschweig/Bochum 2020   [9] Methodenentwicklung zur Beschreibung von Ziel­ werten zum Primärenergieaufwand und CO2-Äqui­ valent von Baukonstruktionen zur Verknüpfung mit Grundstücksvergaben und Qualitätssicherung bis zur Entwurfsplanung. Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Aktenzeichen: 31943/01 [10] Krause, Karina: Strategische Erfassung der Sekun­ därressourcen basierend auf Ökobilanzen und einem Geoinformationsystem am Beispiel von drei Wohngebieten. Diss. Ruhr-Universität Bochum 2020 [11] wie Anm. 9 und Förderrichtlinien für das Zuschuss­ programm in der ökologischen Mustersiedlung im Prinz-Eugen-Park. Hrsg. von der Landeshauptstadt München, Referat für Stadtplanung und Bauord­ nung 2017 [12] Djahanschah, Sabine; Hafner, Annette; Seidel, Arnim (Hrsg.): Wohnquartier in Holz – Mustersied­ lung in München. DBU Bauband 4. München 2020 [13] Richtlinie 2008/98/EG des Europäischen Parla­ ments und des Rates vom 19. November 2008 über Abfälle und zur Aufhebung bestimmter Richtlinien https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PD F/?uri=CELEX:32008L0098&from=DE ­­­ (letzter Zugriff 20.09.2021) [14] In Deutschland geschieht dies nach der Altholz­ verordnung. Verordnung über Anforderungen an die Verwertung und Beseitigung von Altholz ­(Altholzverordnung – AltholzV), 2012 [15] König, Holger: Lebenszyklusanalyse von Wohnge­ bäuden. Endbericht. Hrsg. vom Bayerischen Lan­ desamt für Umwelt. München 2018 [16] König, Holger: Ökobilanz-Vergleich von Gebäuden in Holzbauweise im Vergleich zu Standard-Bauwei­ sen bei Neubauten und bei Gebäudemodernisie­ rung. In: Kaufmann, Hermann; Nerdinger, Winfried (Hrsg.): Bauen mit Holz – Wege in die Zukunft. Er­ gänzung zum gleichnamigen Ausstellungskatalog. München 2015

32

Raumluftqualität – Einflüsse des Holzbaus Maren Kohaus, Holger König

A 5.1

A 5.1 Holz im Innenraum, Kindergarten, Bludenz (AT) 2013, Bernardo Bader, Monika Heiss – Farbe & Design A 5.2 Empfehlungswerte für TVOC und daraus resultierende Handlungsempfehlungen A 5.3 Wärmeeindringkoeffizienten ausgewählter Baustoffe A 5.4 Einteilung der chemischen Verbindungen nach ihrem Siedepunkt

Holz wird seit Jahrtausenden als Bau- und Werkstoff für menschliche Behausungen genutzt. Und auch beim zeitgenössischen Bauen werden Holz- und Holzwerkstoffe vielfältig als ­Konstruktionsmaterial, Fußbodenbelag, Wand- und Deckenbekleidung sowie zur Fertigung von Einrichtungsgegenständen etc. verwendet. Die Natürlichkeit und Authentizität dieses Materials erfreuen sich nach wie vor großer Wertschätzung. Insbesondere Holzober­ flächen werden im Allgemeinen aufgrund ihres mate­rialspezifischen Charakters, der Farbe, der Maserung und Struktur sowie aufgrund ihrer Porosität als sinnlich ansprechend bewertet, was die Studie „Interaktion Mensch und Holz” bestätigt [1]. Bedingt durch die materialspezifischen und bau­phy­ sikalischen Kennwerte, wie die geringe Wärmeleitfähigkeit (¬-Wert = 0,11– 0,17 W/mK) und den niedrigen Wärmeeindringkoeffi­ zienten, den b-Wert (Abb. A 5.3), werden Holz­oberflächen als warm empfunden. Zu­­em wirken natürlich belassene Holzoberflächen klimaregulierend auf den Innenraum, da Holz Feuchtigkeit aus der Raumluft aufnehmen und zeitversetzt wieder abgeben kann. Der Geruch von Holz, der sich aus Emissionen von leicht flüchtigen Stoffen zusammensetzt, hat für manche Menschen sogar eine angenehm beruhigende Wirkung, wie eine Studie der Joanneum Research Forschungsgesellschaft von 2003 über die möglichen Auswirkungen eines Zirbenholzumfelds auf Kreislauf und Schlaf unter Berücksichtigung von Leistungsaspekten und dem Befinden des Menschen herausstellt [2]. Die Studie von Maximilian Moser „Schule ohne Stress” aus dem Jahr 2007 analysiert die Wirkung der Einrichtung und Ausstattung von Klassenräumen aus Massivholz. Sie kommt zu dem Schluss, dass die beruhigende Wirkung von Holz, gemessen an der Herzfrequenz und dem Vagustonus der Schüler, sich positiv auf die Gesundheit aus­wirken könne [3].

In der Metastudie HOMERA von 2017 wurden 44 Forschungsprojekte analysiert und hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen Emissionen von Holz bzw. Holzwerkstoffen, der Raumluftqualität und den daraus mög­ lichen Auswirkungen auf den Menschen untersucht. Analysen der aktuellen Prüf- und Messverfahren, die Grundlage für rechtliche Grenzwerte sind, zeigen die Komplexität des Themas und die Notwendigkeit für weitere Forschungsprojekte, die diese Ergebnisse zusammenführen [4]. Bis jedoch nähere Erkenntnisse vorliegen, wird die Diskussion, in­wiefern die Emis­ sionen der Holz- und Holzwerkstoffe des zeitgenös­sischen Holzbaus als gesundheitsschädlich, holzspezifisch und somit natürlich, unschädlich oder sogar als gesundheitsfördernd angesehen werden können, weiterhin aktuell bleiben. Um Bauherren, Nutzende und auch Planende nicht weiter zu verunsichern und um Klarheit in diese Diskussion zu bringen, werden im Folgenden die relevanten Aspekte genauer betrachtet.

Gesundes Raumklima Unabhängig von der Bauweise muss ein Raumklima geschaffen werden, das für den Nutzenden und für die in den Räumen vor­ gesehene Tätigkeit als angenehm empfunden wird. Die Behaglichkeitskriterien (nach DIN EN 15 251) geben Hinweise, welche Faktoren zu berücksichtigen sind: • Schutz vor witterungsbedingter Kälte / Wärme sowie Nässe / Feuchte • Schutz vor zu hoher nutzungsbedingter Feuchte und dadurch resultierender ­Kondensat- und Schimmelbildung • Schutz vor Lärmbelastung von außen und innen • optimierte Lichtverhältnisse mit ausreichendem Tageslicht bei gleichzeitigem Schutz vor überhöhter Sonneneinstrahlung (Wärme /Überhitzung)

R A U M L U F T Q U A L I T Ä T – E I N F L Ü S S E DES HOLZB A US

33

Empfehlungswerte TVOC (Raumluft)

hygienische Bewertung und Handlungsempfehlungen

Stufe 1: TVOC

< 0,3 mg/m3 (< 300 μg/m3)

• hygienisch unbedenklich, sofern keine Einzelstoffwerte überschritten werden • „Zielwert” (= hygienischer Vorsorgebereich; ist anzustreben)

Stufe 2: TVOC

> 0,3 mg/m3 (> 300 μg/m3

und und

< 1,0 mg/m3 < 1000 μg/m3)

• hygienisch noch unbedenklich, sofern keine Einzelstoffwerte überschritten werden •  verstärktes Lüften notwendig

Stufe 3: TVOC

> 1,0 mg/m3 (> 1000 μg/m3

und und

< 3,0 mg/m3 < 3000 μg/m3)

•  hygienisch auffällig, nur befristeter Aufenthalt • gesundheitliche Relevanz grenzwertüberschreitender Stoffe prüfen; toxikologische Einzelbewertung empfohlen

Stufe 4: TVOC

> 3,0 mg/m3 (> 3000 μg/m3

und und

< 10,0 mg/m3 < 10 000 μg/m3)

•  hygienisch bedenklich, nur befristeter Aufenthalt •  toxikologische Einzelbewertung empfohlen

Stufe 5: TVOC

und > 10 mg/m3 (> 10 000 μg/m3 und

< 25,0 mg/m3 < 25 000 μg/m3)

•  hygienisch inakzeptabel, Raumnutzung vermeiden •  toxikologische Einzelbewertung empfohlen

Eine TVOC-Konzentration von mehr als 3000 μg/m3 ist als hygienisch bedenklich einzustufen. Eine Zertifizierung nach BNB/DGNB kann daher nur erfolgen, wenn der TVOC-Wert im Bereich von 300 μg/m3 (bei undefinierten Messungen) bzw. 500 μg/m3 (bei definierten Messungen) bis 3000 μg/m3 liegt. A 5.2

• ausreichende Lüftung für die spezielle Nutzung und die damit einhergehende Verringerung der CO2-Konzentration • Schutz vor ionisierender (z. B. Radon) /nicht ionisierender Strahlung (z. B. Elektrosmog) • geringe Belastungen der Raumluft durch Baustoffe, Ausstattung und Geräte Ein ausreichender Luftaustausch durch manuelle oder mechanische Belüftung gewährleistet, dass anfallende Emissionen aus Bauprodukten, elektronischen Geräten sowie durch den Menschen selbst verursachte abtransportiert werden. Dennoch ist der Einsatz möglichst risikostofffreier Baustoffe unbedingt ratsam.

basierten Materialien gesprochen, tauchen immer wieder zwei Begriffe auf: VOC (Volatile Organic Compounds) und Formaldehyd. VOC In der Baupraxis und bei der Innenraumanalytik hat sich die Einteilung der VOCGase gemäß der Höhe des Siedepunkts durch­gesetzt (Abb. A 5.4): • VVOC: sehr leicht flüchtige organische ­Verbindungen • VOC: leicht flüchtige organische Verbin­ dungen • SVOC: mittel bis schwer flüchtige organische Verbindungen

scher Holzgeruch abgesondert. Man be­­ zeichnet diese aufgrund ihrer Herkunft aus natürlichen Rohstoffen auch als nVOC (natural Volatile Organic Compounds). Die Toxi­zität von VOC ist äußerst un­­terschiedlich zu bewerten. So zählt beispielsweise das krebs­erregende Benzol ebenso zu diesen Raum­luftschad­stoffen wie auch zahlreiche wesentlich harmlosere VOC, z. B. Terpene aus Naturölen, Naturfarben, aber auch aus den natürlichen Harzen des Holzes. Diese können zwar in höherer Konzentration (wie z. B. der Geruch von Terpentinöl) unter Umständen das Wohl­befin­den beeinträch­ tigen und eventuell allergen wirken, sind in den üblichen Konzen­trationen im Holzbau jedoch für die Gesundheit unbedenklich.

Im Gebäude verwendete Materialien können die Raumluft belasten, indem sie Partikel in Form von Staub und Fasern absondern oder Gase emittieren. Relevant für den Schadstoffanteil in der Innenraumluft ist neben dem Nutzerverhalten und den raumklimatischen Bedingungen (Raumluftfeuchte, Temperatur etc.) die Einbausituation der Baustoffe im Bauteil und ihre Beteiligung an ­Diffusionsvorgängen [5]. Wird von Raumluft­ emissionen im Zusammenhang mit holz­

Im Verlauf von Baumaßnahmen gelangen viele unterschiedliche VOC kurzzeitig in die Raumluft. Normalerweise werden diese erhöhten Konzentrationen durch intensives Lüften während und nach den Arbeiten deutlich reduziert. Die VOC stellen zwar eine Stoffgruppe dar, sind aber sehr vielfältig. Sie können harmlos, aufgrund des Geruchs aber auch störend oder gesundheitsschädlich sein. Die bekanntesten VOC-Verbindungen sind: Alkane /Alkene, Aromaten, Terpene, Halogenkohlenwasserstoffe, Ester, Aldehyde und Ketone. Terpene und Aldehyde werden in geringen Mengen auch von Holz als typi-

Stoff

Abkürzung

Bezeichnung

Siedepunkt [°C]

Beispiele

VVOC

very volatile organic compounds (sehr leicht flüchtige organische Verbindungen)

0 bis 50 (-100)

Formaldehyd, Aceton, Acetaldehyd

VOC

volatile organic compounds (leicht ­flüchtige organische Verbindungen)

50 bis (-100) bis 240 (-260)

viele Lösungsmittel, wie z. B. Styrol, Xylol

SVOC

semi volatile organic compounds (mittel bis schwer flüchtige organische ­Verbindungen)

240 (-260) bis 380 (-400)

Weichmacher, Biozide, Flammschutzmittel, PCB

POM

particulate organic matter (partikel­ gebundene organische Verbindungen)

> 380

PAK aus Bitumenbaustoffen

MVOC

microbial volatile organic compounds ­(mikrobiell erzeugte organische Ver­ bindungen, durch Schimmelpilze und ­Bakterien)

im VOC-Bereich

unterschiedlichste ­Substanzen und ­Substanzklassen

Raumluftemissionen

Dämmstoff (Mineralfaser)

Wärmeeindringkoeffizient b-Wert [KJ/Km2√s] 0,06

Kork

0,10

Holz

0,4 ... 0,5

menschliche Haut

1,0 ...1,3

Glas

1,3 ...1,5

Wasser

1,6

Beton

1,8 ... 2,2

Stahl

14

Kupfer

36

Stoffe mit hohem Wärmeeindringkoeffizienten wie z. B. Metalle werden als besonders kalt empfunden, wenn ihre Temperatur unter derjenigen der Haut liegt. Stoffe mit niedrigem Wärmeeindringkoeffizienten wie z. B. Holz oder Dämmstoffe werden hingegen bei derselben Temperatur als wärmer empfunden. A 5.3

VOC-Emissionen aus Bauprodukten Für VOC-Emissionen aus Bauprodukten gibt es europaweit keine rechtlichen Grenzwerte oder gar Stoffverbote. Seit 2004 bildet das vom Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten eingeführte AgBB-Schema im DIBT-Zulassungsverfahren die Basis für die gesundheitliche Bewertung von Baupro­dukt­emissionen. 2018 wurde es aktualisiert und in die MVV TB (Musterverwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen) 2019 aufgenommen. Hier sind Emissionshöchstwerte für Baupro-

Hat ein Gas / Stoff einen hohen Siedepunkt, ist es/er schwerer flüchtig und wird langsamer über einen längeren Zeitraum an die umgebende Luft abgegeben. Ein Gas / Stoff mit einem niedrigen Siedepunkt ist leicht flüchtig und wird daher schneller in kurzer Zeit abgegeben. Werte analog der Einteilung der WHO. A 5.4

34

Substanz / Substanzklasse

Richtwert

Bemerkung

bicyclische Monoterpene 1)

RW I = 0,2 mg/m3 RW II = 2 mg/m3

Ad-hoc-AG (2003) 5)

monocyclische Monoterpene 2)

RW I = 1 mg/m3 RW II = 10 mg/m3

Ad-hoc-AG (2010) 5)

gesättigte acyclisch aliphatische C4- bis C11-Aldehyde

RW I = 0,1 mg/m3 RW II = 2 mg/m3

Ad-hoc-AG (2009) 5)

2-Furaldehyd (Furfural)

RW I = 0,01 mg/m3 RW II = 0,1 mg/m3

Ad-hoc-AG (2011) 5)

Benzaldehyd

RW I = 0,02 mg/m3 RW II = 0,2 mg/m3

Ad-hoc-AG (2010) 5)

Formaldehyd

0,1 ppm 3) / 0,124 mg/m3 0,08 ppm 4) / 0,1 mg/m3 0,08 ppm / 0,1 mg/m3

Bundesgesundheitsamt (1977) WHO (2010)  AIR bestätigt den WHO-Richtwert von 2010 für Formaldehyd (2016)

Leitsubstanz α-Pinen Leitsubstanz D-Limonen 3)  bestätigt im Jahr 2006 durch Ad-hoc-AG 4)  definiert für Kurz- und Langzeitexposition 5)  März 2015 wurde die Ad-hoc-AG in „Ausschuss für Innenraumrichtwerte” (AIR) umbenannt •  RW II = Richtwert II (Gefahrenrichtwert) stellt die Konzentration eine Stoffs in der Innenraumluft dar, bei deren ­Erreichen / Überschreitung unverzüglich Handlungsbedarf besteht. •  RW I = Richtwert I (Vorsorgerichtwert) bezeichet die Konzentration eines Stoffs / Stoffgruppe in der Innenraumluft, bei der im Rahmen einer Einzelstoffbetrachtung nach gegenwärtigen Kenntnisstand keine gesundheitlichen Beeinträchtigungen zu erwarten sind. RW I sollte das Sanierungsziel sein und möglichst nicht unterschritten werden. Bei Werten zwischen I und II besteht Handlungsbedarf. •  Die Richtwerte beinhalten keine Aussage über mögliche Kombinationswirkungen verschiedener Substanzen. A 5.5 1)  2) 

Holzart

Formaldehydkonzentration 1 ppb = 0,001 ppm = 1,25 μg/m3 bei 20 °C und 1013 hPa

Buche

2 – 3 ppb

= 0,002 – 0,003 ppm

Eiche

4 – 9 ppb

= 0,004 – 0,009 ppm

Douglasie

4 – 5 ppb

= 0,004 – 0,005 ppm

Fichte

3 – 4 ppb

= 0,003 – 0,004 ppm

Kiefer

3 – 5 ppb

= 0,003 – 0,005 ppm

Vergleich: Grenzwert bei E1 „Bauprodukt” = 0,1 ppm

Folgende Leime enthalten Formaldehyd: •  Harnstoff-Formaldehyd (UF) •  Melamin-Formaldehyd (MF) •  Melamin-Harnstoff-Formaldehyd (MUF) •  Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd (MUPF) •  Phenol-Formaldehyd (PF) Die Holzwerkstoffe, die Aminoplastleime enthalten (UF, MF, MUF), neigen am stärksten zur Formaldehydabgabe. Diese Emissionen dauern oft über Jahrzehnte an und schwanken je nach Raumklima: Je wärmer und feuchter, desto mehr Formaldehyd entweicht aus den Platten. alternativ verwendete Leime: •  PMDI / PUR

A 5.6

A 5.7

Holzwerkstoff

Bindemittel

Harzanteil

Spanplatten

Harnstoff-Formaldehydharze (UF) modifizierte Melamin-Formaldehydharze (MUF + MUPF) Phenol-Formaldehydharze (PF) Polymeres Diphenylurethan-Diisocyanaten (PMDI)

5 – 20 %

MDF-Platten (mitteldichte ­Faserplatten)

Harnstoff-Formaldehyd (UF) modifizierte Melamin-Formaldehydharze (MUF) Phenol-Formaldehydharze (PF) Polymeres Diphenylmethandiisocyanat (PMDI)

8 – 13 %

Holzfaserplatten (Soft Board)

Polyurethan (PUR)

0,5 – 3 %

OSB-Platten (Oriented Strand Board)

Phenol-Formaldehydharze (PF) modifizierte Melamin-Formaldehydharze (MUF) Polymeres Diphenylmethandiisocyanat (PMDI)

5 – 10 %

Furniersperrholz

Phenol-Formaldehydharze (PF) modifizierte Melamin-Formaldehydharze (MUF)

10 – 20 % A 5.8

Zur Einteilung von Holzwerkstoffen nach der Menge des freigesetzten Formaldehyds haben sich folgende Bezeichnungen durchgesetzt: Emissionsklasse E 1 Emissionsklasse E 0

[μg/m3]

[ppm]

= 124

= 0,1 1)

keine Formaldehydabgabe, aber häufig PU-Kleber mit Isocyanaten

RAL UZ 76 / RAL UZ 38

= 60

= 0,05

natureplus

= 36

= 0,029

1) 

gemessen in Prüfkammer nach DIN EN 16 516 A 5.9

A 5.5  beispielhafte Innenraumluftrichtwerte für Sub­ stanzen mit möglicher Relevanz für Holz und Holzprodukte A 5.6  Formaldehydemission von natürlichem Holz A 5.7  Formaldehyde bei Leimen A 5.8  Holzwerkstoffe und der Anteil formaldehyd­ haltiger Bindemittel A 5.9  Einteilung der Emissionsklassen A 5.10 Richtwerte für Formaldehyd in der Innenraumluft (Stand Januar 2021) A 5.11 TVOC verschiedener Holzarten

dukte festgelegt und Ausschlusskriterien angegeben, bei denen ein Bauprodukt nicht verwendet werden darf. Allerdings kann von den Emissionsprüfungen einzelner Produkte nicht auf die zu erwartende Raumluftkonzentration geschlos­sen werden [6], da der Einfluss von weiteren Faktoren, wie z. B. der Einbausituation des Bauprodukts, den Wechselwirkungen mit anderen Stoffen/Produkten, Raumluftfeuchtigkeit (Marckowicz und Larsson, Universität Lund 2015), Luftwechselrate (Projekt Wood2New, Fürhapper 2017) und auch besonders der Nutzertätigkeit (Studie Höllbacher, TU Wien 2014) abhängt [7]. VOC-Emissionen in der Raumluft Wird die Konzentration der Raumluftemission gemessen, um diese zu bewerten, zieht man meist den Indikator TVOC (Total Volatile Organic Compounds) heran. Hierbei handelt es sich um einen Summenwert aller in der Raumluft gemessenen VOC. Dieser Wert unterscheidet nicht zwischen gesundheitsgefährdenden, allergenisierenden, geruchsbelästigenden oder gesundheitlich unbedenklichen Stoffen, was eine toxikologische Beurteilung erschwert. Der in der Raumluft gemessene TVOC-Wert wird nach einer Richtlinie des Umweltbundesamts in fünf Stufen eingeteilt (Abb. A 5.2, S. 33), denen jeweils eine hygienische Be­­ urteilung sowie Handlungsempfehlungen zugeordnet sind. Die einzuhaltenden Werte für VOC in der Raumluft können bei den verschiedenen Zer­ti­fizierungsrichtlinien (z. B. BNB, DGNB, LEED, HQE, NaWoh etc.) differieren. Vor jeder Baumaßnahme sollte die zu erreichende Qualitätsstufe für die Innenraumlufthygiene anhand von Zertifizierungssystemen und /oder Werkvertragsbedingungen festgelegt werden. VOC-Einzelrichtwerte in der Raumluft Um die Raumluftkonzentration einzelner VOC zu bewerten, kann beispielsweise die

Folgende Richtwerte für Formaldehyd in der Innenraumluft können angenommen werden (Stand: Januar 2021) WHO

100 μg/m3 (30 Min.)

= 0,08 ppm

Österreich

100 μg/m3 Kurzzeit (30 Min.) 60 μg/m3 Langzeit (24 Std.)

= 0,08 ppm = 0,05 ppm

Schweiz

125 μg/m3

= 0,1 ppm

Frankreich

50 μg/m3 Kurzzeit (2 Std.) 10 μg/m3 Langzeit

= 0,04 ppm = 0,008 ppm

Deutschland

100 μg/m3

= 0,08 ppm

Zertifizierung nach BNB, DGNB, NaWoh

< 30 μg/m = volle Punktzahl (Zielwert) > 100 μg/m3 = nicht zertifizierbar (Grenzwert) 3

SER [μg m-2h-1]

R A U M L U F T Q U A L I T Ä T – E I N F L Ü S S E DES HOLZB A US

4000

3700

3500 3000 2500 2000 1400

1500 1000 500 0

30

30

20

Esche Buche Ahorn (SER = spezifische Emissionsrate)

110

210

Birke

Eiche

60 Kirsche

Kiefer

A 5.10

Richtwerteempfehlung (Abb. A 5.5) des AIR (Ausschuss für Innenraumrichtwerte, vormals Ad-hoc-Arbeitsgruppe) vom Um­­ weltbundesamt in der jeweils aktuell gültigen Form herangezogen werden [8]. Die aus natürlichem Holz stammenden nVOC wie Terpene, Aldehyde und Säuren sollten einzeln gemes­sen und bewer­tet werden. Diese sind zwar gesundheitlich unbedenklich, bei Überschreitung der vom Umweltbundesamt (UBA) vorgegebenen Richtwerte kann dies jedoch zu einem Rechtsstreit führen. Obwohl die Richtwerte für nVOC nur als hygiene­ bezogene Richtwerte gelten und nicht als toxikologisch begründete Stoffbewertung, kommt es immer öfter zu einer Mängeldiskussion bei Holzbauten [9]. Formaldehyd Das oft genannte Formaldehyd gehört ­aufgrund seines geringen Siedepunkts nicht zur Gruppe der VOC, sondern zu den V VOC (sehr flüchtige organische Verbindungen). In der EU wird Formaldehyd seit Beginn 2016 in der Kategorie 1B als krebserzeugend im Tierversuch eingestuft. Es ist in geringen Mengen auch in natürlichem Holz vorhanden und kann emittiert werden. Aufgrund des geringen Umfangs handelt es sich hierbei jedoch um nicht gesundheitsschädliche Mengen (Abb. A 5.6). Bei der Herstellung von Holzwerkstoffen, Dämmmaterialien, Farben, Reinigungsmit­ teln etc. wird Formaldehyd als Komponen­ ­te für Bindemittel wie z. B. Leimprodukte (Abb. A 5.7 und A 5.8) verwendet. Formaldehydemissionen bei Baupro­ dukten Seit den 1980er-Jahren sind Form­al­de­hyd­ emissionen aus Bauprodukten in Deutsch­ land geregelt. Die damals gültige Chemikalien-Verbotsverordnung schrieb vor, dass die Emissionen z. B. aus einem Bauprodukt, das mit der Innenraumluft in Kontakt steht, eine Ausgleichskonzentration von 0,1 ppm (= 0,124 mg/m3 = 124 μg/m3) unter defi-

35

nierten Prüfbedingungen nicht überschrei­ ten darf. Ein Produkt, das diese Vorgabe erfüllt, wird mit der Emissionsklasse E1 (Abb. A 5.9) deklariert und kann als formaldehydarm bezeichnet werden. 1994 wurde diese Verordnung von der DiBt-Richtlinie 100 („Richtlinie über die Klassi­fi­zierung und Überwachung von Holzwerkstoffplatten bezüglich der Formalde­ hydabgabe”) abgelöst. Die dort definierte Anforderung ist dann von der EU übernommen worden. Seit 2015 wird auch in dem in Deutschland eingeführten AgBB-Schema zur Überprüfung von Einzelrichtwerten von VOC zusätzlich der Wert von 0,08 ppm (= 0,1 mg/m3 = 100 µg/m3) für die Konzen­ tration von Formaldehyd in Baustoffen mit­ bewertet. Seit dem 1. Januar 2020 gelten in Deutschland schärfere Grenzwerte für Formaldehydemissionen aus Holzwerkstoffen. Der Grenzwert für die Emissionsklasse E1 ist mit 0,1 ppm zwar unverändert. Im Vergleich zur bisher gültigen Referenznorm DIN EN 717-1 wird die Anforderung an die Holzwerkstoffe mit der neuen DIN EN 16 516 jedoch deutlich erhöht, nahezu verdoppelt, weil unter anderem die Prüfkammer stärker beladen, die Luftfeuchtigkeit erhöht und der Luftwechsel halbiert wurde. Da also die Prüf­pa­rameter für die Kammerprüfung verschärft wurden, dürfen die Produkte nach DIN EN 717-1 (alte Referenznorm) nur noch 0,05 ppm aufweisen, um den Grenzwert von 0,1 ppm nach DIN EN 16 516 gerecht zu werden. Deshalb wird diese Qualität auch als E 05 nach DIN EN 717-1 kommuniziert. Damit erreicht man ein wesentliches Ziel, die Emis­sionen von Formaldehyd in Bauprodukten zu reduzieren. Innenraumluftmessungen nach DIN ISO 16 000 mit einer korrekten Messraumvorbereitung ergaben, dass die Formaldehydwerte in den meisten Fällen die Grenzwerte eindeutig unterschreiten. Formaldehyd in der Innenraumluft Auch wenn die Verwendung von formal­de­ hyd­armen Bauprodukten (z. B. der Klassifi-

Fichte A 5.11

zierung E 1) eine wesentliche Voraussetzung für eine geringe Schadstoffkon­zen­tration in der Innenraumluft darstellt, müssen bei der Planung auch die folgenden Einflussfaktoren berücksichtigt werden: • Menge und Einbausituation des verbauten Materials • Raumluftvolumen • Luftwechselrate • Raumlufttemperatur (bzw. Umgebungs­ temperatur, z. B. in der Nähe einer Heizung oder durch Sonneneinstrahlung etc.) • Luftfeuchte • Oberflächenbehandlungen • Reinigungsmittel In einzelnen Ländern der EU gibt es unterschiedliche Richtwerte für die Formaldehydkonzentration in Innenräumen (Abb. A 5.10). Dem von der WHO empfohlenen Richtwert von 0,08 ppm (= 0,1 mg/m3 = 100 µg/m3) hat sich 2016 in Deutschland auch der ­Ausschuss für Innenraumrichtwerte (AIR) angeschlossen. Zusätzlich gibt es – wie bei den Raumluftwerten für VOC – auch für Formaldehydkonzentrationen in der Raumluft verschiedene Zertifizierungssysteme mit unterschiedlichen Richtwerten, die zur ­Orientierung herangezogen werden können. Beispielsweise fordert eine Zertifizierung nach BNB (Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Unterrichtsgebäude) Innenraumluftwerte von maximal 100 µg/m3 Formaldehyd [10]. Bei 30 µg/m3 wird im Zertifizierungssystem die volle Punktzahl erreicht.

Einflüsse durch natürlich ­belassenes Holz Raumluftemissionen aus naturbelassenen Holzbauteilen zeigen bisher keine gesundheitsgefährdenden Konzentrationen. Die Metastudie HOMERA hält fest, dass die untersuchten Proberäume der Studie bei der Verwendung von Holz positiver bewertet

36

Vorsorgewert Zielwert TVOC empfindliche Gruppen DGNB/BNB Vorsorgewert Zielwert TVOC empfindliche Gruppen DGNB/BNB 0 500 übliche Neubauten 0 500 übliche Neubauten Gymnasium Gymnasium 116 – 447 μg/m3

A 5.12 Grenzwert TVOC DGNB/BNB Grenzwert TVOC DGNB/BNB 3000 3000

1000 1000

116 – 447 μg/m3

a

übliche Neubauten übliche Neubauten Gymnasium Gymnasium b

Zielwert Formaldehyd DGNB/BNB Zielwert Formaldehyd DGNB/BNB 30 40 30 40

0 0

60 60

83 83

Grenzwert Formaldehyd DGNB/BNB Grenzwert Formaldehyd DGNB/BNB 100 100

7,4 – 37 μg/m3 7,4 – 37 μg/m3

Vier Wochen nach Fertigstellung des Gymnasiums in Diedorf erfolgte eine Messung der Innenraumluft in ausgewählten Räumen. Dabei wurden die Indikatoren Formaldehyd und TVOC bestimmt. Folgende Werte wurden im Vergleich zu bestehenden Richtwerten ermittelt: • flüchtige organische Verbindungen (TVOC) in derFormaldehyd Innenraumluft: deutliche UnterschreitungGrenzwert von 3000Formaldehyd μg/m3 TVOC Zielwert 3 bei Messungen, als Zielwert galt 500 μg/mDGNB-BNB , erreicht wurden 116 – 447 μg/m3 DGNB-BNB Zielwert Formaldehyd Grenzwert Formaldehyd • Formaldehyd in der Innenraumluft: Mit 7,4 –DGNB-BNB 37 μg/m3 werden die aktuellen Ziel- und Grenzwerte unterschritten. Der DGNB-BNB 100 0 30 40 60 83 damals noch höhere Zielwert von 60 μg/m3 wurde folglich deutlich unterschritten. 100 30 40 60 83 übliche Neubauten 0 A 5.13 übliche Neubauten Gymnasium Gymnasium 3 7,4 – 37 μg/m Baustoff relevante Emissionen Strategie für gute Raumluftqualität 7,4 – 37 μg/m3 natürlich gewachsenes Terpene (α-Pinen), höhere Aldehyde (Hexanal), Nadelholz (Tanne, Fichte) typischer Nadelholzgeruch keine nötig arttypischer Holzgeruch natürlich gewachsenes Laubholz (Eiche, Buche, Ahorn, Esche etc.) Brettschichtholz, schichtverleimtes Vollholz, Massivholzplatten, Brettsperrholzplatten

Holzanteil: Terpene (α-Pinen), höhere Aldehyde (Hexanal), typischer Nadelholzgeruch ggf. Formaldehydemissonen aus Klebstoffsystem

OSB-Platten

Holzanteil (meist hoher Kiefernanteil): Terpene (α-Pinen), höhere Aldehyde (Hexanal), starker Nadelholzgeruch ggf. Formaldehydemissonen aus Klebstoffsystem

Spanplatte

Holzanteil: Terpene (α-Pinen), höhere Aldehyde (Hexanal), typischer Nadelholzgeruch ggf. Formaldehydemissonen aus Klebstoffsystem

mitteldichte Faserplatte (MDF)

Holzanteil: Terpene (α-Pinen) und höhere Aldehyde (Hexanal), z. T. auch Furfural, schwacher Nadelholzgeruch ggf. Formaldehydemissonen aus Klebstoffsystem

Sperrholz (Birke)

Holzanteil (Birke): Essigsäure (Acetat), Essigsäurealdehyd (Acetaldehyd), Essigsäuregeruch ggf. Formaldehydemissonen aus Klebstoffsystem

den Holzanteil betreffend: keine nötig das Klebstoffsystem betreffend: • bei formaldehydfrei verleimten Produkten keine nötig • bei formaldehydhaltigen Klebstoffen Angaben der Hersteller einholen

den Holzanteil betreffend: keine nötig. Bei großflächiger Verwendung können bei empfindlichen Personen Geruchsbelästigungen auftreten. das Klebstoffsystem betreffend: • bei formaldehydfrei verleimten Produkten keine nötig • bei formaldehydhaltigen Klebstoffen Angaben der Hersteller einholen

A 5.14

wurden als Referenzräume mit anderen Materialien [11]. VOC Der typische Geruch von frischem Nadelholz (z. B. Kiefer, Fichte, Lärche, Zirbe) ist auf Terpene, ein natürliches Lösungsmittel, zurückzuführen, der Geruch von Laubholz auf Aldehyde und Carbonsäuren (z. B. Essigsäure). Terpene und Aldehyde gehören beide zu den VOC. Der Anteil der TVOC hängt von der Holzart (Abb. A 5.11, S. 35) und den Verarbeitungsbedingungen, wie z. B. der Temperatur bei der Holztrocknung, ab [12]. Im Allgemeinen werden bei natürlich belassenen Hölzern keine gesundheitsgefährdenden Konzentrationen erreicht. Die Interaktion dieser nVOC und ihre Auswirkung auf die Gesundheit ist Schwerpunkt aktueller Forschungsvorhaben [13]. Formaldehyd Formaldehyd ist in natürlich belassenem Holz vorhanden und kann schon bei schwachen Konzentrationen wahrgenommen werden. Die geringen Mengen, die naturbelassenes Holz emittiert, sind aber toxikologisch unbedenklich [14]. Durch bestimmte Fertigungsprozesse wie z. B. bei Trocknungsund Heißpressvorgängen sowie durch Ther-

Klassenraum, Gymnasium, Diedorf (DE) 2015, Architekten Hermann Kaufmann, Florian Nagler Architekten A 5.13 Probemessungen der Raumluftemissionen, Gymnasium, Diedorf a Vergleich der TVOC-Messung des Gymnasiums in Diedorf mit üblichen Neubauten b Vergleich der Formaldehyd-Messung des Gymnasiums in Diedorf mit üblichen Neubauten A 5.14 Strategien für gute Raumluftqualität A 5.12

R A U M L U F T Q U A L I T Ä T – E I N F L Ü S S E DES HOLZB A US

mo­behandlungen kann in geringem Maße weiteres Formaldehyd gebildet und freigesetzt werden. Sensibilisierte Personengruppen In Einzelfällen können Chemikaliensensitive oder Allergiker auf diese natürlichen Emis­ sionen von VOCs und Formaldehyd reagieren. Leider differieren die holzeigenen Emissionen nicht nur von Holzart zu Holzart, sondern sogar innerhalb eines Baumstamms, was eine zuverlässige Deklaration bei diesem Naturprodukt erschwert. Wird für eine sensibilisierte Personengruppe gebaut, gilt auch hier: Genaue Zielwerte sowie den Fertigungsprozess betreffende Handlungsanweisungen müssen schon während der Planung und auch später bei der Produkt­ aus­wahl vorgegeben werden.

Einflüsse durch verklebte ­Konstruktionshölzer Durch die Erfindung des Leimholzes kam es zu weitreichenden, den Holzbau wesentlich beeinflussenden Materialentwick­lungen. Verleimte Produkte aus Brettschichtholz, Brettsperrholz und Brettstapelelementen haben dem Holzbau zu neuen Dimen­sionen ver­holfen. VOC-Emissionen Wie bei natürlich belassenem Holz können auch bei Konstruktionshölzern die holzeigenen, natürlichen Lösungsmittel an die Innenraumluft abgegeben werden. Formaldehydemissionen Der für Konstruktionshölzer verwendete Leim enthält häufig ebenfalls Formaldehyd. Es können aber alternativ auch formaldehydfreie Leime wie PMDI und PUR benutzt werden. Im Allgemeinen ist bei den unterschiedlichen Kon­struktionshölzern von folgenden Leimen und Leimanteilen auszugehen [15]:

• Brettschichtholz: Leimanteil ca. 1– 2 % (MUF oder PUR) • schichtverleimtes Vollholz (KVH): Leim­ anteil ca. 0,5 – 2 % (MUF oder PUR) • Brettsperrholz: Leimanteil ca. 1 % (MUF oder PUR) Nähere Informationen sind bei den jeweiligen Herstellern zu erfragen.

Einflüsse durch Holzwerkstoffe Durch die Entwicklung sehr unterschied­li­ cher Holzwerkstoffe konnten einige der natur­ gegebenen Holzeigenschaften wie z. B. die Anisotropie (Richtungsabhängigkeit aufgrund der Faserstruktur des Holzes) homogenisiert werden, wodurch weitere Einsatzbereiche für Holzwerkstoffe erschlossen wurden. Das Holz, das die Basis für die unter­schied­lichen Holzwerkstoffe bildet, wird zunächst durch technische Aufteilungsprozesse (Sägen, Schälen, Zerspanen oder Zerfasern) unterschiedlich stark zerkleinert, um dann durch Zugabe von Bindemitteln (Leimen) wieder zusammengefügt zu werden. Der Zurichtungsgrad des Holzanteils der Holzwerkstoffplatten lässt eine grobe Angabe des Leiman­teils zu. Dieser kann je nach Produkt und Einsatzzweck jedoch stark variieren (Abb. A 5.8, S. 34). VOC-Emissionen Durch die Zerkleinerung des Holzanteils wird die emittierende Oberfläche des Rohmaterials vergrößert, wodurch in Abhängigkeit von der Holzart die Möglichkeit besteht, dass mehr holzeigene VOC freigesetzt werden (Abb. A 5.11, S. 35). Herstellungsspezifische Vorgänge wie z. B. das Erhitzen und Pressen können einen zusätzlichen Einfluss auf die Emis­sionen haben: • Die Terpenemissionen sinken mit steigender Temperatur und Einwirkdauer, da sich diese als Holzinhaltsstoffe im Prozess verflüchtigen.

37

• Bei Aldehyden treten andere Effekte auf, da sie erst im Anschluss gebildet werden. Aldehydemissionen nehmen mit der Temperatur zu. Herstellerangaben geben hierzu näher Auskunft. Formaldehydemissionen Die mögliche Formaldehydemisson bei Holzwerkstoffen ist primär auf zwei Faktoren zurückzuführen. Zum einen auf Zusatzstoffe wie formaldehydhaltige Leime (Abb. A 5.7, S. 34), zum anderen kann durch thermische, hydrolytische und /oder oxidative Prozesse zusätzliches Formaldehyd gebildet und freigesetzt werden. Obwohl seit etwa 2001 viele Hersteller von Holzwerkstoffen zu PUR-basierten Leimen gewechselt haben, werden immer noch produktionsbedingt, z. B. bei der Herstellung großer Brettschichtholzträger, formaldehydhaltige Leime eingesetzt. Entsprechende Informationen und Nachweise zu den Komponenten inklusive der zu erwartenden Emissionen sollten frühzeitig beim Hersteller angefordert werden, um den unbedenk­ lichen Einsatz dieses Baustoffs beurteilen zu können. Einbausituation und Verarbeitung von Holzwerk­stoffplatten Erhöhte Formaldehyd- und VOC-Konzen­ trationen in der Raumluft können somit aus in der Baukon­struktion oder dem Einrichtungsmobiliar verbauten Holzwerkstoffen resul­tieren. Mit der Verwendung von E1-klassifzierten Produkten (nach DIN EN 16 516) ist in Zukunft sichergestellt, dass der in Deutschland vom AIR bestätigte Richtwert für die Formaldehydkonzentration in Innenräumen von 0,08 ppm (= 0,1 mg/m3 = 100 µg/m3) auch in jedem Innenraum eingehalten werden kann. Dies ist abhängig von der Raumgröße, der Menge des verbauten Platten­ materials, des Luftwechsels, der Menge und Einbausituation sowie des Innenraumklimas (Feuchte, Temperatur etc.).

38

Risiken bestehen weiterhin, wenn beschichtete Platten den E1-Wert vor dem Beschichten überschreiten. Offene Bohrlöcher beispielsweise für Akustikplatten sowie nicht beschichtete Kanten können dann die Emission verstärken, da sich dadurch die emittierende Oberfläche vergrößert. Zusätzlich besteht bei Mehrschichtplatten die Gefahr, dass durch Bohrungen innen liegende Leimschichten an­gebohrt werden, die Formaldehyd ent­halten. Oberflächenbehandelte Baustoffe (beschichtet, geölt, gewachst und lackiert) weisen ­mitunter neben den allgemeinen Lösungsmitteln (TVOC) auch schwer flüchtige Stoffe wie Phthalate oder Flammschutzmittel auf, die sich ebenfalls negativ auf das Raumklima und die Raumluftqualität auswirken können. Entsprechende Angaben zu diesen Zusatzstoffen sollten beim Hersteller in Form eines Emissionsnachweises unbedingt angefragt werden, um sicherzugehen, dass mit den zu erwartenden Ausdünstungen in der speziellen Einbausitu­ation und mit der handwerklichen Bearbeitung der Platten die anvisierten Raumemissionswerte eingehalten werden.

a

Strategien Nachdem keine einheitlichen Richtlinien­vor­ gaben existieren, sollten die bei einer Baumaßnahme anzustrebenden Richtwerte für die Emissionskonzentrationen in der Raumluft (z. B. UBA, DGNB, BNB, LEED etc.) wie auch für die Emissionswerte der Bauprodukte selbst (z. B. E 1 nach DIN EN 16 516, AgBB-Schema, Blauer Engel, natureplus, Ecolabel, Nordic Swan, EU-Umweltblume etc.) vor Beginn der Planung festgelegt werden. Um mit der Auswahl emissionsarmer Produkte relativ niedrige Emmissionskonzen­ trationen an VOC und Formaldehyd sicherzustellen, gilt es, die folgenden Schritte zu beachten:

b

c

A 5.15

• Die Herstellerangaben der Bauprodukte sollten auf Risikostoffe überprüft und die Planung im Hinblick auf die Konstruktionsweise und den Schichtenaufbauten etc. darauf abgestimmt werden. • In der Ausschreibung sind genaue Angaben zu den gewünschten Qualitätswerten zu ­definieren. • Vor Beginn der Arbeiten sollten die einzelnen Qualitäten der Bauprodukte anhand einer umfassenden Dokumentation mit Zulassungen, Konformitätsdokumenten, Prüfzeugnissen, Umweltproduktdekla­ rationen etc. durch die ausführenden ­Firmen geprüft und durch den Planenden freigegeben werden. • Auf der Baustelle muss der Einsatz der frei­gegebenen Bauprodukte kontrolliert und der Einbau von nicht gelisteten Bauprodukten durch die Bauüberwachung unterbunden werden. • Abschließende Raumluftmessungen (TVOC und Formaldehyd) sollten die Erreichung der zuvor gesetzten Richtwerte bestätigen (Abb. A 5.13, S. 36; siehe Projektbeispiel S. 262ff.). • Für eine Zertifizierung nach DGNB / BNB muss eine Raumluftmessung innerhalb von vier Wochen nach Baufertigstellung ohne Möblierung (Ausnahme: fest eingebaute Möbel) erfolgen. Eine wesentliche Voraussetzung für eine korrekte Raum­ luftmessung nach DIN EN ISO 16 000 ist die sorgfältige Vorbereitung des Prüf­ raums. Diese besteht aus: Baufeinrei­ nigung mit HEPA-Filter, ausreichende Be- und Ent­lüftung, funktionstüchtige und gereinigte RLT-Anlage, korrekter Raumverschluss, keine Handwerksleistungen in der Umgebung des Messraums (auch im Außenraum), Beschattung des Messraums. • Eine sichere Einhaltung der Qualitätsziele für die Innenraumluft ergibt sich, wenn ein Lüftungskonzept vorhanden ist, das auch nachweislich in realen Nutzungssituationen funktioniert.

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Fazit Eine exakte Prognose, welche Luftschadstoffkonzentrationen im geplanten Gebäude zu er­­warten sind, ist aufgrund der bereits erwähnten Komplexität der Zusammenhänge nicht möglich. Beim Neubau des Schmuttertal-Gymnasiums D ­ iedorf, bei dem die zuvor genannten Strategien angewendet wurden, treten extrem niedrige VOC- und Formalde­ hydkonzentra­tionen auf, obwohl hier die gesamte Primärkonstruktion aus sichtbar belassenen Brettschichtholzelementen besteht, die Gebäudehülle innenseitig mit OSB-Platten beplankt ist und der gesamte Innenausbau mit sichtbar belassenen Dreischichtplatten ausgeführt wurde (A 5.12, S. 36). Entscheidend ist die sorgfältige ­Auswahl aller Komponenten bis hin zu den Anstrichen und Klebstoffen. Messungen zur Innenraumlufthygiene nach der Fertigstellung des Gymnasiums haben die Unterschreitung der BNB-Zielwerte und sogar des Vorsorgewerts für empfindliche Gruppen nachgewiesen (A 5.13, S. 36) [16]. Abschließend lässt sich sagen, dass der Holzbau bei sorgfältiger Durchführung und Auswahl aller Komponenten unbedenklich im Zusammenhang mit der Schadstoff­ belastung der Raumluft ist, wobei immer zwischen den Emissionen aus dem Naturprodukt Holz und den Emissionen aus den technisch zugeführten Zusatzstoffen unterschieden werden muss. Weitere wissenschaftliche Untersuchungen zur sogar positiven W ­ irkung von Holz auf Klima und Nutzende von Innenräumen sind in Bear­ beitung.

Anmerkungen: [1] Teischinger, Alfred: Interaktion Mensch und Holz. Wien 2012 Teischinger, Alfred: Mensch und Holz – Eine Wechselbeziehung an ausgewählten Beispielen. In: Holzbautage Innsbruck 2012. Tagungsband. Innsbruck 2012 [2] Evaluation der Auswirkungen eines Zirbenholz­ umfeldes auf Kreislauf, Schlaf, Befinden und vegeta­ tive Regulation. Hrsg. von der Joanneum Research Forschungsgesellschaft, Institut für Nichtinvasive Dia­gnostik. Weiz 2003 [3] Schule ohne Stress. Studie. Hrsg. vom Joanneum Research Forschungsgesellschaft, Institut für Nichtinva­sive Diagnostik. Weiz 2007 [4] HOMERA. Gesundheitliche Interaktion Holz – Mensch – Raum. TU München 2017. Abschluss­ bericht. DBU-Aktenzeichen 33277-25, www.dbu.de/OPAC/ab/DBU-AbschlussberichtAZ-33277-01.pdf (letzter Zugriff 12.02.2021) [5] Ohlmeyer, Martin; Mennicke, Friederike; Poth, Saskia: Erarbeiten eines objektiven Verfahrens unter Berücksichtigung der Besonderheiten von Holz und Holzwerkstoffen bei der Bewertung ihres Einflusses auf die Innenraumluftqualität (HolnRaLu), TV 1: Untersuchungen unter realen Raumluftbedingungen. Thünen Report 81. Johann Heinrich von Thünen-­Institut Braunschweig 2020 [6] ebd. [7] siehe Anm. 5; dort sind die angegebenen Titel der Arbeiten vollständig zitiert. [8] Tabelle der aktuellen Einzelrichtwerte RWI und RWII, UBA: www.umweltbundesamt.de/galerie/ die-richtwerte-i-ii-fuer-stoffe-in-der (letzter Zugriff 12.02.2021)

39

  [9] Informationsdienst Holz: http://www.holz-und-­ raumluft.de/rechtsfragen (letzter Zugriff 12.02.2021) Weinisch, Karl-Heinz: Hygienische Bewertung von Baumaterialien – richtig Planen und konstruieren. 9. Europäischer Kongress EBH 2016 [10] Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB), Unterrichtsgebäude, BN_UN 3.1.3, Bundesministe­ rium des Innern, für Bau und Heimat; www.bnb-nachhaltigesbauen.de/bewertungssystem/unterrichtsgebaeude/steckbriefe-bnb-un-2017/ (letzter Zugriff 20.06.2021) [11] siehe Anm. 5 [12] Paulitsch, Michael; Barbu, Marius Catalin: Holzwerkstoffe der Moderne. Leinfelden-Echterdingen 2015 [13] Projekte zu Holz und Gesundheit „Gesundholz“ und „HolnRaLu“, www.kiwuh.de/holz/holz-gesundheit/ projekte-zu-holz-und-gesundheit (letzter Zugriff 12.02.2021) [14] Marutzky, Rainer: Aspekte der Wohngesundheit beim Bauen mit Holz- und Holzwerkstoffen. In: Bauen mit Holz, 07-08/2010, S. 38ff. Mersch-Sundermann, Volker: Gesundheitliche ­Bedeutung von VOC in Innenräumen. Forum Holz l Bau l Energie. Köln 2008 Salthammer, Tunga; Marutzky, Rainer: Bauen und Leben mit Holz. Informa­tionsdienst Holz. Berlin 2013 [15] Rüter, Sebastian; Diederichs, Stefan: Ökobilanz-Basisdaten für Bauprodukte aus Holz. Arbeitsbericht aus dem Institut für Holztechnologie und Holzbiologe Nr. 2012/1, Thünen-Institut; WECOBIS – Ökologisches Baustoffinformationssystem sowie lignatur: www.lignatur.ch/fileadmin/ablage/downloads/ Oekologie/lignum_produktliste_holzwerkstoffe_ innenraeume.pdf (letzter Zugriff: 27.09.2021) [16] Prüfbericht Schmuttertal-Gymnasium Diedorf zu VOC und Formaldehydmessungen aus dem Jahr 2015

A 5.15 Innenseitig sichtbar belassene Außen- und Innenwände aus Brettsperrholz, zusätzliche ­Einbauten aus Dreischichtplatten. Gymnasium, Erweiterungsbau Ganztagsbetreuung, Markt Indersdorf (DE) 2019, Allmann Sattler Wappner Architekten A 5.16 Kindergarten, Bludenz (AT) 2013, Bernardo Bader, Monika Heiss – Farbe & Design A 5.16

42

Struktur und Tragwerk Hermann Kaufmann, Wolfgang Huß, Stefan Krötsch, Stefan Winter

B 1.1

B 1.1 Bürogebäude, Vandans (AT) 2013, Architekten Hermann Kaufmann B 1.2 vom Stab zur Fläche: vertikale und horizontale Bauelemente B 1.3 vom Stab zur Fläche: Massivholz- und Leicht­ bauelemente

„Das Grundelement des aktuellen Holzbaus ist konsequenterweise nicht mehr der Stab, sondern die Platte” [1]. Mit dieser Aussage erklärte der Schweizer Architekt Andrea Deplazes bereits im Jahr 2000, dass sich der Holzbau hin zu einer „Platten-Tektonik” entwickeln werde. Tatsächlich haben technische und konstruktive Innovationen um die Jahrtausendwende den Holzbau grundlegend verändert. Einerseits sind in dieser Zeit einige wegweisende Entwicklungen im Materialbereich zu verzeichnen, andererseits waren die Rahmenbedingungen günstig, bereits bekannte Kon­struk­tio­nen aufzugreifen, weiterzuentwickeln und neuen Anwendungen zuzuführen. Am eindrücklichsten für einen epochalen Wandel im Holzbau stehen die Erfindung und Verbreitung von Brettsperrholz und Furnierschichtholz. Nicht nur die Inhomogenität und die Aniso­tropie (Richtungsabhängig­keit) aufgrund der Faserstruktur des Holzes sind hier minimiert, sondern gleichzeitig entstehen so leistungsfähige, präzise berechenbare plat­ten­förmige Baustoffe mit Abmessungen, die nur durch die Gegebenheiten der Fertigungsmechanik begrenzt sind. Doch auch die Verwendung weniger homo­ genisierter Holzwerkstoffe kann zu ähnlichen Ergebnissen führen, wenn die Einzelteile so zu Bauelementen gefügt sind, dass die erwünschten Eigenschaften des Holzes optimal Anwendung finden. In Kasten­ ele­menten beispielsweise erzeugen stab­ förmige Rippen mit einer plattenförmigen Beplankung eine statische Verbundwirkung, die nicht nur die notwendige Bauteilhöhe sowie die Rippenquerschnitte reduziert, sondern auch punktuelles Auflagern und Formstabilität ermöglicht. Faserwerkstoffe wie die in den USA bereits ab den 1950er-Jahren entwickelte OSBPlatte und andere Plattenwerkstoffe (siehe „Vollholzprodukte und Holzwerkstoffe”, S. 18ff.) wurden verstärkt ab den späten 1980er-Jahren in Europa eingesetzt und stehen inzwischen als standardisierte Pro-

dukte zur Verfügung. Sie erlaubten die ­Weiterentwicklung des Tafelbaus als weitgehend vorfertigbare und technisch sehr zuverlässige Bauweise. Brettstapelkonstruktionen sind bereits seit den 1930er-Jahren bekannt. Die entscheidende Weiterentwicklung dieser Bauweise erfolgte durch den Ersatz der ursprünglichen Vernagelung ein­zelner Brettlamellen durch Verbindungen mit Dübelstangen aus Hartholz oder mit Nägeln aus Aluminium. Damit lassen sich die Brettstapel­ele­mente wie Massivholz ­werkzeugschonend bear­ beiten. Ergänzend dazu werden heute auch häufig geklebte Brettstapel­elemente aus industriell hergestelltem Brettschichtholz verwendet. Wiederentdeckt und neuen Aufgaben zugeführt wurden auch die Holz-Beton-Verbundkonstruktionen, für die es bereits in der Man­ gelzeit zwischen den Weltkriegen die erste Patentanmeldung gab, mit dem Ziel die damals teuren Baustoffe Stahl und Beton in Decken auf ein Minimum zu reduzieren. Analog zu diesen technischen Errungenschaften hat sich auch das architektonische und konstruktive Erscheinungsbild des Holzbaus gewandelt: Geometrisch-hierarchische Gefüge wie Zangenkonstruktionen oder aufeinander­geschichtete Trägerlagen wurden abgelöst von flächigen Bauteilen, deren stab­förmige Bestandteile ebenengleich ­angeordnet sind. Diese räumliche Kompaktheit der Konstruktion führt zu wesentlich einfacheren Bauteil­anschlüssen, erweitert die Anwendungsfelder, begünstigt energieeffiziente Gebäudehüllen und erhöht die wirtschaftliche Konkurrenz­fähigkeit. Antrieb und zugleich Folge dieses Epochenwandels im Holzbau ist die weitgehende Vorfertigung großer Elemente, unabhängig davon, ob es sich bei den zugrunde liegenden Einzelteilen um stab- oder plattenförmige handelt. Das verhältnismäßig geringe Gewicht und die Bearbeitbarkeit des Baustoffs bieten dafür die idealen Voraussetzungen. Außerdem ist die Vielseitigkeit von

S T R U K T U R UND TR A GWER K

Tafelbau

Brettstapel /Blockbau

Brettsperrholz / Furnierschichtholz

vertikale Bauelemente

Stütze

43

Brettstapel / Dielendecke

Rippendecke /Kastendecke

Brettsperrholz / Furnierschichtholz

horizontale Bauelemente

Träger / Balkenlage

B 1.2

­ eispielsweise ebenso auf ökologisch optib mierte, klebstofffreie Bauweisen anwenden (siehe „Gemeindezentrum in St. Gerold”, S. 258ff.). Es ist daher sinnvoll, nicht einzelne Holzbaustoffe, sondern mehr oder weniger vorge­ fertigte Bauelemente als Grundelemente des Holzbaus wahrzunehmen, die sich nach ihren primären Anforderungen in horizontale und vertikale Elemente untergliedern lassen.

Vom Stab zur Fläche

Massivholzelemente

Der zeitgenössische Holzbau kennt eine sehr große Vielfalt unterschiedlicher Bauteile und Produkte. Stellvertretend dafür sind in

Abb. B 1.2 die gängigen Bauelemente anhand einer beispielhaften Auswahl dar­ gestellt. Die Elemente bestehen einerseits aus massiven Holzwerkstoffen (Brettsperrholz, ­Furnierschichtholz), anderer­seits sind sie aus stabförmigen (Brett­stapel, Blockbau) oder stab- und plattenförmigen Werkstoffen (Tafelbau, Kastendecke) zusammengesetzt. Entsprechend charakterisieren die statischen Eigenschaften der Bauelemente das linear wirkende Stabwerk oder die als Fläche wirkenden Holzwerkstoffe. Der Übergang kann fließend sein, sodass sich im Vergleich ein Verlauf vom Stab zur Fläche einstellt. Dabei ist nicht nur die Zusammensetzung der Bestandteile ausschlaggebend, sondern

Leichtbauelemente

vom Stab zur Fläche

Holz vorteilhaft – es kann gleichzeitig dämmend, als Tragwerk, als Raumabschluss, innen wie außen als Bauteil­oberfläche, staboder plattenförmig etc. zum Einsatz kommen. Damit eröffnen sich Möglichkeiten industrieller Fertigung, die zukunftsweisende Alternativen darstellen hinsichtlich Gebäudequalität und Her­stellungs­ver­fahren (siehe „Produktion”, S. 158ff. und „Vorfertigung”, S. 162ff.) sowie digitaler Prozess­ketten (siehe „Planung”, S. 146ff.). Dieser neue Bauprozess könnte sich als noch p ­ rägender für die Entwicklung des Holzbaus erweisen als neue Werkstoffe. Und er beschränkt sich nicht ­auf einzelne Bauweisen wie den standardisierten Holztafelbau oder auf großformatige Massivholzbauteile, sondern lässt sich

B 1.3

44

vertikale Bauelemente

B 1.4 Kombinationen verschiedener Bauelemente im Holzbau B 1.5 Erweiterung der Kombinationsmöglichkeiten auf andere Materialien – hier am Beispiel Holz-Beton­ Verbunddecke (Brettstapel mit Aufbeton) B 1.6 Hybridbauteil, Hybridbauweise und Hybrid­ bauwerk

horizontale Bauelemente

Skelettbau

Massivholzbau (Brettstapel)

Tafelbau

Massivholzbau (Brettsperrholz) B 1.4

S T R U K T U R UND TR A GWER K

45

B 1.5

vor allem deren Verbundwirkung. Während Massivholzelemente wie Brettstapel- oder Blockbauwände statisch wie eine Aneinanderreihung einzelner Stäbe wirken und damit den linearen Eigenschaften ihrer Einzelteile ­entsprechen, erzeugt der Verbund von Stabwerk und Beplankung bei Tafel- und Kastenelementen flächige Bau­teile, die gleichzeitig als Platte (Decke) und /oder Scheibe (Wand) beansprucht werden können.­ Massivholzkonstruktionen sowie aus Stäben und Platten zusammengesetzte Elemente lassen sich wiederum gemäß ihrer konstruktiven Eigenschaften als jeweils eigene Abfolge vom Stab zur Fläche ordnen (Abb. B 1.3, S. 43). Ausschlaggebend für ihre Wirkungsweise als flächiges Bauteil ist die Verbundwirkung der Einzelteile und nicht die Massivität oder Homogenität des Holzwerkstoffs.

gende Innenwände aus Brettstapel- oder Brettsperrholz, um die je­­weiligen Vorteile der Bauweisen hinsichtlich W ­ ärmeschutz einerseits und Schall- und Brandschutz andererseits zu nutzen (siehe „Schutzfunktionen”, S. 78ff. und Projektbeispiele „Wohnanlage in Ansbach”, S. 212ff., „Wohnanlage in München", S. 216ff., „Wohnbebauung in München", S. 220ff., „Wohnhäuser in Zürich", S. 232ff.). Für Skelettkonstruktionen ist die Kombination mit flächigen Bauteilen seit jeher selbst­ verständlich, um die Konstruktion auszu­ steifen und Raumabschlüsse herzustellen. Ebenso selbstverständlich ist es, Konstruk­

tionen aus Scheiben und Platten punktuell mit Trägern und Stützen zu ergänzen, um ­Öffnungen und Raum­übergänge zu schaffen (Abb. B 1.4).

Materialkombinationen Das Kombinieren unterschiedlicher Materialien in Bauteilen, Bauwerken und Bauweisen verfolgt eine vergleichbare Strategie: Durch Kombination der unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Materialien wird das Gesamtsystem optimiert (Abb. B 1.5). Im Holzbau ergibt sich daraus die Möglichkeit,

Kombinationen von Bau­ elementen Das Fügen unterschiedlicher Bauelemente zu Mischkonstruktionen ist in der Praxis fast zum Normalfall geworden. Verschiedene Elemente im Gesamtsystem werden so kom­biniert, dass ihre unterschiedlichen Eigenschaften den jeweiligen Anforderungen an das Bauteil am besten entsprechen (Abb. B 1.4). Je spezi­fischer und höher die Anforderungen sind, umso umständlicher und aufwendiger ist die Verwendung eines einheitlichen Bausystems für die gesamte Konstruktion. Eine systematische Einteilung des Holzbaus in durchgängige Kon­struk­ tions­methoden wie Rahmen-/ Tafelbau, ­Skelettbau und Massivholzbau erscheint vor diesem Hintergrund nicht mehr sinnvoll. Intel­li­gente Kombinationen verschiedener Bau­­elemente ermöglichen dagegen maß­ geschneiderte Lösungen in der Baupraxis sowie größtmögliche Entwurfsfreiheit. Eine gängige Kombination im Wohnungsbau sind beispielswei­se Außenwände in Holztafelbauweise und Decken sowie traB 1.6

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a

b

materialimmanente Nachteile gezielt zu kompensieren, ohne Holzkonstruktionen grundsätzlich infrage zu stellen. Hybride Bauweisen erweitern entsprechend die Anwendungsbereiche von Holz und werden sich voraussichtlich in Zukunft noch wesentlich weiterentwickeln. Hybridbauten (lat. hybrida: Mischling, Kreu­ zung) bilden in der Baugeschichte eher die Regel als die Ausnahme. Im Holzbau sind seit jeher gemauerte Sockel- oder Erdgeschosse üblich. Bis zur flächendeckenden Einführung von Betondecken in den 1960erJahren war die Kombination von Holzbalkendecken und Wänden aus Mauerwerk

in den europäischen Städten Standard. Heute werden im mehrgeschossigen Holzbau oft Erschließungskerne (als Fluchtwege und zur Gebäudeaussteifung), Brandwände oder ganze Sockelgeschosse aus Stahl­ beton in Kombination mit Holzkonstruktionen aus­­geführt (Abb. B 1.9). Und immer öfter kommen Stahl­beton­skelett- oder -schottbauweisen mit einer Ge­­bäudehülle aus hoch wärme­ge­dämm­ten Holztafelbauelementen zum Einsatz. Die Kombination der Materialien kann auf Ebene des Bauwerks, der Bauweise und des Bauteils stattfinden (Abb. B 1.6, S. 45).

B 1.7

Holz und Beton Da Beton einige komplementäre Eigenschaften zu Holz aufweist, unter anderem eine vergleichsweise hohe Masse und die Nichtbrennbarkeit, ist die Kombination dieser beiden Materialien im mehrgeschossigen Bauen durchaus sinnvoll. Beim Wohn- und Geschäftshaus in Berlin (siehe S. 194ff.) bestehen die Treppenhäuser aus Ortbeton. Im übrigen Gebäude werden massive Holzdecken und -wandbauteile mit Stahlträgern, Holzstützen und einer armierten Aufbetonschicht kombiniert (Abb. B 1.10). Beim vielleicht bekanntesten Hybridbauteil, der Holz-Beton-Verbunddecke, wird eine

B 1.8

B 1.9

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B 1.7  verschiedene Möglichkeiten setzungsfreier Lastdurchleitung im Bereich des Deckenauflagers: a Anschluss Holz-Beton-Verbunddecke über Randbalken aus Beton an tragende Stützen. Querholzpressung in der vertikalen Lastabtragung hoher hybrider Holzbauten wird so verhindert. LifeCycle Tower (LCT ONE), Dornbirn (AT) 2012, Architekten Hermann Kaufmann b Anschluss Primärträger an Stützen über Stahlteile, Wohngebäude e 3, Berlin (DE) 2008, Kaden Klingbeil Architekten B 1.8  hybrides Holzbauwerk mit Holz-Beton-Verbunddecke B 1.9  hybrides Holzbauwerk mit Erdgeschoss und Fluchttreppenhaus aus Beton B 1.10 Kombination von massiven Holzdecken und -wandbauteilen mit Stahlträgern, Holzstützen und einer hier noch fehlenden Aufbetonschicht, Wohn- und Geschäftshaus c 13, Berlin (DE) 2014, Kaden Klingbeil Architekten

oberseitige, druckbelastete Betonschicht mit einer unterseitigen, zugbelasteten Schicht aus Holz oder Holzwerkstoffen schubsteif verbunden, sodass ein leistungsfähiger statischer Gesamtquerschnitt entsteht. Im Vergleich zu einer reinen Holz­ konstruktion ergeben sich aus der Materialkombination dabei folgende Vorteile: • Möglichkeit größerer Spannweiten • verbessertes Schwingungs- und Durchbiegungsverhalten durch die erhöhte Steifigkeit der Bauteile • Ausbilden einer sehr steifen Deckenscheibe • Erhöhung der Brand­sicherheit durch den Verguss mit Ortbeton, da auf diese Weise eine durchgehend nicht brennbare Schicht und gute Rauchdichtheit sichergestellt ist • verbesserter Schallschutz durch die Erhöhung der Bauteilmasse • Minimierung vertikaler Setzungen durch die Ausführung einer Spiegellagerung (vertikaler Lastabtrag der Wände über die Betonschichten; Abb. B 1.7 a) • Schutz der darunterliegenden Holzkonstruk­tionen durch die Aufbetonschicht, entweder während der Bauzeit (siehe „Bürogebäude in Vandans”, S. 240ff.) oder bei inneren Leckagen

verschiedene Vorteile: Im Erdgeschoss sind häufig durch komplementäre Nutzungen wie Läden oder Geschäftsräume andere Grundrisse und Spann­weiten erforderlich. Außerdem liegt dadurch die Holzkonstruktion außerhalb des Bereichs von Spritzwassser und Bodenfeuchte, sodass sich bodengleiche Übergänge von innen nach außen unter Berücksichtigung des konstruktiven Holzschutzes ohne aufwendige Detaillierung herstellen lassen. Die Ausbildung der Rettungswege von den Fluchttreppenhäusern ins Freie und Feuerwehrdurchfahrten ist ohne besondere Brandschutzmaßnahmen gewährleistet.

Treppen- und Aufzugsschächte aus Stahlbeton sind in Holzbauwerken aus Gründen der Aussteifung und des Brandschutzes durchaus sinnvoll, wenn auch nicht zwingend, wie das Verwaltungsgebäude in Aalen (siehe S. 237ff.) zeigt. Aus der Kombination verschiedener Materialien in vertikalen Bauteilen ergeben sich allerdings auch Probleme: Der Aufbau betonierter Treppenhäuser, Aufzugsschächte oder ähnlicher Bauteile muss im Bauprozess in der Regel zuerst erfolgen und erhöht ­aufgrund von Trocknungszeiten und Schalungsarbeiten die Bauzeit erheblich. Außerdem unterscheiden sich die maßlichen

Für Holz-Beton-Verbunddecken steht mit der Europäischen Technischen Spezifikation TS 19 103 zwischenzeitlich eine Bemessungsregel für die Praxis zur Verfügung, die nach der Erprobung in einen regulären Teil des Holzbau Eurocodes überführt werden wird [2]. Holz-Beton-Verbundkonstruktionen können im Vergleich zum reinen Holzbau zu einer Gewichts­erhöhung führen, wenn nicht ohnehin aus Gründen des Schallschutzes die Masse der Bauteile durch Auflasten erhöht werden muss (Abb. B 1.7 und B 1.10). Die Kombination von Erschließungskernen und einem Erdgeschoss aus Stahlbeton mit einem darüberliegenden Holzbau mit HolzBeton-Verbunddecken (Abb. B 1.8) bietet B 1.10

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a

b

Genauigkeiten und Setzungen bei Betonund Holzbauten deutlich, sodass die Auf­ lagerung der Decken am Stahlbetonschacht zusätzlichen Aufwand erfordert. Dagegen ist die Herstellung eines massiven Erdgeschosses, häufig in Verbindung mit einer Tiefgarage oder Unterkellerung, vergleichsweise unproblematisch. In diesem Fall erfolgt der Aufbau des Holzbaus ab der Erdge­ schoss­decke unabhängig und weitgehend ohne maßliche Zwänge. Beim Verwaltungsgebäude in Aalen (siehe S. 237ff.) nehmen beispielsweise zwei Kerne aus Brettsperrholz die Treppenhäuser, den Aufzugschacht und die Versorgungsschächte auf. Lediglich die Treppenläufe selbst bestehen aus Betonfertigteilen, die von den Holzbaumonteuren eingebaut ­wurden. So war die Montage geschossweise in der Präzision des Holzbaus und ohne Zusatzaufwand möglich. Holz und Stahl Holz und Stahl wird häufig kombiniert, wenn punktuell hohe Lasten abzutragen sind (Abb. B 1.7 b, S. 46). Stahlteile dienen z. B. als Ver­bindungselemente im Skelettbau, Stahlträger können in Kastenelementen oder

Plattenwirkung Plattenwirkung Plattenwirkung

c

anderen Deckenelementen integriert sein, Stahlseile werden zur Vorspannung von Trägern oder Rahmenkonstruktionen eingesetzt. Im Ingenieurholzbau ist das hybride Bauen mit Holz und Stahl vor allem bei weitspannenden Tragwerken seit jeher üblich. Firstknoten von Dreigelenkbindern werden ebenso aus Stahl­teilen hergestellt wie massive Stahlauflager hochbelasteter Stützen. Ver­bindungen, die bei reinen Holzkonstruktionen zu großen Stabquerschnitten und Vor­holz­längen führen, lassen sich durch Stahlteile geometrisch minimieren. In vielen zeitgenössischen Holzbauten werden partiell Stützen oder Träger aus Stahl mit Holzkonstruktionen kombiniert, um größere Spannweiten, deckengleiche Unterzüge oder schlankere Stützenquerschnitte zu ermög­ lichen (Abb. B 1.10, S. 47; siehe auch Projektbeispiel S. 194ff.). Gelegentlich wird auch ein Stahlskelett mit einer Sekundär­ konstruktion aus Holz kombiniert. Im mehrgeschossigen Holzbau kommen Stahlbauteile oft zur Durchleitung hoher Lasten zum Einsatz (Abb. B 1.11 h). Werden Stahlbauteile ins Holz integriert, übernimmt das umliegende Holz den Brand-

Scheibenwirkung Scheibenwirkung Scheibenwirkung

d

B 1.11

schutz, sodass für eine ausreichende Feuer­widerstandsdauer kein Brandschutzanstrich des Stahls mehr nötig ist.

Tragwerksplanung im Holzbau Aufgabe der Tragwerksplanung ist es, die aufzunehmenden Beanspruchungen aus vertikalen Lasten wie Eigengewicht, Schnee und Verkehrslasten und aus ­horizontalen Lasten wie Wind, Erdbeben oder Imperfektionen (Schiefstellung) ­möglichst ressourceneffizient bis in den Baugrund abzuleiten. Es gilt also, statische Systeme zu entwickeln, die Lasten möglichst direkt weiterleiten, und zwar mit geeigneten Quer­schnitten und Materialien. Je besser der Entwurf die Erfordernisse der Tragwerksplanung von Beginn an berücksichtigt, z. B. die Grundregeln der Aussteifung [3], als umso effizienter und konkurrenzfähiger gegenüber anderen ­Bauweisen wird sich das Holzbauwerk erweisen. Der Tragwerksplanung des Holzbaus wird häufig nachgesagt, sie sei – im Vergleich

kombinierte Beanspruchung kombinierte als Platte undBeanspruchung Scheibe als Platte und Scheibe kombinierte Beanspruchung als Platte und Scheibe

B 1.12

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f

zu anderen Baumaterialien – sehr kompliziert. Bei näherer Betrachtung ist jedoch festzustellen, dass dieses (Vor-)Urteil allenfalls an mangelnder Erfahrung der Planenden mit dem Holzbau liegt, es fehlt lediglich an Routine. Bei einem genaueren Vergleich der wesentlichen Baumaterialien zeigen sich viele Gemeinsamkeiten, vor allem aber lassen sich die Möglichkeiten des Holzbaus erkennen, verschiedene Systeme in sich zu vereinen.

Holzbau im Vergleich Der Mauerwerksbau gilt mit seiner monolithischen Bauweise allgemein als besonders einfach in der Berechnung. Tatsächlich trifft das aber nur zu, wenn man die Vereinfachungsregeln anwendet und genügend queraussteifende Wände zur Verfügung stehen wie z. B. im Ein­familienhausbau. Denn der Mauerwerksbau kann überwiegend Scheibenbeanspruchungen aufnehmen. Schlanke Mauerwerkspfeiler erfordern hingegen durchaus intensive Berechnungen. Sehr stark aufgelöste Strukturen wie Skelettbauten sind beispielsweise nur in Kombi­ nation mit Stahl oder Stahlbeton möglich. Die Brandschutznachweise lassen sich im Mauerwerksbau meist relativ einfach durch Tabellen erstellen. Der Stahlbau gleicht mit seiner sehr stark stab­orientierten Konstruktionsweise und in den Anschlüssen teilweise dem Holzbau (Schrauben, Schweißen bzw. Kleben). Bei Plattenbe­anspruchungen (Decken) bedient er sich wie der Mauerwerksbau meist Betonoder Verbundbauteilen, ansonsten Trapezblechen, seltener Trägerrostkonstruktionen. Durch die häufig dünnen Einzelbauteile der Tragwerkselemente ist insbesondere das Knicken und Beulen nachzuweisen, was einen nicht unerheblichen Rechen­ aufwand verursacht. Das gilt auch für die Brandschutznachweise, die meist ergänzende Nachweise wie die Verwendung von

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Beschichtungen oder Bekleidungen erforderlich machen, da Stahl ab ca. 400 °C seine Festigkeit verliert. Der Stahlbetonbau erweist sich dagegen wie der Holzbau eher als Multitalent: ­Stabförmige Konstruktionen sind ebenso möglich wie Flächenbauteile als Platten oder Scheiben (Abb. B 1.12) [4]. Dabei lässt sich die gesamte eingangs vorgestellte Systematik vom Stab zur Fläche (Abb. B 1.2 und B 1.3, S. 43) auch auf den Stahlbetonbau übertragen. Als weitere Gemeinsamkeiten sind beim Umgang mit Stahlbeton und Holz deren anisotrope Eigenschaften zu berücksichtigen, beispielsweise die unterschiedliche, richtungsabhängige Belastbarkeit durch Zugkräfte, entsprechend der Faserrichtung im Holz bzw. der Ausrichtung der Bewehrungslage im Beton, oder zeit- und feuchtebedingte Eigenschaften wie Kriechen und Schwinden. Beide Werkstoffe werden – abge­sehen von unbewehrtem Massenbeton oder reinen Vollholzbauteilen – meist als Verbundwerkstoffe eingesetzt. Im Stahl­beton- und Holzbau besteht ebenso wie im Mauerwerksund im Stahlbau die Möglichkeit, die Werkstoffeigenschaften den jeweiligen Anfor­ derungen in einer großen Bandbreite anzu­ passen (z. B. Schwer- und Leichtbeton, kombi­niertes Brettschichtholz). Der entscheidende Unterschied liegt im Fügen der Bauteile: Durch die kontinuier­liche Bewehrungs­führung und die Mög­lich­keit des späteren Vergusses entstehen im Stahlbetonbau häufig relativ ein­fache, homo­gene Verbindungen, etwa beim Anschluss von Wand und Decke. Die Entkoppelung von Bauteilen erfordert hingegen eine Vielzahl von Sonder­lösungen, beispielsweise Tronsolen im Treppenbau oder spezielle Einbauteile zur Herstellung wärmebrückenreduzierter Anschlüsse von Balkonplatten. Einen gewissen Hinweis auf die Komple­xi­ tät der jeweiligen Bemessung liefert der Umfang der zugehörigen Bemessungs­ normen. Die Seitenzahlen der entsprechen-

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B 1.11

B 1.11 Deckenauflager verschiedener Wand- und ­Deckenelemente, die Querholzpressungen und damit Setzungen verhindern: a Holzstützen mit Stahlstiften als Auflager der Decken aus Kastenelementen, Wohnanlage, Dornbirn (AT) 1997, Architekten Hermann Kaufmann, Christian Lenz b Tafelbauwand mit durch den Rähm durch­ gesteckten Ständern und seitlichem Decken­ anschluss c Tafelbauwand mit durchgehenden Ständern, Deckenauflager in Ausnehmung, Wohnhäuser, Zürich (CH) 2016, Rolf Mühlethaler d Bohrungen in Brettsperrholzdecken mit Vergussmörtelfüllung zum setzungsfreien Durchleiten der Lasten, Wohn- und Bürogebäude H 8, Bad Aibling (DE) 2011, Schankula Architekten e seitlicher Deckenanschluss bei durchlau­ fender Wandkonstruktion f Spiegellagerung bei Holz-Beton-Verbund­ decken g Randbalken von Holz-Beton-Verbund-Bal­ kendecken aus Beton; LifeCycle Tower (LCT ONE), Dornbirn (AT) 2012, Architekten ­Hermann Kaufmann h Stahlteil als Auflager und Verbindungsteil zwischen Stützen und Decken, Studierenden­ wohn­heim, Vancouver (CA) 2017, Acton Ostry Architects B 1.12 Beanspruchung von vertikalen und horizontalen Bauteilen als Scheiben, Platten und als kombinierte Beanspruchung

50

zugsteife Auskreuzung

Holztafel gering

zug- und drucksteife Strebe

Brettsperrholz

Stahlbeton sehr hoch

Steifigkeit

B 1.13

den Abschnitte für die Bemessung bei ­Normaltemperatur und im Brandfall des Hochbaus (Teile 1-1 und 1-2 der jeweiligen Eurocodes) belaufen sich für Stahl­beton auf 347 Seiten, für Stahl auf 195 Seiten, für Holz auf 215 Seiten und für Mauerwerk auf 201 Seiten, jeweils ohne nationale Anhänge. Zusammenfassend lässt sich feststellen: Soll ein Werkstoff besonders ressourcen-, energie- und kosteneffizient bemessen ­werden, ist eine entsprechend intensive Beschäftigung mit dem Material erfor­ derlich.

Besonderheiten im Holzhochbau – ­Hinweise zur ­Konstruktion Folgende Grundprinzipien sind beim Kon­ struieren mit Holz zu beachten: • Maßgebend für die Bemessung von Decken ist im Regelfall der Schwingungsnachweis oder der Nachweis der Durchbiegung. Die erste Eigenfrequenz der Decken sollte über 6 – 8 Hz liegen, um unangenehme Schwingungen zu vermei­ den. In die Berechnung der ersten Eigenfrequenz gehen gleichzeitig die Steifigkeit des Querschnitts im Zähler, im Nenner die Masse linear und die Spannweite im Qua-

Grundrissvariante 1

Grundrissvariante 2

Grundrissvariante 3

Grundrissvariante 4 B 1.14

drat ein. Massen ohne eigene Biege­ steifigkeit (z. B. Schüttungen zur Verbesserung des Schallschutzes) verringern also die Eigenfrequenz. Typische Spann­ wei­ten­bereiche verschiedener Holz­ deckenkonstruktionen bildet das Kapitel „Bau­teile und Bauelemente” (S. 56ff.) im Vergleich ab. • Holz ist ein sehr stark anisotropes Material. Die Zug- und Druckfestigkeiten sowie die Stei­figkeiten längs zur Faser sind im Vergleich zum Gewicht des Holzes sehr hoch. Die Druckfestigkeit und -steifigkeit quer zur Faser ist jedoch vergleichsweise gering, die Querzugfestigkeit praktisch mit null an­zusetzen. • Aus der geringen Querdruckfestigkeit und -steifigkeit ergibt sich gerade beim mehrgeschossigen Bauen die Notwendigkeit, möglichst keine vertikalen Lasten über querdruckbeanspruchte Schwellen und Rähme zu führen, da dies erhebliche Setzungen zur Folge haben kann. Quer zur Faser beanspruchtes Holz ist daher mit Stahleinbauteilen zu überbrücken oder ganz zu vermeiden, indem Lasten direkt über Hirnholzanschlüsse parallel zur Faser übertragen werden. Hieraus lässt sich auch eine natürliche Grenze für den Holztafelbau mit vertikal tragenden Wand­ elementen ableiten: Bei bis zu dreigeschossigen Gebäuden ist die Anwendung üblicherweise unproblematisch, bei höheren Gebäuden erfordert die Lastabtragung einen spezifischen Aufbau der Tafelbau­elemente (Abb. B 1.11 b und c, S. 48; siehe Projektbeispiel S. 232ff.). Alter­nativ bietet sich die Kombination mit massiven Holzbauteilen (Brettstapel-, Brettsperrholz) oder einem Skelettbau an. • Aus der geringen Querzugfestigkeit von Holz ergibt sich die Konstruktionsregel, Lasten nicht von unten, sondern von oben in Holzbauteile einzuleiten, falls notwendig durch zusätzliche Konstruktionen oder Verstärkungen. Ebenso ist es zur Vermeidung von R ­ issen erforderlich, querzug­

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erzeugenden Zwang aus Schwindvorgängen (z. B. durch große Stahleinbauteile) zu vermeiden. Gebäudeaussteifung Im Holzbau stehen eine Reihe von Aussteifungselementen zur Verfügung, die unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen und ebenso unterschiedlich zu bemessen sind. Für die Aufnahme horizontaler Lasten im Holzbau müssen diese unterschiedlichen Steifigkeiten der Elemente zwingend berücksichtigt werden. Bei Gebäuden geringer Höhe (gemäß Bau­ordnung nicht mehr als 7 m, das entspricht in der Regel einem dreigeschossigen Gebäude, siehe Abb. C 1.2, S. 79) haben sich Holztafeln als Aussteifungselemente bewährt. Die Aussteifung erfolgt durch die mechanisch verbun­denen Beplankungen aus Holz- oder Gipswerk­ stoffen. Diese Verbindungen (Klammern, Nägel, Schrauben) sind schubweich, ihre Anzahl bestimmt die aufnehmbaren Kräfte und Steifigkeiten. Die Kräfte verteilen sich entsprechend der Länge der beanspruchbaren Wände. Bei Skelettbauten kommen dagegen Aussteifungselemente wie Stahlzugstangen oder Streben zum Einsatz, die zu einer Konzentration der Kräfte nur in diesem Bereich führen (Abb. B 1.15 b). Bei höheren Gebäuden (Höhe des obersten Geschossfußbodens mehr als 7 m) dienen überwiegend Brettsperrholz- oder Stahl­betonwände der Aussteifung (Abb. B 1.15 a). Hier verteilen sich die Beanspruchungen nach der Biegesteifigkeit in Scheibenebene der Wände, die Steifigkeiten sind wesentlich höher (Abb. B 1.13). Ebenso ­eignen sich Gebäudeteile aus Stahlbeton, meist die Erschließungskerne, zur Aussteifung (Abb. B 1.15 c). Entgegen der land­ läufigen Meinung sind aber auch bei der Verwendung von Betonkernen häufig noch zusätzliche Aussteifungselemente zur Aufnahme horizontaler Kräfte in den Außen­ wänden oder in geeigneten Innenwänden

erforderlich, denn nicht alle Wind- und ­Erdbebenlasten lassen sich durch – ins­ besondere exzentrisch liegende – Kerne aufnehmen. Beim Verwaltungsgebäude in Aalen (S. 237ff.) steifen zwei Kerne aus Brettsperrholz zusammen mit einzelnen quer stehenden Innenwänden aus Brettsperrholz und den Giebelwänden das sieben­geschossige Gebäude aus. Abb. B 1.8 (S. 46) zeigt eine weitere sinnvolle Anordnung tragender und raumbildender Elemente. Zusätzlich zum hier vorge­ sehenen Stahlbetonkern übernehmen innen liegende Brettsperrholzwände einen Teil der Aussteifung, nach außen löst sich das Tragwerk auf, es geht in eine Skelettstruktur über, die Stüt­zen sind zusammen mit den Brettsperrholz­wänden für die vertikale Lastabtragung verantwortlich. Die Außenwand­ elemente selbst sind nicht tragend, d. h. sie nehmen nur stockwerkweise ihr Eigengewicht und die Windlasten auf. Das erleichtert später einen gegebenenfalls erforder­lichen Austausch, z. B. aufgrund energetischer Sanierung, Erweiterung oder zur architektonischen Neu­gestaltung. Generell ist festzuhalten: Je ­weiter außen die Elemente zur horizontalen Aussteifung liegen, umso geringer w ­ erden die aufzunehmenden Kräfte. Für eine Kombination von Kern und außen ­liegenden Wandscheiben

51

a

b

B 1.13 Steifigkeit und horizontale Beanspruchbarkeit von Aussteifungselementen im hybriden Holzbau. Zu beachten: Aus horizontalen Lasten ­entstehen immer auch vertikale Zusatzlasten. B 1.14 Grundrissvarianten mit unterschiedlicher Lage der aussteifenden Wände für ein zehngeschos­ siges Hochhaus mit außen liegender Treppen­ anlage; Kaden + Lager B 1.15 verschiedene Aussteifungselemente: a Brettsperrholzscheiben bilden Aussteifung und Tragwerk der Wohnanlage Via Cenni, Mailand (IT) 2013, Rossiprodi Associati b Stahlzugbänder zur Aussteifung der Skelett­ kon­struktion. Wohn- und Geschäftshaus e 3, Berlin (DE) 2008, Kaden Klingbeil Architekten c Stahlbetonkerne, die an die Holzkonstruktion angeschlossen sind. Studierendenwohnheim, Vancouver (CA) 2017, Acton Ostry Architects c

B 1.15

52

zur Aussteifung sind daher Berechnungen unter Beachtung der unterschiedlichen Steifigkeiten mit geeigneten Stabwerks- oder Finite-­Element-Programmen erforderlich. Gerade im Tafelbau ist es deshalb manchmal sehr ­hilfreich, an geeigneter Stelle einfach einen Verband oder eine Strebe anzuordnen, um die Lastabtragung dort zu kon­ zen­trieren. Das erspart häufig eine Vielzahl von Verankerungen und komplizierten Lastweiterleitungen. Grundsätzlich gilt: Im Holzbau sollte man noch mehr als bei anderen Bauweisen bezüglich der lastabtragenden vertikalen Bauteile und damit auch bei der Anordnung der Aussteifungselemente eine möglichst hohe Entwurfsdisziplin verfolgen – dies ist insbesondere durch die geringere Biegesteifigkeit lastquerverteilender Holzbauteile begründet. Was sich im Betonbau bei dicken Betondecken durch die intensive Zulage von Bewehrung oder Bewehrungs-

elementen verbergen lässt, erfordert im Holzbau massive Unterzüge aus Holz oder hybride Lösungen (Abb. B 1.10, S. 47). Konstruktiv klarer und damit auch kostengünstiger ist immer die direkte Durchleitung vertikaler Lasten. Das muss sich jedoch ­keinesfalls negativ auf die Entwurfsvariabilität auswirken, wie Abb. B 1.14 (S. 50) mit Grundrissvarianten für ein zehngeschossiges Holzhochhaus zeigt. Insgesamt ist weltweit eine steigende Zahl von Geschossen im Holzbau festzustellen. Durch die Bauwerkshöhe und sich verändernde klimatische Randbedingungen wachsen natürlich ebenso die Beanspruchungen durch höhere Windlasten. Aber auch erhöh­ ­te Erdbebenlasten selbst in Mitteleuropa, die generell höheren vertikalen Lasten und gleichzeitig höhere Anforderungen an den Brandschutz erfordern eine intensive Tragwerksplanung, die idealerweise bereits in den ersten Entwurfsphasen mit allen Pla-

nungsbeteiligten abgestimmt werden sollte. Zur Aufnahme der mit zunehmender Bauwerkshöhe steigenden horizontalen Beanspruchungen können im Holzbau sehr ­ähnliche Systeme wie im Stahlbeton- und Stahlbau eingesetzt werden: Tube-in-TubeSysteme (aus zwei konzentrischen Schichten tragender bzw. aussteifender Wände bestehende Gebäudetragwerke), außen ­liegende Fachwerke oder alle Arten hybrider Systeme. Im Vergleich zum Stahlbetonund Stahlbau ist aber zu beachten, dass biegesteife Rahmenecken im Holzbau nicht oder nur sehr aufwendig und mit geringeren Steifigkeiten herstellbar sind. Eine vollkommene Öffnung der Fassaden ohne Bereiche für Aussteifungselemente lässt sich nicht sinnvoll realisieren. Vorgespannte Konstruktionen Holzbauteile wie Träger, Stützen, Wände oder Decken lassen sich mit eingelegten

B 1.16 Gebäudetragwerk als Gitterrost aus Brettschichtholzträgern mit in die Träger eingeleimten Stahlkabeln, die das gesamte Tragwerk zu einem ­Gesamtsystem verspannen, House of Natural Resources, ETH Zürich (CH) 2015, Meyer. Moser.Lanz.Architekten B 1.17 Allseitig auskragende Plattform als Gitterostkon­ struktion mit Stabwerk aus Holz, Knotenform­ stücken aus Beton und Verspannung mit Stahlkabeln. Schnitt durch Hauptträger und Aufsicht Gitterrostkon­struktion, Entwurf für das Ausbildungszentrum in Risch (CH), Peter Zumthor , Joseph Schwartz B 1.18 vorgespannter Träger, Mensa, Swiss Re Centre for Global Dialogue, Rüschlikon (CH) 2000, Meili Peter Architekten, Jürg Conzett (Tragwerksplaner) a sichtbare Auskragung b Konzeptskizzen von Jürg Conzett zur Vorspannung der Kragträger, um dem Problem der Verformung unter Schneelast mit Last­ einleitung in die stützenfreie Glasfassade zu begegnen. B 1.16

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Stahlkabeln zu vorgespannten Konstruktionen verbinden. So kann man beispielsweise die Spannweite erhöhen und die Durch­ biegung von Trägern reduzieren. Auf der Ebene einzelner Bauteile gibt es schon seit den 1990er-Jahren Anwendungsbeispiele wie etwa die vorgespannten Primärträger der Mensa des Swiss Re Centre for ­Global Dialogue von Meili Peter Architekten und dem Tragwerksplaner Jürg Conzett (Abb. B 1.18). Pilotanwendungen zur Vorspannung auf der Ebene ganzer Gebäudeteile gibt es bereits, so von Andy Buchanan in Neuseeland [5] und am House of Natural Resources der ETH Zürich [6] (Abb. B 1.16). Seit 2016 laufen weltweit diverse Forschungsvorhaben, um diese Technologie weiterzuentwickeln. Das Verspannen von Trägern miteinander oder von Stützen und Trägern erschließt dem Holzbau Kon­struk­tionen, die bisher nicht sinnvoll oder nicht umsetzbar waren, beispielsweise Gitterroste

(Abb. B 1.17) oder sehr schlanke Rahmenkonstruktionen. Bauteilanschlüsse lassen sich in diesen Konstruktionen deutlich ­vereinfachen, denn oft müssen die Holz­ bauteile nur noch Druckkräfte übertragen, während die Zugkräfte in den Spannseilen weitergeleitet werden und ungestört durchlaufen können. Tragwerke nach den Konstruktionsprinzipien historischer ost­asiatischer Holzkon­struktionen mit geometrisch komplexen, innere Reibung aktivierenden Anschlüssen könnten in Kombination mit Quervorspannungen neue Lösungen für erdbebenresistente Konstruktionen bieten. Kerne aus Massivholzscheiben ließen sich als vorgespannte Konstruktionen wesentlich effektiver zur Gebäudeaussteifung nutzen. Laubholz Laubholz wie Buche, Eiche oder Esche weist im Vergleich zu Nadelholz wesentlich

B 1.17

BSH-Träger mit starker Verformung unter Schneelast

Das Kriechverhalten des Holzes verhindert den ­Einsatz eines vorgeformten, in Fassaden­ebene mit Zugseilen abgespannten Trägers.

Vorspannung mit eingeleimten Stahlkabeln ermöglicht eine „formtreue Vorspannung”, sodass der Träger mit Seilen in Fassadenebene abgespannt werden kann und sich unter Schneelast nicht weiter verformt. a

b

B 1.18

54

IPE 270

Buche FSH

Buche BSH

Fichte FSH

Fichte BSH

h = 270 mm b = 135 mm m = 36,1 kg/m

h = 270 mm b = 160 mm m = 29,4 kg/m

h = 440 mm b = 160 mm m = 48,8 kg/m

h = 360 mm b = 160 mm m = 29,4 kg/m

h = 460 mm b = 160 mm m = 31,3 kg/m

Annahmen: Stahl S 235: γm =1,00 fy/x=235 N/mm2 Buche FSH und Fichte FSH: Nutzungsklasse 1 k mod = 0,9 γm =1,20 (EN 1995-1-1) Buche BSH und Fichte BSH: Nutzungsklasse 1  k mod = 0,9 γm =1,25 (EN 1995-1-1)

B 1.19

höhere Festigkeiten auf. Bei der Ableitung vertikaler Las­ten kann die Verwendung von Laubholz im Holzbau somit völlig neue Dimensionen erschlie­­ßen. Mit zunehmender Veredelung (Brettschicht­holz oder Furnierschichtholz aus Laubholz) lassen sich weitere Steigerungen erreichen (Abb. B 1.19). Es ist jedoch erforderlich, gleichzeitig entsprechende leistungsfähigere Verbindungen zu entwickeln. Auch bei der Herstellung von Biegeträgern ergeben sich bei zunehmender Verfügbarkeit von Laubholz neue Möglichkeiten, allerdings erhöht sich der E-Modul – und damit die Steifigkeit von (Biege-)Bau­teilen – nicht im gleichen Maße wie die Festigkeit. Buchenfurnierschichtholz hat sich inzwischen als wirtschaftliches Baumaterial für Fachwerkträger etabliert, in denen hauptsächlich Normalkräfte wirken. Eindrucksvolles Beispiel ist das Schraubenwerk in Waldenburg mit Fachwerkträgern aus Buchenfurnierschichtholz als Haupt- und Nebenträger mit Spannweiten von 42 m bzw. 18,30 m (Abb. B 1.21). Im Vergleich zu Stahl oder Stahlbeton ließ sich ein deutlich leichteres Tragwerk umsetzen, was zu einem wesentlich geringerem Aufwand bei der Gründung und der Montage der großvolumigen Träger geführt hat. Auch die Anforderungen an den Brandschutz konnten zu wesentlich gerin-

geren Kosten umge­setzt werden. Die Verbindungen der Fachwerkstäbe sind so weit wie möglich als Kontaktstöße mit zimmermannsmäßigen Verbindungen ausgeführt, die die hohe Querdruck- und Schubfestigkeit des Mate­rials nutzen. Außer für Gesamtkonstruktionen kommt ­Furnierschichtholz aus Buche häufig dann zum Einsatz, wenn einzelne Träger oder Stützen eines Tragweks höhere Lasten aufnehmen sollen, ohne dabei von der Querschnittsgeometrie der übrigen Konstruktion abzuweichen. Im mehrgeschossigen Holzbau ist Buchenfurnierschichtholz für Skelettkonstruktionen interessant, wenn Stützen und Träger hohe punktuelle Lasten aufnehmen müssen (Abb. B 1.20). Es ist zu erwarten, dass in Zukunft weitere Holzbaustoffe aus Laubholz oder als hybride Baustoffe aus Nadelund Laubholz bis zur Marktreife entwickelt werden. Dazu zählen beispielsweise holzbewehrtes Holz aus Nadel- und Laubholz­ fur­nieren [7] oder Brettsperrholz aus Laubholz oder hybrid aus Laubholz und Nadelholz [8].

Bauen mit Holz hat in den letzten Jahrzehnten eine erstaunliche Evolution durchlaufen

und konnte sich dadurch immer weitere Aufgabenfelder erschließen. Inzwischen stellt das Bauen mit Holz in vielen Bereichen eine hochwertige Alterna­tive zu ­konventionellen Bauweisen dar. Das Kom­ binieren unterschiedlicher Holzkonstruk­ tionen, aber auch Materialkombinationen mit anderen Baustoffen wie Beton oder Stahl ermöglichen präzise und maßgeschneiderte Lösungen für sehr unterschied­ liche Aufgaben innerhalb von Gebäuden. Während Holz­bauten in vielen alltäglichen Anwendungen zunehmend konkurrenzfähiger werden, erfährt auch der ­spe­zifische Bauprozess der Vorfertigung immer mehr Wertschätzung. So prägt er Themenfelder, die die Zukunft des Bauens betreffen, wie Verbesserung von Aus­füh­ rungs­qualität und -geschwindigkeit oder die Möglichkeit digitalisierter und automa­ tisierter Fertigungsprozesse. Zudem gibt der Holzbau mit seinen einzigartigen öko­ logischen Vorteilen Antworten auf drängen­ ­de gesellschaft­liche Fragen wie Energieund Ressourcen­effizienz, Kreislauffähigkeit oder Klimaneutra­lität. Berücksichtigt man in Entwurf und Tragwerksplanung die Besonderheiten des Bau­stoffs Holz und verwendet bei Bedarf hybride Konstruktionen, dann sind dem Bauen mit Holz kaum Grenzen gesetzt.

a

b

c

Fazit

B 1.20

S T R U K T U R UND TR A GWER K

Anmerkungen: [1] Deplazes, Andrea: Holz indifferent, synthetisch. In: Detail 1/2000, S. 23 [2] CEN/TS 19 103 Design of Timber Structures – ­Structural design of timber-concrete composite structures – Common rules and rules for buildings www.bgu.tum.de [3] Grundregeln der Aussteifung: Mindestens eine ­Deckenscheibe verbunden mit drei Wandscheiben, deren Achsen sich nicht in einem Punkt schneiden, oder vier Wandscheiben, deren Achsen sich in ­mindestens zwei Punkten schneiden. [4] Platte: flächiges Element mit Beanspruchung quer zur Ebene; Scheibe: flächiges Element mit Beanspruchung in der Ebene; kombinierte Beanspruchung häufig bei Wand, Decke und Dach [5] Newcombe, M.; Pampanin, S.; Buchanan, A. H.: Governing Criteria for the lateral force design of post-tensioned timber buildings. WCTE 2012 ­Proceedings, Final Papers. Auckland 2012, S. 148ff. [6] Wanninger, Flavio; Franghi, Andrea: Experimental and analytical analysis of a post-tensioned timber frame under horizontal loads. Engineering Structures, Bd. 113. Kidlington 2016, S. 16 – 25 [7] Lechner, Markus; Winter, Stefan: Hybride Holzbau­ teile aus Laubholz-Furnieren und Brettschichtholz aus Nadelholz – Holzbewehrtes Holz. Forschungsprojekt TU München. Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR), Bonn im Rahmen der Forschungsinitiative „Zukunft Bau“; SWD-10.08.18.718.21. Laufzeitende 06/2021 [8] Kaufmann, Hermann u. a.: Forschungsprojekt. Entwicklung eines material- und energieeffizienten Holzbausystems aus Laub- und Nadelholz (LaNaSYS). Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), ­Gülzow. Laufzeit bis 06/2023. www.ar.tum.de und www.bgu.tum.de

a

55

b

B 1.19 Vergleich verschiedener BSH- und FSH-Stützenquerschnitte aus Buche und Fichte mit einem IPE 270 Stahlprofil B 1.20  neungeschossiger Verwaltungsbau, RischRotkreuz (CH) 2018, Burkard Meyer Architekten a, b    Holz-Beton-Verbund-Balkendecke mit ­primärer Skelettkonstruktion (Stützen/Unterzüge) aus Buchenfurnierschichtholz      c Skelettkonstruktion und Tragwerksrhythmus sind an der Fassade ablesbar. B 1.21  Schraubenwerk, Produktionshalle, Waldenburg (DE) 2020, Hermann Kaufmann + Partner a Auflager Hauptfachwerkträger auf Stütze als zimmermannsmäßige, hochbelastbare Verbindung aus Buchenfurnierschichtholz      b Auflager Nebenfachwerkträger auf Haupt­ träger als zimmermannsmäßige Verbindung      c Produktionshalle mit Dachtragwerk aus Hauptund Nebenträgern als Fachwerkträger aus Buchenfurnierschichtholz c

B 1.21

56

Bauteile und Bauelemente Stefan Krötsch, Wolfgang Huß

Der zeitgenössiche Holzbau ist – über die Grenzen durchgängiger Konstruktionsme­ thoden hinaus – durch die freie Kombination von vorgefertigten Elementen charakterisiert (siehe „Vom Stab zur Fläche”, S. 43ff. und „Kombinationen von Bauelementen”, S. 45). Durch den heute im Holzbau üblichen Bau­ prozess sind vorgefertigte Bauelemente, aus denen sich Bauteile wie Wände, Decken und Dächer zusammensetzen, die Grund­ lage für das Verständnis aktueller Holzbau­ konstruktionen. Die nachfolgende Beschrei­

bung einzelner Bauelemente und Bauteile beschränkt sich auf die im mehr­geschos­ sigen Holzbau am häufigsten eingesetzten. Sie werden gemäß ihrer grundsätzlich unter­ schiedlichen Anforderungen innerhalb des Tragwerks als vertikale (Wände) und hori­ zontale (Decken und Dächer) Bauteile dis­ kutiert und nicht situationsunabhän­gig nach ihren Materialeigenschaften betrachtet, was die Vergleichbarkeit der verschiedenen Bauteile untereinander erleichtert (siehe „Vergleich Holzbauelemente”, S. 72ff.).

B 2.1 Vorfertigung von Holztafelbauwänden kurz vor dem Einbau der Fenster B 2.2 vorgefertigte Brettstapelwand mit Beplankung aus OSB B 2.3 Brettstapelwandelement aus einzelnen Brett­ lamellen B 2.4 Verbindungsvarianten der Bretter untereinander: Vernagelung, Verdübelung mit Holzdübeln, ­Verleimung B 2.5 Profilierung der Bretter zur Verzahnung unterein­ ander und zur Verbesserung der Luftdichtheit bzw. des Schallschutzes B 2.6 Verbesserung der geringen Scheibensteifigkeit durch Aufbringen einer aussteifenden Beplankung B 2.7 Verbesserung der Plattenwirkung durch Ver­ binden der Brettlamellen mit Rähm und /oder Schwelle B 2.1

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

57

Brettstapelwand

B 2.2

Brettstapelkonstruktionen wurden zunächst als Deckenelemente entwickelt. Sie nutzen kostengünstige, minderwertige Bretter zur Herstellung hochwertiger, tragender Mas­ sivholzbauteile. Die kontinuierliche Verbin­ dung mehrerer Bretter gleicht dabei deren spezifische Inhomo­ge­ni­täten aus. Brettstapelwände bestehen aus aneinander­ gereihten und miteinander verbundenen Vollholzbrettern – meist aus Nadelholz und von 20 bis 60 mm Stärke. In der Regel ­werden werkseitig geschosshohe Wand­­ elemente mit sinnvoll handhabbaren Breiten hergestellt, die sich auf der Baustelle zusam­ menfügen lassen. Die Bretter können über die Elementhöhe durch­laufen, keil­ge­zinkt oder versetzt gestoßen sein. Die Stärke der Elemente ist durch die maximalen Brettbrei­ ten beschränkt, die in der Regel bis 240 mm, selten bis 280 mm betragen. Entsprechend des Faserverlaufs der Brett­ lamellen quellen und schwinden Brettstapel­ wände hauptsächlich in Längsrichtung der Wand, während sie sich in Richtung der Wandhöhe als sehr formstabil erweisen. Ursprünglich wurden die einzelnen Brett­ lamellen miteinander vernagelt. Nägel (meist aus Stahl) stören jedoch die nachträgliche Bear­beitung erheblich. Sind die Lamellen hingegen mit Hartholzdübeln (meist aus Buchenholz) verbunden, lässt sich das Ele­ ment wie Vollholz (VH) bearbeiten und recy­ celn. Die extreme Trocknung und die damit geringe Holzfeuchte der Hartholzdübel be­­ wirkt ein späteres Aufquellen bei Kontakt mit feuchterem Holz beim Zusamammen­ bau und ermöglicht so stabile, vollkommen leimfreie Verbindungen. Eine diagonale Ver­ dü­be­lung erhöht die Formstabilität des Ele­ ments. Die Verleimung der Lamellen – im Herstellungsprozess analog zu Brettschicht­ holz (BSH) – findet in jüngster Zeit vermehrt Anwendung. Verleimte Brettstapel unter­ scheiden sich im Leistungsprofil grundsätz­ lich von gedübelten Elementen: Ihre Steifig­ keit in Scheiben­ebene ist wesentlich höher und in der Regel nur durch die Stöße der

relativ schmalen Elemente begrenzt. Das Quellen und Schwinden ereignet sich über die gesamte Elementbreite. Bei verleimten Elementen ist bei der Anordnung von Ver­ bindungsmitteln nicht der Randabstand der Einzellamelle maßgebend, stattdessen werden sie analog zu Brettschichtholz als homogenes Holz behandelt. Die Bretter sind je nach gestalterischer Anfor­de­rung gehobelt, sägerau, scharf­ kantig oder gefast. Zudem verfügen sie gegebenenfalls über verschiedene Profilie­ rungen, um unter anderem Luftdichtigkeit, Schallschutz, akus­tische Eigenschaften, Installationsführung (vor allem Elektro- und EDV-Leitungen) zu ­optimieren. Brettstapelwände können sehr hohe verti­ kale Lasten bei schlanken Querschnitten aufnehmen, da die Belastung ausschließlich in Faserrichtung des Holzes erfolgt. Die Sta­ pelung verhindert das Ausknicken in Rich­ tung der schwachen Querschnittsachse des Bretts. Die Verbindung der Bretter unterein­ ander sorgt für einen homogenen, flächigen Kraftverlauf und minimiert einzelne Schwach­ stellen. Ohne zusätzliche Maßnahmen sind vernagelte und gedübelte Brettstapelwände bei horizontalen Belastungen längs und quer zur Wand relativ weich. Bei horizonta­ lem Lastangriff in Wandrichtung können ­einseitig aufgebrachte Holzwerkstoffplatten (z. B. OSB- oder Dreischichtplatten) die Aussteifung sicherstellen. Gegen den Last­ angriff quer zur Wandrichtung ist es mög­ lich, die Brettlamellen durch einen Rähm kraftschlüssig zu verbinden. Kleine Öffnungen (z. B. Wanddurchbrüche für Installationen) lassen sich in Brettstapel­ wänden ohne Auswechslungen (Wechsel­ balken) herstellen. Für größere Öffnungen wie Fenster oder Türen ist gegebenen­ falls das Einfügen horizontaler Elemente wie Sturzbalken oder Brüstungsriegel not­ wendig.

B 2.3

Vernagelung Vernagelung

Verdübelung Verdübelung mit Holzdübeln mit Holzdübeln

Verleimung Verleimung B 2.4

B 2.5

B 2.6

B 2.7

58

Tafelbauwand

B 2.8

Beim Tafelbau handelt es sich um eine Wei­ terentwicklung des Ständerbaus, der wiede­ rum aus dem Fachwerkbau hervorgegangen ist und in Nordamerika nach wie vor weit ver­ breitet ist. Tafelbauelemente zeichnen sich heute durch weitgehend vorge­fertigte, kom­ plexe Wandelemente mit verschiedenen, ab­gestimmten Bauteilschichten als äußerst materialsparende Konstruktionen aus. Auch in Europa ist die Tafelbauwand das derzeit am häufigsten verwendete vertikale Bauelement im Holzbau. Insbesondere als Außenwandkonstruktion bietet sie den Vor­ teil, Tragkonstruktion und Wärmedämmung raumsparend und kostengünstig in einer Bauteilschicht zu vereinen. Die meist geschosshoch vorgefertigten Holz­ elemente setzen sich aus einer stabförmigen Tragstruktur, dem Ständerwerk, und einer ­einseitigen oder beidseitigen, aussteifenden Beplankung zusammen. Je nach Anforde­ rung und Vorfertigungsgrad werden weitere Bau­teilschichten und Gefachfüllungen er­­ gänzt. Das Ständerwerk besteht meist aus Konstruk­tionsvollholz (KVH). Die Verwen­ dung von Brettschichtholz (BSH) ermöglicht die Abtragung höherer Lasten und beson­ ders starke Wandquerschnitte (Ständerquer­ schnitt > 240 mm). Steg- oder Leiter­träger erlauben dagegen eine Reduzierung des Wärmedurchgangs. Für die Wahl des Beplankungswerkstoffs sind neben den statischen (aussteifenden) auch die physikalischen Eigenschaften und die Lage (innen oder außen) der Platte maß­ geblich. Als aussteifende, innere Be­­plan­ kung kommen häufig OSB-Platten zum Ein­ satz, die kostengünstig und relativ luftdicht sowie diffusionshemmend sind. Bei erhöh­ ten statischen Anforderungen eignen sich Lagenwerkstoffe wie Dreischichtplatten oder Furnierschichtholz (FSH). Eine leim­ freie Alternative sind Brettschalungen, die durch diagonale Anordnung der Bretter aussteifende Wirkung erzeugen. Die Verbundwirkung von Ständerwerk und Beplankung entlastet die Verbindungen

innerhalb des Ständerwerks, die sich da­­ durch sehr einfach ausführen lassen, oft als stumpfer Stoß mit Verschraubung. Aber auch zimmermanns­mäßige Verbindungen wie der Schwalbenschwanz sind wieder üblich und inzwischen durch CNC-Fräsroboter effizient und als reine Holzverbindung her­stellbar. Die Beplankung lässt sich mit Klammern oder Nägeln mithilfe von Druck­luft­­geräten meist sehr schnell am Ständerwerk befestigen. Bei höheren Anforderungen kommen Schrau­ ben, in Einzelfällen auch Schraubverleimun­ gen zum Einsatz. Vertikale Lasten werden vom Rähm auf die Ständer verteilt, die sie auf die Schwelle weiterleiten. Diese Querhölzer (Rähm und Schwelle) sind die Schwachstellen in der ­vertikalen Lastabtragung. Daher existieren kaum Gebäude über fünf Geschosse aus tra­ genden, konven­tionellen Tafelbauwänden. Hier bedarf es besonderer Maßnahmen wie durch­laufender Ständer oder Schwellen und Rähme aus Hartholz. Quer zur Wand sind die Ständerquerschnitte durch ihre Tiefe aus­ reichend knick­stabil, in Wandrichtung ver­ hindert der Verbund mit der Beplankung das Ausknicken. Bei hohen Lastkonzentra­ tionen werden stärkere Ständer und in Ein­ zelfällen Stahlprofile in die Elemente integ­ riert. Manch­mal dient auch die Beplankung

a

der flächigen, vertikalen Lastabtragung. Horizontalkräfte quer zur Wandrichtung belasten die Beplankung auf Biegung und werden an die Ständer weitergegeben, die dafür aufgrund ihrer Querschnittstiefe aus­ reichend dimensioniert sind. Ständerab­ stand und Stärke der Beplankung bedingen sich dabei gegenseitig. Horizontalkräfte in Richtung der Wand wer­ den von der Beplankung in die Auflager­ punkte übertragen, das Ständerwerk ver­ hindert das Ausknicken der Beplankung. Das Ständerwerk ist meist auf ein Raster abge­stimmt, das auf den Abmessungen handels­üblicher Plattenwerkstoffe basiert (625 oder 833 mm als Teiler von 2500 mm). Diese Maße beeinflussen weder die Wand­ abmessungen noch die Größe von Öffnun­ gen, da sich Ständerwerk und Beplankung an Randfeldern oder an Auswechslungen (Sturz- und Brüstungsriegel) ohne größeren Aufwand anpassen lassen. Öffnungen geringer Breite werden durch ein­fache Auswechslungen im Ständerwerk her­gestellt. Für breite Öffnungen ist bei ent­ sprechend vorhandener Sturzhöhe die Trag­ wirkung der Beplankung (ein- oder beid­ seitig) ausreichend, bei großen Spannwei­ ten auch durch Materialwechsel (z. B. FSH statt OSB). Bei einer zu geringen Sturzhöhe

a

beidseitige Beplankung

verstärkter Ständer

Stahl tragende Beplankung b

B 2.9

b

B 2.10

59

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

Rähm Ständer

Beplankung

Schwelle

vertikale Lastabtragung

horizontale Lastabtragung quer zur Wandrichtung

horizontale Last­ab­­­ tragung in Wandrichtung

B 2.11

B 2.12

besteht die Möglichkeit, den Sturzriegel zu verstärken oder aus einem anderen Material (BSH, Stahl­profil) auszubilden. B 2.8 Vorfertigung einer Tafelbauwand B 2.9 Ausführung der Beplankung bei speziellen ­statischen Anforderungen a wandartiger Träger durch beidseitige Be­ plankung aus geeignetem Werkstoff und mit entsprechender Verbindung b tragende Beplankung aus geeignetem Werk­ stoff mit Ständerwerk als Aussteifung gegen Knicken B 2.10 Verstärkung von Tafelbauwänden bei hohen Lastkonzentrationen durch integrierte Stützen aus Brettschichtholz (a) oder Stahl (b) zur Auf­ nahme punk­tueller Lasten oder als Skelettbau B 2.11 schematischer Aufbau einer Tafelbauwand B 2.12 vertikale und horizontale Lastabtragung in einer Tafelbauwand B 2.13 stabförmige Elemente für die Trägerstruktur B 2.14 Verbindungen innerhalb des Ständerwerks ­(zwischen Ständern und Schwelle / Rähm) B 2.15 verschiedene Maßnahmen für Öffnungen in einer Tafelbauwand a Tafelbauwand ohne Öffnung mit ungestörter vertikaler Lastabtragung im Ständerwerk b Tafelbauwand mit kleiner Öffnung: Aus­ wechslung im Ständerwerk durch Sturz-, Brüstungsriegel und zusätzlichen Ständer c – f  Tafelbauwand mit breiter Öffnung, ver schiedene Maßnahmen zum Herstellen eines lastabtragenden Sturzes: verstärkte Beplan­ kung im Sturz (c), verstärkter Sturzriegel (d), Verstärkung durch zusätzliche Stützen (z. B. aus Stahl, e), Sturzträger außerhalb des Ele­ ments, z. B. im Brüstungsfeld des darüber­ liegenden E ­ lements (f)

Vollholz VH

Verschraubung

Brettschichtholz BSH

CNC-gefräste Verbindung

Stegträger Stegträger

Leiterträger Leiterträger

B 2.13

kraftschlüssige Verbindung des Ständerwerks über die Beplankung B 2.14

Tafelbauwand ohne Öffnung a

Konstruktionsvollholz KVH

c

verstärkte Beplankung verstärkter Ständer

zusätzliche Stütze e

Sturzriegel verstärkter Sturzriegel

Brüstungsriegel

Sturzträger außerhalb des Elements

verstärkter Ständer

b

d

f

B 2.15

60

Brettsperrholzwand

B 2.16

B 2.17

B 2.18

B 2.19 Öffnung ausgesägt Öffnung durch Ein­ setzen von Sturz und Brüstung

Öffnung als Zwischenraum zwischen Elementen B 2.20

Die Einführung von Brettsperrholz (BSP) mit den bauaufsichtlichen Zulassungen verschie­ dener Produkte im Jahr 1998 in Deutsch­ land und Ös­­terreich markiert einen Wende­ punkt im modernen Holzbau. Brettware unterschiedlicher Qua­lität wird zu flächigen, höchst leistungsfähigen Bauteilen für Wände und Decken verleimt, wobei sich die aniso­ tropen Eigenschaften und die Inhomogeni­ täten des Grundbaustoffs Holz minimieren las­sen. Das plattenförmige, massive Mate­ rial erlaubt sehr einfache Bauteilanschlüsse und ermöglicht es, auch in Regionen ohne Holzbautradition und -erfahrung zeitgemä­ ßen Anforderungen gerecht zu werden. Brettsperrholzelemente bestehen im Nor­ malfall aus jeweils kreuzweise angeordneten Lagen von Brettern, die miteinander zu einer großen Platte verleimt sind. Diese Anord­ nung vermindert deutlich, sperrt sozusagen, das Quel­len und Schwinden des Holzes, das hauptsächlich quer zur Faserrichtung geschieht, wodurch die Elemente sehr maß­ stabil sind. Je nach Anzahl der Brettlagen (meist drei bis elf) und Dicke der einzelnen Bretter definiert sich die Stärke der Elemente (meist 60 – 400 mm). Die Anzahl der Brett­ lagen ist dabei größtenteills ungerade, um eine Verformung des Werkstoffs durch asym­me­trische Spannungen zu verhindern. Bei der Herstellung von Brettsperrholz kommt meist Fichten-, Kiefern- oder Tan­ nenholz zum Einsatz. Die Verwendung anderer Holzarten wie Eiche oder Birke (z. B. für härtere oder deko­rative Decklagen) ist ebenfalls denkbar. Wenn die Bretter der Decklagen unterein­ ander verleimt sind (Flankenverleimung), entstehen luft- und rauchdichte Elemente, sodass sich die Feuerwiderstandsdauer des Bauteils erhöht. Bei einer Sonderform des Brettsperrholzes werden die Brettlagen mit Hartholzdübeln verbunden und bilden so eine leimfreie, ökologische Alternative. Mit entsprechend aufwendiger Leerform ist es auch möglich, Brettsperrholzelemente als gekrümmte Flächen herzu­stellen.

Die Abmessungen von Brettsperrholz sind theoretisch unbegrenzt, in der Praxis je­doch durch Herstellungsprozess und Transport limitiert. Brettsperrholzwände werden in zweckmäßiger Abmes­­sung, meist geschoss­ hoch, auf die Baustelle gebracht und lassen sich dort in kurzer Zeit sowie mit einfachen Verbindungsmitteln (z. B. diagonaler Ver­ schraubung) zum fertigen Rohbau zusam­ men­fü­gen. Aufgrund ihrer Steifigkeit, Ober­ flä­chen­qualität und guten Verarbeit­barkeit kommen Brettsperrholzelemente oft bei der Vorfertigung komplexer Bauteile oder gan­ zer Raummodule zum Einsatz. Der Zuschnitt der Elemente und das Her­ stellen von Öffnungen erfolgt meist im Zuge der Vorfertigung. Fenster- und Türöffnun­ gen werden aus der homogenen Platte aus­ geschnitten, ohne dass zusätzliche Maß­ nahmen zur Auswechslung nötig sind, wenn sich die Öffnung weit genug vom Platten­ rand entfernt befindet. Der Verschnitt an hochwertigem Material (z. B. durch Fenster, Giebelabschnitte) ist teilweise erheblich und kann durch sinnvolle Elementgrößen und -zuschnitte optimiert werden. Vertikale Lasten werden in Brettsperrholz­ wänden nur von den vertikalen Brettlagen optimal abgetragen. Eine Wand mit vertikal angeordneten Brettern in den Decklagen ist entsprechend leistungsfähiger als eine Wand mit horizontaler Anordnung. Hori­ zontale Lasten in Wandrichtung können Brettsperrholzwände durch ihren flächigen homogenen Querschnitt und ihre Festigkeit sehr gut aufnehmen und eignen sich dem­ nach zur Aussteifung mehrgeschossiger Gebäude. Gelegentlich lassen sich Brett­ sperrholzwände auch als Träger (z. B. Brüstungs­träger oder wandartige Träger) einsetzen, um große Spann­weiten im darun­ terliegenden Ge­­schoss zu ermöglichen.

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

61

Furnierschichtholzwand

B 2.21

Furnierschichtholz (FSH) kommt – z. B. als Be­­plankung von Ständerwänden – im Bau­ wesen schon lange zum Einsatz. Seit den 1990er-­Jahren werden dickere FSH-Platten aus Nadelholzfurnier auch als selbstständig tragende Bauteile verwendet. Furnierschichtholz besteht aus miteinander ­verleimten Lagen Schälfurnier von etwa 3 mm Stärke. Im Gegensatz zu Furniersperr­ holz verläuft bei Furnierschichtholz die Faser­ richtung der Lagen parallel, teilweise werden einzelne La­­gen um 90° gedreht angeord­ net, um die anisotropen Eigenschaften des Holzes zu reduzieren (Sperrlagen). Für ­Träger ist meist FSH ohne, für Platten mit Sperrlagen üblich. Durch die Zusammensetzung aus vielen dünnen Lagen lassen sich die Inhomogeni­ täten des Holzes egalisieren und es entsteht ein zuverlässig berechenbarer Baustoff. Zur Herstellung wird in der Regel Nadelholz verwendet. Seit 2013 gibt es eine bauauf­ sichtliche Zulassung von FSH aus Buchen­ holz, das sich durch eine sehr hohe Festig­ keit auszeichnet. Bisher ließ sich Buche wegen des starken Quell- und Schwindver­ haltens aufgrund seines Wuchses im Bau­ wesen nur schwer einsetzen. Die Homo­ge­ nisierung als Furnierschichtholz ermög­licht es allerdings, Europas häufigste Laub­baum­ art wirtschaftlich als tragenden Baustoff zu verarbeiten. Zudem lässt sich das Buchen­ holz auf diese Weise sehr effi­zient nutzen: Krumme Stämme, die zur Verwendung als Kantholz oder Brettware ungeeignet sind, werden in möglichst gerade, ca. 2 m lange Stücke zersägt, radial abgeschält und fast vollständig zu Furnier verarbeitet. Auch für Furnierschichtholz gilt: bei entsprechend aufwendiger Leerform ist ebenfalls die Her­ stellung gekrümmter Flächen denkbar. Auf­ grund der zahlreichen verleimten Schichten ist der Leim­anteil bei Furnierschichtholz deutlich höher als bei Brettschicht- oder Brettsperrholz. Wie Brettsperrholz (BSP) sind Furnierschicht­ holzplatten in ihren Abmessungen nur durch

Herstellungsprozess und Transport limitiert. Die Herstellung orientiert sich meist an den üblichen Plattenabmessungen von 2,50 m Breite. Auch der Zuschnitt, das Herstellen von Öffnungen, die Montage und die Ver­ bindungen der Elemente verhalten sich analog zur Verarbeitung von Brettsperrholz (siehe S. 60). Vertikale Lasten werden in FSH-Wänden mit hauptsächlich vertikal verlaufenden Fasern optimal abgetragen, was die Aufnahme sehr hoher Lasten ermög­licht. Auch zur Auf­ nahme von horizontalen Lasten in Wand­ richtung (zur Gebäudeaussteifung) eignen sich FSH-Wänden durch ihre flächig homo­ gene Beschaffenheit sehr gut. Zudem sind sie hervorragend als Träger einsetzbar, aller­ dings am besten mit horizontalem Faser­ verlauf in den Furnierschichten. Aufgrund seiner sehr guten statischen Eigenschaften wird Furnierschichtholz bisweilen zur Verstär­ kung anderer Holzkon­struktionen im Bereich von Auflagern, Verbindungen etc. verwendet.

B 2.22

B 2.23

B 2.24 B 2.16 Brettsperrholzwand beim Einbau auf der Bau­ stelle B 2.17 schematischer Aufbau einer Brettsperrholzwand aus kreuzweise angeordneten Brettlagen B 2.18 Die vertikale Lastabtragung erfolgt in erster Linie in den vertikalen Brettlagen (links). Bei horizon­ talen Deckenlagen (rechts) ist der notwendige Wandquerschnitt bei gleicher Last größer. B 2.19 Brettsperrholzelement als wandartiger Träger B 2.20 verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung von Öffnungen B 2.21 Furnierschichtholz wirkt als steife Scheibe und eignet sich gut zur Aussteifung von Gebäuden B 2.22 Furnierschichtholzwand, Kronenraum­for­ schungs­turm bei Trippstadt (DE) 2011, Kirch­ spitz Architekten B 2.23 Verarbeitung von Buchenholz zu Furnierschicht­ holz: Buchenstämme werden in ca. 2 m lange gerade Abschnitte geschnitten, in Zylinderform gefräst und vollständig zu Furnier abgeschält B 2.24 Aufbau mit faserparallelen Furnierlagen B 2.25 Furnierschichtholz ohne Sperrlagen (links): Die Faserrichtung aller Furnierschichten ist parallel ausgerichtet. Furnierschichtholz mit Sperrlagen (rechts): Die Faserrichtung einiger weniger (z. B. jeder 5.) Furnierschichten ist 90° zu den übrigen Lagen ausgerichtet. B 2.26 Furnierschichtträger mit liegenden bzw. stehen­ den Furnierlagen

B 2.25

B 2.26

62

Träger a

b

c

B 2.27

Träger bilden lineare Auflager für Deckensowie Dachelemente und geben die Lasten an punk­tuelle Auflager ab. Sie kommen als einzelne E ­ lemente oder systematisch als Teil eines hierarchisch gegliederten Deckentrag­ werks (Ske­lettbau) zum Einsatz. Ihre Anwen­ dung ist als Unterzug, deckengleich oder als Überzug möglich. Entsprechend der stati­ schen Belastung auf Biegung werden Träger fast nur mit stehendem, je nach Bauart und Größe zum Teil mit sehr schlankem Quer­ schnitt eingebaut. Träger können auch in andere horizontale Bauteile wie Balken- oder Kasten­decken inte­griert sein. Massive Träger bestehen aus Voll- oder Kon­ struk­tionsvollholz, deren Querschnittsabmes­ sungen jedoch begrenzt sind. Bei großen Las­ten und Querschnitten oder bei geringer zur Verfügung stehender Konstruktionshöhe werden daher leistungsfähige Holzwerkstoffe wie Brettschichtholz (BSH) oder Furnier­ schicht­holz (FSH) verwendet. Auch leistungs­ fähige Plattenwerkstoffe wie Mehrschichtplat­ ten lassen sich zu Kasten­trägern oder ande­ ren Trägergeome­trien zusammensetzen. Bei Biegebelastung entstehen im oberen Bereich eines Einfeldträgers Druckkräfte und im unteren Bereich des Trägerquerschnitts Zug­ kräfte, wenn beide Bereiche schubsteif mitei­ nander verbunden sind. Die Tragfähigkeit steigt exponentiell mit der Vergrößerung des Abstands zwischen oberem und unterem

Bereich des ­statisch wirksamen Querschnitts. Dies machen sich viele Träger­geo­me­trien zunutze: BSH-Träger werden mit Ober- und Untergurten aus Brettern mit höherer Festig­ keitsklasse oder hochfesten Laub­hölzern aus­ geführt, während für die Mit­tellagen weniger hochwer­tiges Nadelholz verwendet wird. Steg­träger bestehen aus dünnen Holzwerk­ stoff­platten mit Ober- und Untergurt aus Voll­ holz, die die Zug- und Druckspannungen auf­nehmen und den dünnen Steg gegen Aus­knicken aussteifen. Kastenträger folgen dem­selben Prinzip, sind durch ihre Geo­me­ trie aber steifer gegen seitliches Ausknicken. Die Funktion von Ober- und Untergurt über­ nehmen hier die obere und untere Decklage. Kasten- und Stegträger werden verleimt oder auch verleimt und zusätzlich verschraubt. Bei Fachwerkträgern ist der Steg auf ein Ma­­ terialminimum reduziert, das notwendig ist, um Ober- und Untergurte schubsteif mitein­ ander zu verbinden. In allen Stäben wirken in erster Linie Normalkräfte, nur der Obergurt wird zusätzlich auf Biegung beansprucht. Der unterspannte Träger nutzt die Tatsache, dass im Untergurt nur Zugkräfte auftreten. So lässt sich der Untergurt als Stahlseil aus­ bilden, das durch Druckstäbe auf Abstand vom Obergurt gehalten wird. Bei diesen aus Einzelstäben gefügten Trägern ist meist die Kraftübertragung in den Anschlusspunkten dimensionsgebend für die Wahl der Profile.

d

a

B 2.28 b

c

d

e

f

B 2.29

B 2.27 Träger beim Einbau auf der Baustelle B 2.28 Materialvarianten Träger: Vollholz (a), Konstruk­ tionsvollholz (b), Brettschichtholz (c), Furnier­ schichtholz (d) B 2.29 Varianten Trägergeometrie: Träger mit Vollquer­ schnitt (a), Kastenträger (b), Stegträger (c), Fachwerkträger (d), unterspannter Träger (e), vorgespannter Träger (f) B 2.30 unterschiedliche Anschlüsse von Trägern und Deckenelementen an Stützen in mehrgeschos­ sigen Gebäuden: Hohe Lasten werden ohne Querholzpressung von der oberen in die untere Stütze weitergeleitet. B 2.30

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

63

Brettstapeldecke

B 2.31

Brettstapeldecken sind die Fortführung his­ torischer Konstruktionen aus geschlossenen Balkenlagen, deren Einzelteile systematisch und kraftschlüssig miteinander verbunden werden. In den 1970er-Jahren verhalf die Forschung von Julius Natterer der Brett­sta­ peltechnik zu weiterer Verbreitung, mit der Absicht, günstige, minderwertige Bretter zur Herstellung hochwerti­ger, tragender Massiv­ holzbauteile zu nutzen. Was Materialisie­ rung, Fertigung und Montage betrifft verhält sich die Brettstapeldecke analog zur Brett­ stapelwand (siehe S. 57). Die Bretter sind je nach gestalterischer An­­ forderung gehobelt, sägerau, scharfkantig oder gefast. Außerdem werden verschiedene Profilierungen eingesetzt, um Luft­dichtigkeit, Schallschutz, akustische Eigen­schaften, Installations­führung (vor allem Elektro- und EDV-Leitungen), Schubverbund bei HolzBeton-Verbundelementen und Ähnliches zu optimieren. Bei Brettstapeldecken orientieren sich alle Holz­fa­sern optimal in Spannrichtung der Decke. Die Bretter sind stehend und damit statisch günstig angeordnet. So hat dieses Deckenelement im Vergleich zu allen ande­ ren Holzdeckenkonstruktionen die geringste Aufbauhöhe, benötigt jedoch stets ein linea­ res Auflager. Denn idealerweise ist davon auszuge­hen, dass jede Lamelle tragend ist, d. h. von Auflager zu Auflager durchläuft.

Vernagelung

Verleimung

Hartholzdübel gerade

Hartholzdübel diagonal B 2.33

Die kon­ti­nuierliche Verbindung mehrerer Lamellen sorgt dafür, dass bei punktuellen Be­­ las­tun­gen die benachbarten Lamellen mitak­ tiviert und so Inhomogenitäten oder Schwach­ stel­len einzelner Bretter egalisiert werden. Brettstapeldecken verfügen mit Ausnahme von verleimten Elementen nicht über die erfor­ derliche Steifigkeit, die notwendig ist, um eine Scheibenwirkung für die Gebäudeaus­ steifung zu erreichen. Deshalb werden sie mit geeigneten Holzwerkstoffplatten (z. B. OSB-Platten) vernagelt oder verschraubt, die neben der nötigen Steifigkeit zusätzlich auch für Luftdichtheit sorgen. Kleinere Deckenöffnungen (z. B. kleinere Installationsdurchführungen) lassen sich herstellen, indem man die Lamellenenden mit den Nachbarlamellen verschraubt, wäh­ rend für größere Öffnungen (z. B. Treppen) Wechselbalken zum Einsatz kommen. B 2.31 vorgefertigtes Brettstapeldeckenelement B 2.32 schematischer Aufbau Brettstapeldecken­ element aus einzelnen Brettlamellen B 2.33  verschiedene Verbindungsvarianten B 2.34 verschiedene Ausführungsarten: Aufbau aus Brettern (a), aus Kanthölzern (b), aus versetzten Brettern, z. B. für HBV-Decken (c), Profilierung zur Verzahnung der Bretter untereinander zur Verbesserung der Luftdichtheit und des Brand­ schutzes (d, e), Profilierung zur Ausbildung von Hohlkammern (f), Akustikprofilierung (g), Decke aus Kastenträgern als Sonderfall der ­Stapeldecke (h) B 2.35  statische Wirkungsweise als Platte und Scheibe

a

b

c

d

e

f

g

h

B 2.32

Aufnahme Flächenlast und Weitergabe an die linearen Auflager

Punktlasten auf mehrere Bretter verteilt

geringe Steifigkeit bei Scheibenbean­ spruchung

Beplankung mit aus­ steifender Wirkung B 2.34

B 2.35

64

Balkendecke

Balkendecken bestehen aus Trägern, die die primäre Spannweite überbrücken, und Platten oder Brettern, die von Träger zu Trä­ ger spannen und die Deckenfläche bilden. Dieses Prinzip gilt für Deckenkonstruktionen mit den unterschiedlichsten Balkenabstän­ den: Dicht stehende, schlanke Balkenlagen (Abstand ca. 25 – 50 cm) erzeugen eine strukturierte Untersicht mit flächiger Erschei­ nung. Die klassische Balkendecke (Abstand ca. 60 – 90 cm) ist eine seit Jahrhunderten verbreitete Konstruktion, die aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit, Einfachheit und Wirt­ schaftlichkeit noch heute eine wichtige Rolle spielt. Der Balkenabstand ergibt sich aus der Spannweite üblicher Deckenschalun­ gen (z. B. Brettschalungen, OSB-Platten, Dreischichtplatten) mit 20 bis 30 mm Stärke. Dieser lässt sich allerdings auch beliebig vergrößern, wenn die Schalung in entspre­ chend tragfähigem Material (Dreischicht­ platte, Brettsperrholz, Furnierschichtholz) und größerer Schichtstärke aus­geführt wird. Die klassische Balkendecke ermöglicht bei Verwendung von Vollholzprodukten eine leimfreie Konstruktion. Besonders wirt­ schaftlich sind Balkendecken bei Spann­ weiten von 4 bis 5 m. Verleimte Quer­ schnitte werden bei Decken­balken größe­ rer Spannweite und Last­einzugsbreite oder auch bei hohen Anforde­rungen an die Formstabilität notwendig. Treten durch Auswechslungen oder sonstige Sonder­ fälle in einzelnen Be­­reichen besonders hohe Lasten auf, kommen für diese Stäbe auch Furnierschichtholzbalken oder Stahl­ träger zur Anwen­­dung. Geeignete Holz­ werkstoffplatten, die auf den Deckenbalken verschraubt werden, können eine steife Deckenscheibe ausbilden. Bei Brettscha­ lungen sind Brettstärke, Spannrichtung sowie Art und Abstände der Befestigungs­ mittel auf diese Anforderung hin abzustim­ men. Analog zu Tafelbauwandelementen (siehe „Tafelbauwand”, S. 58f.) lassen sich auch Diagonalschalungen verwenden. Während Öffnungen in Spannrichtung das B 2.36

Tragwerk von Balkendecken wenig beein­ trächtigen, verändert der Einbau von Wech­ selbalken für Öffnungen gegen die Spann­ richtung die Lastverteilung in der Decke grundlegend: Die Lasten der unterbroche­ nen Deckenfelder werden über die Wech­ selbalken punktförmig in die Balken einge­ bracht, die die Öffnung flankieren. Um die Konstruktionshöhe der Decke beizubehalten, sind folgende Maßnahmen möglich: • gleiche Bemessung aller Deckenbalken: Bei sichtbaren Deckenkonstruktionen wird eine Überdimensionierung der nicht von den zusätzlichen Lasten betroffenen Deckenbalken in Kauf genommen. • Verbreitern der betroffenen Deckenbal­ ken: Bei mäßigen Lastkonzentrationen können die besonders belasteten Decken­ balken verbreitert und somit verstärkt ­werden. • Materialwechsel: Die höher belasteten Deckenbalken werden in einem tragfähi­ geren Material ausgebildet, eine konstante Konstruktionshöhe ist somit gegeben. Balkendecken werden je nach Gegebenheit entweder als Elemente vorgefertigt oder auf der Baustelle aus einzelnen Stäben und Beplankungen zusammengefügt. Die Mon­ tage vor Ort kann vor allem in Situationen, in denen das Einheben großer Elemente aufwendig oder unmög­lich ist (z. B. Sanie­ rungsbaustellen), eine sinnvolle Alternative darstellen.

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

65

B 2.37

a

b

c Beplankung ohne aussteifende Wirkung

Beplankung mit aussteifender Wirkung B 2.38 d

e

f

günstige Öffnungsanordnung

ungünstige Öffnungsanordnung

a Balken überBalken überdimensioniert dimensioniert Balken überdimensioniert

b

Balken nach Balken nach Last auftretender auftretender dimensioniert Balken nach Last dimensioniert auftretender Last dimensioniert

breiter Balken zur breiter Balken zur Lastaufnahme Lastaufnahme breiter Balken zur Lastaufnahme

Balken nach auftretender Balken nach auftretender Last dimensioniert Last Balken dimensioniert nach auftretender Last dimensioniert

B 2.39

B 2.36 Konstruktionsvarianten in Abhängigkeit vom Achsabstand der primären Balkenlage B 2.37 vorgefertigte Balkendecke kurz vor dem Einbau auf der Baustelle B 2.38 Verformung einer Balkendecke unter Scheiben­ beanspruchung mit und ohne aussteifende ­Beplankung B 2.39 Öffnungen in Richtung der Balkenlage sind meist ohne besondere Maßnahmen möglich (a). Deckenöffnungen quer zur Balkenlage benöti­ gen Wechselkonstruktionen und sind meist auf­ wendig (b). B 2.40 verschiedene Beplankungswerkstoffe: a Brettschalung b Diagonalschalung c Nut- und Feder-Schalung d OSB-Platte e Dreischichtplatte f Furnierschichtplatte B 2.41 verschiedene Wechselkonstruktionen bei ­Öffnungen quer zur Balkenlage

BSH BSH VH VH KVHBSH KVH VH KVH

Stahl Stahl Stahl

B 2.40

BSH BSH BSH

B 2.41

66

Kastendecke

B 2.42

oberseitige Beplankung

Rippen Randbalken unterseitige Beplankung

B 2.43

Dreischichtplatte

FSH-Platte

OSB-Platte

Kastendecken – manchmal auch als Hohl­ kästen bezeichnet – sind eine Weiterent­ wicklung der Balkendecke hin zu vorgefer­ tigten, leichten Deckenelementen, deren Rippen in Verbundwirkung mit der Beplan­ kung ein sehr leistungsfähiges, flächiges Tragwerk ausbilden und die Konstruktions­ höhe der Decke minimieren. Den anisotropen und inhomogenen Eigen­ schaften des Materials Holz wird nicht durch Herstellung eines homogenen Werk­ stoffs begegnet, sondern durch die Kom­ position eines Verbund­elements, das die günstigen Eigenschaften seiner Einzelteile ausnutzt. Kastendecken sind in der Herstellung auf­ wendig und kommen in erster Linie für mitt­ lere und große Spannweiten zum Einsatz. Kastendeckenelemente bestehen aus schlanken Rippen in Hauptspannrichtung der Decke, die zusammen mit den Randbal­ ken einen Rahmen ausbilden und statisch wirksam mit der ober- und unterseitigen Be­­ plankung verbunden sind. So entsteht, kon­ struktiv betrachtet, aus den einzelnen Be­­ standteilen ein Verbundelement, ein Kasten. Rippen und Randbalken sind meist aus Kon­ struktionsvollholz (KVH) oder Brettschicht­ holz (BSH), seltener aus Furnierschichtholz (FSH). Je nach Auflager­situation lassen sich zusätzliche Querträger in das Kas­tenele­

ment einbauen. Die Verwendung von Stahl­ trägern in Kastendecken ist durchaus üblich, um partiell die Tragfähigkeit zu erhöhen oder Auflageranschlüsse herzustellen. Die Beplankung eines Kastenelements ist we­­­sentlicher Teil der Lastabtragung und besteht aus einem statisch beanspruchba­ ren Plattenwerkstoff wie einer Dreischicht-, Furnierschicht- oder OSB-Platte. Gleich­ zeitig muss der Plattenwerkstoff auch über eine möglichst hohe Formstabilität verfügen. Der Hohlraum zwischen den Rippen wird je nach Anforderung mit Dämmung oder einer Schüttung gefüllt. Transportbedingt sind Elementbreiten von 2 bis 3,50 m und Elementlängen von 5 bis 20 m üblich, theoretisch ist jedoch die Ele­ mentlänge und damit auch die Spannweite nach oben hin offen. Nachdem die Lastabtragung auf die Ver­ bundwirkung von Stabwerk und Beplankung aus­gelegt ist, spielen die Verbindungen innerhalb des Stabwerks eine untergeord­ nete Rolle. Sie können verschraubt oder zimmermannsmäßig ausgeführt sein. Die Beplankung wird in der Regel mit dem ­Stabwerk mittels kontrollierter zulassungs­ pflichtiger Verfahren verleimt oder schraub­ pressverleimt. Durch die Verbundwirkung von Rippen und Beplankung entsteht ein H-förmiger Träger­

B 2.44

Verschraubung Verschraubung Verschraubung

CNC-gefräste zimmermannsmäßige CNC-gefräste zimVerbindung mermannsmäßige CNC-gefräste zim­ Verbindung mermannsmäßige Verbindung

Schraubpressverleimung Schraub-Press - Verleimung Schraub-Press - Verleimung

B 2.45

Verleimung Verleimung Verleimung B 2.46

67

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

B 2.42 Aufbringen der oberseitigen Beplankung ­während der Herstellung eines Kastendecken­ elements B 2.43 schematischer Aufbau einer Kastendecke B 2.44 Beplankungswerkstoffe für Kastendecken B 2.45 Verbindungen innerhalb des Stabwerks B 2.46 Verbindung zwischen Stabwerk und Beplan­ kung durch Schraubpressverleimung oder ­Verleimung B 2.47 Durch die Verbundwirkung von Rippen und ­Beplankung entsteht ein H-förmiger Träger­ querschnitt. B 2.48 unterschiedliche Auflagersituationen von Kas­ tendeckenelementen mit der entsprechenden Anordnung von Rippen, Randbalken und Wech­ selträgern, die über die Beplankung zu einem Verbundelement werden

querschnitt (graue Fläche in Abb. B 2.47). Die statisch wirksame Höhe h wird um beide Beplankungsstärken erhöht. Die Rippen sind durch die Beplankung gegen Knicken und Kippen ausgesteift und können sehr schlank dimensioniert sein (b/h < 1/4). Der Achsabstand der ­Rippen ist üblicherweise relativ gering (40 – 70 cm). Kastendecken können Lasten als flächiges Bauteil abtragen und linear oder auch punk­ tuell aufgelagert sein. Die Haupttragrichtung verläuft in Richtung der Rippen. Die Ver­ bundwirkung von Stabwerk und Beplankung erlaubt auch die Übertragung von Biege­ momenten über Unterbrechungen der Rip­ pen (z. B. Querträger) hinweg, indem die Kraftkomponenten als Zug- und Druckkräfte in der Beplankung übertragen werden. Dadurch ist ein ebenengleiches Stabwerk mit punktuellen Auflagern, Auskragungen und Durchlaufträgerwirkung in Haupt- und Nebentragrichtung möglich. Öffnungen in Kastendecken werden wie in Balkendecken (siehe „Balkendecke”, S. 64f.) durch Wechsel hergestellt, wobei die Verbundwirkung von Stabwerk und Beplankung zusätzliche punktuelle Belas­ tungen einzelner Rippen reduziert.





a

punktuelles Auflager b

lineares Auflager, einseitige Auskragung

d

punktuelles Auflager, einseitige Auskragung

e

punktuelles Auflager, zweiseitige Auskragung

‡ H-förmiger Trägerquerschnitt h   statisch wirksame Querschnittshöhe

B 2.47



a lineares Auflager: Die Rippen liegen direkt auf. b punktuelles Auflager: Der Randbalken trans­ portiert die Last aus den Rippen in die Auf­ lager. c lineares Auflager, einseitige Auskragung: Die Rippen liegen direkt auf dem Auflager auf und gewährleisten zusammen mit der ­Beplankung die Auskragung. d punktuelles Auflager, einseitige Auskragung: Die Rippen sind am Wechselträger gestoßen, die Auskragung erfolgt über Zug- und Druck­ kräfte in oberer und unterer Beplankung. e punktuelles Auflager, zweiseitige Auskra­ gung: Die Auskragung in Hauptspannrich­ tung erfolgt wie bei einseitiger Auskragung, in Nebenspannrichtung über den Wechsel­ träger.

lineares Auflager

c

h



B 2.48

68

Brettsperrholzdecke

B 2.49

In der Regel bestehen Decken wie Wände aus Brettsperrholz (BSP) aus einer ungera­ den Anzahl kreuzweise verleimter Brettlagen. Zur Anpassung an spezifische Eigenschaf­ ten kommt es bei Decken vereinzelt zu Son­ derfertigungen: mit je zwei Brettlagen in Haupttragrich­tung, mit verstärkten Deck­ lamellen an der Deckenunterseite zur Ver­ besserrung der Feuerwiderstandsdauer auf Ab-brand oder mit gerader Lagenanzahl für zweiach­sige Spannrichtung bei quadrati­ schen Deckenfeldern. Die Abmessungen sind theoretisch unbegrenzt, aber durch Her­ stellung und Transport limitiert. BSP-Decken werden in Elementen von bis zu 4 m Breite und bis zu 22 m Länge auf die Baustelle transportiert und lassen sich relativ schnell mit einfachen Verbindungs­mitteln (z. B. diago­ nale Verschraubung) mon­tieren. Je nach Anforde­run­gen an Steifigkeit sowie Luftdich­ tigkeit und Brandschutz werden BSP-Ele­ mente stumpf, mit Über­blat­tung, mit ober­ seitiger Ver­bin­dung oder mit Nut und Feder gestoßen. Der Ele­ment­zu­­schnitt und Aus­ schnitt von Decken­­öff­nun­gen erfolgt oft bei der Vorfertigung. BSP-Elemente wirken kon­ struktiv als relativ ho­mogene Platten. Mögliche Spannweiten sind abhängig von Plattenstärke und Auf­la­ger­situation. Je nach Anordnung und Anzahl der Brettlagen haben die Ele­ mente eine Haupt- und eine Nebentragrich­ tung. Die Haupt­tragrichtung verläuft parallel zur Ausrichtung der Decklagen, da die Brett­ lagen in Spannrichtung die statische Leis­ tungsfähigkeit bestimmen. Obwohl für BSPElemente ein lineares Auflager mit gleichmä­ ßiger Last­einleitung ideal wäre, ist auch eine punktuelle Auflagerung möglich. Die Elemente können proportional zu ihrer Trag­fähigkeit in Haupt- und Nebenspannrich­tung zweiseitig auskragen und mit Durchlaufträgerwirkung eingesetzt werden. Eine Verlagerung punktu­ eller Auflager von den Ecken ins Platteninnere erleichtert die Last­einlei­tung ins Bauteil. BSPElemente sind steife Scheiben und eignen sich bei entsprechender Ver­bindung der Deckenelemente gut zur Gebäudeaussteifung.

lineares Auflager Spannrichtung in Haupttragrichtung h

h H: Elementstärke h:  tragender Querschnitt h

h

H

lineares Auflager Spannrichtung in Nebentragrichtung, Decklagen nicht tragend

B 2.50

Elementstoß als stumpfer Stoß

lineares Auflager, einseitige Auskragung

Elementstoß als Überblattung

punktuelle Auflager

Elementstoß mit oberseitigem Brett aus Holz­ werkstoff

punktuelle Auflager, zweiseitige Auskragungen

B 2.51

B 2.52

Standard 3-lagig untere Decklage aus Laubholz

Standard 5-lagig Standard 7-lagig

H

Decklagen Dreischichtplatte

doppelte Decklagen

Sonder­quer­schnitte aus ge­ sperrt verleimten Brett­lagen B 2.53

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

69

Furnierschichtholzdecke

B 2.54

Furnierschichtholzplatten kommen seit den 1990er-Jahren ohne materialspezifische Unterschiede sowohl als Decken- wie auch als Wandelemente zum Einsatz. Zu­­nächst ausschließlich aus Nadelholzfurnier beste­ hend, gibt es seit 2014 auch eine bauauf­ sichtliche Zulassung für Furnierschichtholz (FSH) aus Buche. Hinsichtlich Materialisierung sowie Ferti­ gung und Montage bestehen keine Unter­ schiede zur Furnierschichtholzwand (siehe S. 61). Furnierschichtholzdecken wirken statisch als homogene Platten mit eindeutiger Haupt­ spannrichtung in Faserrichtung der Furnier­ lagen. Lineare Auflager sind daher notwen­ dig. Furnierschichtholzplatten mit Sperr­la­ gen ermög­lichen eine Nebenspannrichtung und punktu­elles Auf­lagern. Die Spannweite ist abhängig von der Plattenstärke und der Auflagersituation. Bei Furnierschichtholzelementen handelt es sich um steife Scheiben, die bei entspre­ chender Verbindung der Deckenelemente unter­einander sehr gut zur Gebäudeausstei­ fung genutzt werden können.

Spannrichtung in Haupttragrichtung lineares Auflager

Spannrichtung in Nebentragrichtung nur mit Querlagen möglich

hh h

hh h

lineares Auflager, einseitige Auskragung B 2.55

B 2.49 Montage eines Deckenelements aus Brett­ sperrholz (BSP) B 2.50 schematischer Aufbau einer Brettsperrholz­ decke: kreuzweise Anordnung ungerader ­Brettlagen B 2.51 mögliche Elementstöße in Brettsperrholz­ decken: Die beiden unteren Stöße ermöglichen steife Deckenscheiben. B 2.52 statische Wirkungsweise in Abhängigkeit von der Richtung der Decklagen und von der Auflager­situation B 2.53 Profilquerschnitte Brettsperrholz B 2.54 Furnierschichtholzdecke, Pavillon Grüne Uni­ versität, Stuttgart (DE) 1993, Peter Cheret B 2.55 schematischer Aufbau eines FurnierschichtholzDecken­elements mit Anordnung faserparalleler Furnierschichten in Deckenspannrichtung B 2.56 Furnierschichtholz ohne Sperrlagen (oben): Die Faserrichtung aller Furnierschichten ist parallel ausgerichtet. Furnierschichtholz mit Sperrlagen (unten): Die Faserrichtung einiger weniger (z. B. jeder 5.) Furnierschichten ist 90° zu den übrigen Lagen aus­gerichtet. B 2.57 Spannrichtung und Auflagersituationen

punktuelle Auflager

punktuelle Auflager, zweiseitige Auskragungen

leistungsfähige Scheibenwirkung in Deckenebene B 2.56

B 2.57

70

Holz-Beton-Verbunddecke

Aufbeton Aufbeton

Holzdecke Holzdecke

B 2.58

Balkendecke mit Aufbeton

Brettstapeldecke mit Aufbeton

versetzt angeord­neter Brettstapel mit Aufbeton

Holz-Beton-Verbunddecken (HBV-Decken) wurden in den 1920er-Jahren entwickelt, um Beton und Stahl in Geschossdecken einzusparen. In der Nachkriegszeit kam die Technik ­vorwiegend zur Ertüchtigung und Rückformung alter Holzbalkendecken zum Einsatz. Seit den 1990er-Jahren wird die Konstruktion wieder vermehrt in Neubau­ ten angewendet und stellt derzeit das am häufigsten eingesetzte Hybridbauteil im Holzbau dar. Gegenüber einer reinen Holz­ konstruktion lässt sich damit die statische Leistungsfähigkeit wie auch das Schall- und Brandschutzverhalten verbessern, außer­ dem vermindert die zusätzliche Masse unerwünschte Schwingungen. Gegenüber einer reinen Stahlbetonkonstruktion lässt sich zumindest die CO2-Emission erheblich reduzieren, die Recyclingfähigkeit von HolzBeton-Verbunddecken ist jedoch allenfalls elementweise möglich. Die Konstruktion eignet sich beson­ders für mittlere bis große Spann­weiten. Damit die Druckzone aus Beton und die Zugzone aus Holz eine Verbundtragwirkung erzielen, müssen sie schubsteif miteinander verbunden sein. Holz-Beton-Verbundde­ cken eignen sich optimal als Einfeldträger, nur bedingt für Durchlaufträger und nicht für größere Auskragungen, da sich dabei der Momentenverlauf im Bereich der Stüt­

zen umkehrt. Die Homogenität und Stei­ figkeit der Betonschicht begünstigt die ­Abtragung von Horizontalkräften in der Decken­­scheibe. Die beschriebene Zugzone bildet üblicher­ weise eine Balken-, Brettstapel-, Brettsperr­ holz- oder Furnierschichtholzdecke. Der ca. 6 –12 cm dicke Aufbeton wird meist vor Ort auf die Holzdecke gegossen und ist nur gegen Rissbildung konstruktiv be­­ wehrt. Es kommen aber auch Betonfertig­ teile oder vorgefertigte Holz-Beton-Verbund­ deckenelemente zum Einsatz, bei denen vor Ort ­lediglich die Elementfugen nachträglich ­vergossen werden müssen. Damit ist eine weit­gehend vorgefertigte, trockene Bau­ weise möglich. Deckenöffnungen in Holz-Beton-Verbund­ decken sind in erster Linie abhängig von den Eigenschaften der in der Zugzone ver­ wen­deten Holzkonstruktion. Über die Auf­ betonschicht können jedoch Auswechslun­ gen und Verstärkungen gegebenenfalls mit zusätzlicher Be­wehrung ausgebildet werden. Folgende Verbindungsvarianten sind bei Holz-Beton-Verbunddecken üblich: • Bei Kerven (Einfräsungen in der Holz­ decke meist quer zur Schubrichtung) erfolgt der ­Verbund über Formschluss zwischen Beton und Holz (Abb. B 2.61).

Brettsperrholzdecke mit Aufbeton

Furnierschichtholz­ decke mit Aufbeton

1 Druckzone 2 Zugzone 3 schubsteife Verbindung

11

33

22 B 2.59

B 2.60

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

71

B 2.61

Ergänzend sind zusätzlich Schrauben erforderlich, um die aus dem exzentri­ schen Anschluss entstehenden, abheben­ den Kräfte aufzu­nehmen. • Eingeklebte Bleche führen kaum zu einer Reduzierung der Tragwirkung der Holz­ schicht. Durchlaufträger lassen sich mit ­bauaufsichtlicher Zulassung realisieren. • Der Einsatz von Flachstahlschlössern ist vor allem bei Brettstapelkonstruktionen üblich. In einem Neigungswinkel von 5° zur Vertikalen werden Flachstähle in etwa 4 % schmalere Sägenuten eingetrieben. Mit diesem System sind Einfeldbiege­ träger von maximal 10 m Spannweite zugelassen. • Für verschiedene Systeme von stiftförmi­ gen Verbindungsmitteln besteht die Mög­ lichkeit für eine bauaufsichtlich Zulassung. Die oberen Bereiche der spe­ziell entwi­ ckelten Vollgewindeschrauben besitzen eine Profilierung, um den Verbund mit dem Beton zu optimieren. • Verschraubungen von Betonfertigteilen mit dem Holztragwerk ermöglichen eine weitgehende Vorfertigung und trockene Bauweise. Beim Rückbau lassen sich die Werkstoffe wieder trennen. • Die kraftschlüssige Verklebung von Holzund Betonkomponenten befindet sich noch weitgehend im Forschungsstadium.

B 2.58 schematischer Aufbau einer Holz-Beton-­ Verbunddecke (HBV-Decke) B 2.59 mögliche Varianten der Holzkonstruktion B 2.60 statische Wirkungsweise einer Holz-Beton-­ Verbunddecke B 2.61 Montage von vorgefertigten Holz-BetonVerbund­elementen mit Zugzone aus Brett­ sperrholz (BSP) B 2.62 übliche Varianten der Schubverbindung bei Holz-Beton-Verbunddecken

Kerven und Schrauben

Flachstahlschlösser in Sägenut

senkrechte Spezialschrauben

eingeklebte Streckmetallbleche

gekreuzte Schraubenpaare

Betonfertigteil mit eingelegten Leerrohr­ verbindern für die Verschraubung mit ­ der Balkenlage vor Ort B 2.62

72

Vergleich Holzbauelemente

Die Abbildungen B 2.63 – B.2.66 vergleichen alle eingangs vorgestellten Bauteile (S. 57 – 71) hinsichtlich folgender Parameter. Tragfähigkeit Herkömmliche Tafelbauwände eignen sich in der Regel nicht für Gebäude mit mehr als drei Geschossen, wenn sie nicht in beson­derer Weise aus­geführt werden (Abb. B 1.11 b und c, S. 48). Brettsperrholz-, Furnierschichtholz- und vor allem Brett­ stapelwände können hingegen sehr hohe vertikale Lasten aufnehmen und bieten sich somit zum Bau hoher Gebäude an. Scheibenwirkung Die Scheibenwirkung von Tafelbau- und gedübelten Brettstapelwänden ist im ­Vergleich zu den relativ homogenen Wänden aus Brettsperrholz (BSP) und Furnierschichtholz (FSH) gering. Letztere sind dagegen beide leistungs­fähig genug, auch die Aussteifung höherer Gebäude zu ge­­ währleisten.

Zusatzstoffe Bei Zusatzstoffen in Holzwerkstoffen und damit in Bauteilen und Bauelementen handelt es sich hauptsächlich um Klebstoffe. Mit Hartholzdübeln verbunden lassen sich sowohl Brettstapel- und Brettsperrholzwände als auch Brettstapeldecken klebstofffrei herstellen. Gleiches gilt für Tafelbauwände und Balkendecken, deren Be­­ plankung aus einer diagonalen und damit aussteifenden Brettschalung anstatt einer Holzwerkstoffplatte (Dreischichtplatte, OSBPlatte etc.) besteht. Spannweite Im mehrgeschossigen Holzbau kommen Balkendecken nur selten und eher bei ­geringen Spannweiten zum Einsatz. Da in den meisten Anwendungsfällen nicht die Tragfähigkeit, sondern Schwingungsund Durchbiegungsverhalten für die ­Bauteildimensionierung maßgeblich sind, ­eignen sich Brettsperrholz- und Brett­ stapeldecken für mittlere, Holz-Beton-

Wandelemente Tafelbauelement mit durchlaufenden Ständern

Tafelbauelement

Tafelbauelement

BSP gedübelt Brettstapel gedübelt Tafelbauelement mit Diagonalschalung

Scheibenwirkung

Brettstapel verleimt

BSP

Tafelbauelement mit OSB-Beplankung

Zusatzstoffe (Leimanteil)

Brett­ stapel

hoch

Brettstapel verleimt

gering

0 %

Furnierschichtholz (FSH)

Tragfähigkeit

gering

Brettstapel gedübelt

Brettsperrholz (BSP)

BSP

FSH

hoch

FSH

3 % B 2.63

73

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

Deckenelemente

Balkendecke

BSP einachsig

FSH Buche Brettstapel

0 %

FSH Nadelholz

BSP

Materialbedarf

Brettstapel

Balkendecke

FSH Nadelholz

0,22 m3/m2

BSP

FSH Buche

CO2-Speicher

gering

Brettstapel gedübelt Balkendecke mit Brettschalung

HBV-BSP zweiachsig HBV-Brettstapel

10 m

Balkendecke

0,08 m3/m2

Kastendecke

Kastendecke HBV-Balkendecke

Spannweite

5m

Kastendecke

BSP zweiachsig Brettstapel

Balkendecke mit OSB-Beplankung Brettstapel verleimt BSP

Kastendecke mit FSH-Beplankung

hoch

FSH

Zusatzstoffe (Leimanteil)

3 % B 2.64

74

Auflager

a

a Holz-Beton-Verbunddecke (HBV) mit Furnierschichtholz (FSH) b Holz-Beton-Verbunddecke mit Brettsperrholz (BSP) c Holz-Beton-Verbunddecke mit Balkendecke d Holz-Beton-Verbunddecke mit Brettstapeldecke

e Furnierschichtholz mit Querlagen f Brettsperrholzdecke (BSP) g Kastendecke h Brettstapeldecke i Balkendecke j Holz-Beton-Verbunddecke mit Furnierschichtholz mit Querlagen k Furnierschichtholz mit Querlagen

b

c

Materialbedarf Leichte Deckenkonstruktionen wie Kastenoder Balkendecken sind hinsichtlich des Materialbedarfs bei gleicher Spannweite wesentlich effizienter als Massivholzdecken aus Brettstapel-, Brettsperr- oder Furnierschichtholz und bieten damit ein höheres Substitutionspotenzial. CO2-Speicher Durch den höheren Materialbedarf sind Massivholzdecken ein größerer CO2-Speicher als leichte Deckenkonstruktionen. Die Verwendung von Laubholz steigert diesen Effekt, wie Furnierschichtholz aus Buche zeigt.

d e

e

f

f

g

g

e

h

h

f

i

i

g

Lineare Auflager Lineare Auflager sind für alle Deckenelemente optimal. Holz-Beton-Verbunddecken beschränken sich häufig auf den Einsatz als Einfeldträger, da sich bei Krag- oder Durchlaufträgern der Momentenverlauf im Auflagerbereich um­­kehrt, sodass dort die Betonschicht auf Zug und die Holzkonstruktion auf Druck belastet wäre. Eine Auskragung oder Durch­laufträger­wirkung quer zum linearen Auflager ist dagegen mit allen Holz­ deckenelementen ohne Weiteres möglich. Im mehrgeschossigen Holzbau wird darauf jedoch bisweilen verzichtet, um eine schalltechnische Trennung oder die ungestörte Lastdurchleitung aus oberen Geschossen zu erreichen. Auskragungen in zwei Richtungen (Haupt- und Nebentragrichtung) erlauben nur plattenartige Deckenelemente aus Brettsperrholz oder Furnierschichtholz oder Kastendecken, in die entsprechende Quer­rippen inte­griert sind.

lineares Auflager Auskragung in zwei Richtungen

lineares Auflager Auskragung in Spannrichtung

lineares Auflager Einfeld

Verbund­decken und Kastendecken für große Spannweiten.

j

Punktuelle Auflager Punktuell auflagern lassen sich nur Elemente, die in zwei Richtungen spannen können, also Brettsperrholz (BSP), Furnierschichtholz (FSH) mit Querlagen, Kasten­ decken und Holz-Beton-Verbunddecken in Kombination mit BSP oder FSH. Analog zum linearen Auflager sind für BSP, FSH sowie entsprechend ausgelegte Kastendecken Auskragungen und Durchlaufträgerwirkung in Haupt- und Nebentragrichtung möglich, für Holz-Beton-Verbunddecken jedoch nur sehr eingeschränkt.

b

k

k

k

f

f

f

g

g

g

punktuelles Auflager Einfeld

punktuelles Auflager Auskragung in Spannrichtung

punktuelles Auflager Auskragung in zwei Richtungen

B 2.65

Vergleich verschiedener Deckenaufbauten Abb. B 2.66 vergleicht die Konstruktions­ höhen unterschiedlicher Deckenelemente für eine Wohnnutzung mit Spannweiten von 4, 5 und 6 m. Der Deckenaufbau gewährleistet jeweils vergleichbare Anforderungen an Brand- und Schallschutz.

75

B A U T E I L E U N D B A UELEM ENTE

Balkendecke Balkendecke Balkendecke Deckenkonstruktion

Spannweite [m]

Stärke Trag­kon­ struktion [mm] (Trägerquerschnitte)

Gesamt­ stärke Decke [mm]

Bodenbelag 20 mm Balkendecke Zement- oder Anhydrid­estrich 80 mm, Trennlage Trittschalldämmung Mineralfaser 30 mm Balkendecke Holzwerkstoffplatte 25 mm Balkenlage KVH C24 oder BSH Gl24 h/c 120 / 240 –320 mm (Achsabstand 625 mm) dazwischen Mineralfaserdämmung 100 mm Kastendecke Direktabhänger gummigelagert 20 mm Lattung 30 mm Gipskartonfeuerschutz-/Gipsfaserplatte 2≈ 18 mm Kastendecke Kastendecke

4

240 (120/240)

481

5

280 (140/280)

521

6

320 (120/320)

561

Bodenbelag 20 mm Kastendecke Zement- oder Anhydrid­estrich 50 mm, Trennlage Trittschalldämmung Mineralfaser 30 mm Kastendecke Dreischichtplatte 27 mm Rippen BSH Gl28 h/c 80 /140 – 220 mm Kastendecke (Achsabstand 625 mm) dazwischen Mineralfaserdämmung 140 –160 mm Dreischichtplatte 27 mm Brettstapeldecke Unterkonstruktion zur elastischen Aufhängung der Brandschutzbekleidung 20 mm Brettstapeldecke Gipskartonfeuerschutz-/Gipsfaserplatte 2≈ 18 mm Brettstapeldecke

4

194 (80/140, 27, 27)

350

5

234 (80/180, 27, 27)

390

6

274 (80/220, 27, 27)

430

Bodenbelag 20 mm Zement- oder Anhydrid­estrich 50 mm, Trennlage Brettstapeldecke Trittschalldämmung Mineralfaser 30 mm Splittbeschwerung 80 mm Brettstapel C24 120 – 200 mm Brettstapeldecke

4

120

300

5

160

340

6

180

380

4

140

320

5

180

360

6

220

400

4

220

360

5

240

380

6

260

400

4

200

340

5

200

340

6

260

400

Aufbau Balkendecke

Balkendecke

Kastendecke

Brettstapeldecke

Brettstapeldecke

Brettsperrholzdecke Brettsperrholzdecke

Bodenbelag 20 mm Zement- oder Anhydridestrich 50 mm, Trennlage Brettsperrholzdecke Trittschalldämmung Mineralfaser 30 mm Brettsperrholzdecke Splittbeschwerung 80 mm Brettsperrholz C24 140 – 220 mm Brettsperrholzdecke Brettsperrholzdecke

Holz-Beton-Verbunddecke

Brettsperrholzdecke Bodenbelag 20 mm Holz-Beton-Verbund Zement- oder Anhydrid­estrich 50 mm, Trennlage Trittschalldämmung Mineralfaser 30 mm Zusatzdämmung Mineralfaser 40 mm Holz-Beton-Verbund Aufbetonschicht 100 mm Holz-Beton-Verbund Brettstapel C24 120 –160 mm Holz-Beton-Verbund Holz-Beton-Verbund

Stahlbetondecke

Bodenbelag 20 mm Holz-Beton-Verbund Zement- oder Anhydrid­estrich 50 mm, Trennlage Stahlbeton Mineralfaser 30 mm Trittschalldämmung Zusatzdämmung Mineralfaser 40 mm Stahlbeton 200 – 260 mm Stahlbeton Stahlbeton

Stahlbeton Stahlbeton Stahlbeton Nutzung: Geschosswohnungsdecke 2 qk = 1,5 kN/m mit Querverteilung bzw. qk = 2,0 ohne Querverteilung Schallschutz: gemäß DIN 4109-1 und -2: R'w ≥ 54 dB, L'n, w ≤ 50 dB Zur Berücksichtigung der Flankenübertragung Rw ∫ R'w und Ln, w ∫ L'n, w ist ein Korrekturwert von -3 dB bzw. +5 dB angesetzt Brandschutz: F 60, bei Balken- und Kastendecke F 60 – K260

B 2.66

B 2.63 Vergleich Wandelemente B 2.64 Vergleich Deckenelemente B 2.65 Vergleich Auflagersituationen B 2.66 Vergleich Konstruktionshöhen von Decken­ aufbauten

78

Schutzfunktionen Stefan Winter

C 1.1

Wie bei jeder Bauweise muss auch die Kon­ struktion eines Holzbaus neben der Trag­ fähigkeit alle anderen Funktionen wie Brand-, Feuchte-, Schall- und Holzschutz sowie den winterlichen und sommerlichen Wärme­ schutz ohne eine Reduktion des Anforde­ rungsniveaus erfüllen. Die zugehörigen Schutzziele und deren Umsetzung im Holz­ bau werden nach­folgend dargestellt.

aus, sondern von den technischen Installa­ tionen und im Wesentlichen von menschli­ chem Fehlverhalten. Hier sind z. B. der ver­ gessene Milchtopf auf dem Herd oder die unsachgemäße Elektroinstallation neben den Klassikern der Weihnachts­baumkerzen und des eingeschlafenen Rauchers die wesentlichen Brand­ent­steh­ungs­risiken. Eine Holzkonstruktion selbst stellt für sich kein Risiko einer Brandentstehung dar.

Brandschutz

Leistungsanforderungen an den Brand­ schutz Die weltweit gleichen Leistungsanforderun­ gen an den Brandschutz sind: • das Verhindern der Entstehung eines Brandes sowie der Ausbreitung von Feuer und Rauch (Brandausbreitung) • die mögliche Rettung von Menschen und Tieren • das Zulassen von wirksamen Rettungsund Löscharbeiten

Für den Entwurf, die Planung, Werkstatt­ zeichnungen, Ausführung, Qualitätssiche­ rung und den Betrieb mehrgeschossiger Gebäude aller Art spielt der vorbeugende Brandschutz eine wesentliche Rolle. Dies gilt weltweit gleichermaßen und unabhängig von der Wahl des dominierenden konstruk­ tiven Werkstoffs. Holz ist allerdings im Ver­ gleich zu Stahlbeton, Mauerwerk und Stahl der einzige Konstruktionswerkstoff, der selbst brennbar ist und somit im Falle eines Bran­ des einen Teil der Brandlast eines Gebäu­ des darstellen kann. Diese Brennbarkeit des Werkstoffs trägt – zusammen mit der Erinne­ rung an zum Teil verheerende Stadtbrände im Mittelalter und in den großen Kriegen – bis heute zu Vorurteilen bezüglich der Brand­ sicherheit moderner Holzgebäuden bei. Dass diese Vorurteile sachlich unbegründet sind, wird nachfolgend anhand einer Reihe typischer Fragestellungen untersucht.

C 1.1  gealterte Schindelfassade C 1.2 Einteilung der Gebäudeklassen entsprechend MBO (2019) C 1.3 Baustoffklassen C 1.4 Feuerwiderstandsklassen

Das Brandentstehungsrisiko in Holz­ gebäuden Das Brandentstehungsrisiko ist grundsätz­ lich unabhängig von den Konstruktionswerk­ stoffen. Schon in den 1990er-Jahren haben Studien nachgewiesen, dass das Brandent­ stehungs­risiko in Wohngebäuden mit den Bewohnern, nicht mit der jeweiligen Kon­ struktions­art direkt korreliert [1]. Ähnliches dürfte für Bürogebäude gelten. Denn das Risiko einer Brandentstehung geht nicht vom Konstruktionsmaterial eines Gebäudes

Diese Leistungsanforderungen müssen von allen Bauwerken gleichermaßen erfüllt wer­ den. Dazu ist eine Reihe von Parametern zu berücksichtigen, beispielsweise: • die Größe der brandschutztechnisch abgetrennten Nutzungseinheiten • vorhandene Brandlasten • Flucht- und Rettungswege in Abhängig­ keit von der Nutzung • bauliche Situation des Gebäudes wie Zugänglichkeit, Abstände zur Nachbar­ bebauung etc. • Gestaltung der Fassaden • Anlagen des vorbeugenden Brandschut­ zes wie Alarmierungsanlagen oder Sprinkler Für einzelne Bereiche lassen sich die Leis­ tungsanforderungen weiter präzisieren. Außenfassaden beispielsweise sollen eine Ausbreitung von Feuer und Rauch über die Fassade verhindern, darüber hinaus dürfen großflächige Teile während eines Brands nicht brennend abfallen.

79

S C H UTZFUNK TIONEN

Aus den vorgenannten Anforderungen wer­ den in den meisten Ländern fortlaufend prä­ skriptive (also detailliert vorschreibende) Regeln für den vorbeugenden baulichen und den anlagentechnischen Brandschutz entwickelt, die in den jeweiligen Bauord­ nungen niedergelegt sind. Als Beispiele seien hier die Anforderungen an den Feuer­ widerstand der tragenden und aussteifen­ den Bauteile in Abhängigkeit von den Ge­­ bäudehöhen und Ausdehnungen genannt, da diese wiederum die Möglichkeiten der Feuerwehr für Lösch- und Rettungsarbei­ ten wesent­lich beeinflussen. Deren Erforder­ nisse bilden beispielsweise die Grundlage für die Anforderungen an den Feuerwider­ stand von Gebäuden je nach Gebäu­de­ klasse, die in Deutschland in der derzeit gültigen Musterbauordnung (MBO) [2] fest­ gelegt sind (Abb. C 1.2). Der Bau von Einfamilienhäusern (Gebäude­ klasse 1) ist nach MBO ohne Feuerwider­ standsdauer möglich, als Mindestanforde­ rung an die Brennbarkeit gilt für alle Bau­ stoffe „normal entflammbar”. In der Gebäudeklasse 2 (Reihenhäuser / Zweifamilienhäuser) besteht bereits eine Anforderung an den Feuerwiderstand von 30 Minuten. Auch für die Gebäudeklasse 3 (mehrge­ schossige Gebäude geringer Höhe mit belie­ biger Nutzung) reichen noch 30 Minuten Feuerwiderstand aus, da insbesondere von einer unverzüglichen Rettung der Nutzer durch die begrenzte Gebäudehöhe aus­zu­ gehen ist. Die Begrenzung der Höhe des Geschoss­­fußbodens auf 7 m über der mittle­ ren Höhe des festgelegten Gelände­niveaus resultiert dabei aus den verfügbaren Steck­ leitern der Feuerwehr, die eine einfache Anleiterung bis zu einer Brüstungshöhe von ca. 8 m erlauben. Bei höheren Gebäuden sind für die Sicher­ stellung des sogenannten zweiten Rettungs­ wegs Steckleitern nicht mehr ausreichend. Hier muss die Feuerwehr auf Drehleitern oder Hubrettungsgeräte zurückgreifen, wenn kein ortsfester zweiter Rettungsweg, z. B. ein Laubengang mit zwei Treppenabgängen, zur Verfügung steht. Ohne diesen alterna­ tiven baulichen Rettungsweg kann nur eine geringere Anzahl an Per­sonen in einem angemessenen Zeitraum ge­­rettet werden, die Zeitdauer für die Feuerwehr erhöht sich wesentlich. Daher sind in der Gebäude­ klasse 4 (Höhe des obersten Geschoss­ fußbodens ≤ 13 m) und in der Gebäude­ klasse 5 (Höhe des obersten Geschossfuß­ bodens ≤ 22 m) längere Feuerwiderstands­ dauern von 60 bzw. 90 Minuten erforder­ lich, auch weil mit zunehmender Höhe die Lösch­arbeiten grundsätzlich erschwert sind. Für Gebäude mit noch größeren Gebäude­

Gebäudeklasse

Geschossanzahl ca.

Höhe des obersten Geschoss­ fußbodens über mittlerer, festgelegter Geländehöhe

>8

> 22 m

Hochhaus

Bezeichnung

Hochhaus

8 5

7

≤ 22 m

6 5

4

Gebäude mittlere Höhe

≤ 13 m

4 3

1 bis 3

2

≤7m

Gebäude geringer Höhe

1 C 1.2 bauaufsichtliche ­Benennung

Zusatzanforderungen kein Rauch

nicht brennend abtropfend

europäische Klasse nach DIN EN 13 501 Bauprodukte außer Rohrdämmstoffe und Bodenbeläge

lineare Rohr­­ dämmstoffe

Bodenbeläge

‡

‡

A 1

A 1L

A 1fl

‡

‡

A 2-s1,d0

A 2L-s1,d0

A 2fl-s1,d0

‡

‡

B-s1,d0 C-s1,d0

BL-s1,d0 CL-s1,d0

A 2-s2,d0 A 2-s3,d0 B-s2,d0 B-s3,d0 C-s2,d0 C-s3,d0

A 2L-s2,d0 A 2L-s3,d0 BL-s2,d0 BL-s3,d0 CL-s2,d0 CL-s3,d0

A 2-s1,d1 A 2-s1,d2 B-s1,d1 B-s1,d2 C-s1,d1 C-s1,d2

A 2L-s1,d1 A 2L-s1,d2 BL-s1,d1 BL-s1,d2 CL-s1,d1 CL-s1,d2

A 2-s3,d2 B-s3,d2 C-s3,d2

A 2L-s3,d2 BL-s3,d2 CL-s3,d2

D-s1,d0 D-s2,d0 D-s3,d0 E

DL-s1,d0 DL-s2,d0 DL-s3,d0 EL

normal entflammbare Baustoffe

D-s1,d1 D-s2,d1 D-s3,d1 D-s1,d2 D-s2,d2 D-s3,d2 E

DL-s1,d1 DL-s2,d1 DL-s3,d1 DL-s1,d2 DL-s2,d2 DL-s3,d2 EL

A 2fl-s2 Bfl-s2 Cfl-s2 Dfl-s1 Dfl-s2 Efl

leicht entflammbare Baustoffe

F

FL

Ffl

nicht brennbare Baustoffe

‡

schwer entflammbare Baustoffe ‡

‡

Bfl-s1 Cfl-s1

‡ = trifft zu

s (smoke) = Rauchentwicklung; d (droplets) = brennendes Abtropfen/Abfallen; fl (floorings) = Bodenbeläge L (Linear pipe thermal insulation products) = lineare Rohrdämmstoffe

C 1.3

nichttra­ gende Innen­ wände

nichttra­ gende ­Außenwände

Doppel­ böden

selbststän­ dige Unter­ decken

REI 30

EI 30

E 30 (i → o) und E 30-ef (i → o)

REI 30

EI 30 (a ↔ b)

R 60

REI 60

EI 60

E 60 (i → o) und E 60-ef (i → o)

EI 60 (a ↔ b)

feuerbeständig

R 90

REI 90

EI 90

E 90 (i → o) und E 90-ef (i → o)

EI 90 (a ↔ b)

Feuerwiderstands­ fähigkeit 120 Min.

R 120

REI 120

–

–

_

Brandwand

–

REI 90-M

EI 90-M

–

–

bauaufsichtliche ­Anforderung

tragende Bauteile ohne Raum­ abschluss 1)

mit Raum­­ abschluss 1)

feuerhemmend

R 30

hochfeuer­ hemmend

 Für die mit reaktiven Brandschutzsystemen beschichteten Stahlbauteile ist die Angabe IncSlow gemäß DIN EN 13 501-2 zusätzlich erforderlich. i → o (in → out) = von innen nach außen; a ↔ b (above ↔ below) = oben ↔ unten

1)

C 1.4

80

Brandverhalten der nicht brennbaren Bauteile bzw. der Konstruktion

baurechtliche Benennung

Berücksichtigung benachbarter, angrenzender Baustoffe

feuerhemmend

Prüfnorm

DIN EN 13 501-1  Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten – Brandverhalten von Bauprodukten

DIN EN 13 501-2  Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten – Feuerwiderstandsprüfungen

Temperatur

Brandverhalten der brennbaren Bauteile bzw. der Konstruktion

      

REI 30

Brandentstehung

Brandentwicklung

schematischer Brandverlauf

feuerbeständig

REI 90

Vollbrand

Abkühlung

Feuerübersprung (flashover)

Brandbeginn (Zündung)

30 min

90 min Zeit

Risiken

Entflammbarkeit

Flammenausbreitung an Oberflächen

Baustoffe: W  ärmeentwicklung, Rauch und Toxität Bauteile:  Tragfähigkeit (R), Raumabschluss (E; Flammendurch­ gang, Restfestigkeit) und Wärmedurchgang (I) C 1.5

höhen (Hochhäuser mit dem obersten Geschossfußboden über 22 m) tritt eine ­weitere Leistungsanforderung hinzu: Da die Feuerwehr unter Umständen keine Möglich­ keiten für einen wirksamen Löschangriff oberhalb dieser Höhe hat, sollten die Kon­ struktionen dieser Gebäude in der Lage sein, ohne Einsturz des Tragwerks ein voll­stän­di­ ges Ausbrennen des Gebäudes zu überdau­ ern. Die entsprechende Sonderbauvorschrift fordert daher für Hochhäuser einen Feu­er­ widerstand von mindestens 90 Minuten und die Verwendung nicht brennbarer Kon­struk­ tionswerkstoffe, damit die Bauteile nach der Abkühlphase noch dauerhaft tragfähig blei­ ben [3]. Der Zeitraum von 90 Minuten ergibt sich dabei aus einer mittleren Brandlast in Wohn- und Büronutzungen von 600 bis 750 MJ/m2, die bei einem voll ventilierten Brand in der Regel nach 90 Minuten ver­ braucht ist, d. h. die Temperatur im Brand­ raum sinkt danach in der Abkühlphase rela­ tiv schnell wieder unter ca. 200 °C (Abb. C 1.5). Brennbarkeit und Feuerwiderstand Es ist unbedingt notwendig, zwischen der Brennbarkeit der Baustoffe (durch die Bau­ stoffklassen definiert) und dem Feuerwider­ stand der Bauteile (durch die Feuerwider­ standsklassen der Bauteile definiert) zu unterscheiden.

Die Brennbarkeit der Baustoffe beeinflusst im Wesentlichen die Ausbreitung eines Brands unmittelbar nach der Entstehung und während der Brandentwicklung. Die Baustoffe werden nach DIN 4102 in die Baustoffklassen nicht brennbar (A 1 und A 2) und brennbar (B 1 bis B  3) eingeteilt; DIN EN 13 501 sieht sieben Euroklassen vor (A1, A 2, B, C, D, E, F) sowie die weiteren Klas­ sen s1, s2 und s3 für Rauchentwicklung (s = smoke), für brennendes Abtropfen / Abfallen (d = droplets) die Klassen d 0, d1 und d 2 sowie besonde­­re Klassen für Boden­ beläge (fl = floorings) (Abb. C 1.3, S. 79). Der Feuerwiderstand eines Bauteils be­­ schreibt sein Vermögen, standsicher zu ­bleiben (Kriteri­­um R) sowie bei raumab­ schließenden Bauteilen den Durchgang von Rauchgasen (Kriterium E) und den Durch­ gang von Wärme (Kriterium I) für die gefor­ derte Feuerwiderstandsdauer zu verhin­ dern. Entsprechend ihrer Feuerwiderstands­ dauer (in 30-Minuten-Schritten ange­geben) werden Bauteile in Feuerwiderstandsklas­ sen eingeteilt, denen die bauaufsichtlichen Begriffe „feuerhemmend”, „hochfeuerhem­ mend” und „feuerbeständig” zugeordnet sind (Abb. C 1.4, S. 79). Tragende Bauteile können gleichzeitig raumabschließend sein, wie z. B. Wohnungstrennwände (REI), wäh­ rend einzelne Stützen nur bezüglich ihrer Stand­sicherheit zu bemessen sind (R). Die

Gesetzmäßigkeiten der Brandentwicklung und die Zuordnung der vorgenannten Anfor­ derungen zeigt Abb. C 1.5. Die Brennbarkeit eines Baustoffs und der Feuerwiderstand eines Bauteils haben direkt nichts miteinander zu tun. Einige Beispiele: • Eine Stahlstütze (Baustoffklasse A – nicht brennbar), die weder durch eine Brand­ schutz­bekleidung noch durch einen Brandschutz­anstrich geschützt wird, ver­ liert im Regelfall spätestens nach 30 Minu­ ten ihre Tragfähigkeit. Eine Stütze aus Brettschichtholz hingegen brennt zwar an ihren Außenseiten ab, kann aber auf mehr als 90 Minuten Standsicherheit im Brand­ fall ohne zusätzliche Schutzbekleidungen oder -anstriche bemessen werden. • Eine Glasscheibe ist nicht brennbar, lässt aber einen nahezu sofortigen Wärmedurch­ gang zu. Eine 30 mm dicke Platte aus Holzweichfasern brennt zwar, behindert aber den Wärmedurchgang wesentlich und führt frühestens nach ca. 15 Minuten zu einer Temperaturerhöhung auf der feuerabgewandten Seite. Eine wesentliche Rolle spielt die Brennbar­ keit allerdings in der Brandentstehungs­ phase und hinsichtlich der Weiterleitung eines Brands. Daraus folgen in den prä­ skriptiven Bauordnungen Anforderungen an die Nichtbrennbarkeit von Oberflächen in

S C H UTZFUNK TIONEN

81

C 1.5 Brandentwicklungsdiagramm mit Eintrag des ­Einflusses von Baustoffen und Bauteilen C 1.6 Querschnitt Vollholzbalken nach Brandbean­ spruchung. Im Gegensatz zur eindimensionalen Abbrandrate ß0, die die Abbrandtiefe in der Mitte eines Holzquerschnitts abbildet, berücksichtigt die n ­ ominelle Abbrandrate ßn Eckausrundungen beim Abbrennen des Querschnitts und Risse im Holz. C 1.7 Abbrandverhalten unterschiedlicher Holzbau­ stoffe nach DIN EN 1995-1-2 C 1.6

Fluchtwegen (z. B. in notwendigen Treppen­ räumen und Fluren) oder die Vorgabe, schwer entflammbare Baustoffe für Fassa­ denbekleidungen zu verwenden, um die vorgenannten generellen Leistungsanforde­ rungen zu erfüllen. Neuere Forschungen [4] bestätigen zudem den Einfluss sichtbarer Holzbauteile auf die Brand­entwicklung, sodass hier insbesondere im mehrgeschos­ sigen Wohnungsbau Beschränkungen erfor­ derlich sind und sich in den Regelwerken niederschlagen, z. B. in der neuen MusterHolzbaurichtlinie (MHolzBauRL). [5] Leistungsvermögen des Holzbaus Da bei einem Holzbau ein gleichwertiges Si­cherheitsniveau gewährleistet sein muss, ist es erforderlich, eine realistische Beurtei­ lung des Brandverhaltens von Holz und Holz­ konstruktionen vorzunehmen und unabhän­ gig von der Brennbarkeit die im Brandfall durchaus positiven Eigenschaften des Mate­ rials zu nutzen. Die grundlegenden Leis­ tungsanforderungen (siehe S. 78f.) an alle Konstruk­tionen im Brandfall sind durch die Holzbauweisen gleichermaßen zu erfüllen. Da es oft der Wunsch von Planern, Bauher­ ren und Nutzern ist, in Holzgebäuden das Holz auch (zumindest in Teilbereichen) sichtbar zu belassen, muss die Brennbar­ keit des Werkstoffs in besonderem Maße berücksichtigt werden. Das Brandverhalten von Holzbauteilen wird durch das Verhältnis von Oberfläche zu Querschnitt und durch die Rohdichte der Hölzer sehr stark beeinflusst. Je größer die Rohdichte eines Holzes, umso geringer ist seine Abbrand­r­ate, d. h. der Abbrand in mm /min bei Einwirkung eines Brands (Abb. C 1.7). Das abbrennende Holz trägt zur Brandlast im Raum bei, die sich auf der feuerzugewandten Seite bildende Holz­ kohleschicht schützt aber gleichzeitig den ­inneren Bereich. Die nominelle Abbrand­ rate ßn berücksichtigt den erhöhten Eck­ abbrand (Abb. C 1.6). Da zudem die Wär­ meleitzahl des Holzes relativ gering ist

Material

eindimensionale Abbrandrate ß0 [mm/min]

nominelle Abbrandrate ßn [mm/min]

Nadelholz und Buche 0,7 0,65 Brettschichtholz mit einer charakteristischen Rohdichte von ≥ 290 kg/m3 0,8 0,65 Vollholz mit einer charakteristischen Rohdichte von ≥ 290 kg/m3 Laubholz Vollholz oder Brettschichtholz (BSH) mit einer charakteristischen Roh­ 0,65 0,7 dichte von ≥ 290 kg/m3 Vollholz oder BSH mit einer charakteristischen Rohdichte von ≥ 450 kg/m3 0,50 0,55 Furnierschichtholz 0,65 0,7 mit einer charakteristischen Rohdichte von ≥ 480 kg/m3 Platten 0,9 1) Holzbekleidungen Sperrholz 1,0 1) Holzwerkstoffplatten außer Sperrholz 0,9 1) 1)  Die Werte gelten für eine charakteristische Rohdichte von 450 kg/m3 und eine Werkstoffdicke von 20 mm. C 1.7

(l ≤ 0,13 – 0,17 W/mK) bleibt der innere, unver­sehrte Bereich kühl und damit tragfä­ hig. Durch eine Erhöhung der Bauteildicken gegenüber den statisch erforderlichen Abmessungen lässt sich somit eine Brand­ schutzbekleidung aus Holz erzeugen. Die massiven Holzbauteile haben zudem den Vorteil, dass ein Brand nicht in Hohlräume eindringen kann, in denen er sich unkont­ rolliert und für die Feuerwehr nahezu un­­ erreichbar ausbreiten könnte. Massive Holzbauteile selbst sind gut löschbar, Nach­ zündungen treten nicht auf. Daher ist es durchaus möglich und wird in vielen Fäl­ len realisiert, mas­sive und sichtbare Holz­ bauteile mit einem Feuerwiderstand von 90 Minuten (REI 90) in Gebäuden bis zur Hochhausgrenze einzusetzen, auch in Trep­ penraumwänden als Brandwandersatzwand (REI 90-M; siehe „Verwaltungsgebäude in Aalen”, S. 237ff.). Daher sind in der Brandschutzplanung beim Bauen mit Holz u. a. folgende Kriterien besonders zu beachten: • Durch die Beplankung mit nicht brennba­ ren Bekleidungen müssen insbesondere die notwendigen Flure und Treppenräume brandlastfrei gehalten werden. • Brandschutzbekleidungen mit definierter Schutzzeit (Kapselkriterium, z. B. K 230 oder K 260) begrenzen die Temperatur auf der feuerabgewandten Seite im angege­

benen Zeitraum auf T ≤ 300 °C und ver­ hindern damit ein Mitbrennen des Holzes, also einen Beitrag zur Brandlast. Die Kap­ selbekleidungen sollen zudem bei Tafel­ bauteilen mit gedämmten oder unge­ dämmten Hohlräumen ein Eindringen des Brands in die Konstruktion unter­binden. • Der Anteil an unbekleideten Holzoberflä­ chen in Räumen ist zu begrenzen, um die Brandlasterhöhung durch die Holzbauteile gering zu halten. Hier gelten folgende Faustregeln zur Begrenzung der immobi­ len Brandlast: Handelt es sich bei der Decke um ein sichtbares Massivholzbau­ teil, dann sollten die Wände nicht brenn­ bar bekleidet werden. Alternativ können 25 % der Wandoberflächen aus sicht­ barem Massivholz sein, wenn die Decke nicht brennbar bekleidet ist. Zusätzliche einzelne, unbekleidete Stützen oder Unterzüge sind vertretbar. Die dem Feuer ausgesetzte Oberfläche sollte aber ins­ gesamt nicht mehr als 40 % der Wand­ oberfläche betragen bzw. im Fall einer sichtbaren Holzdecke die beflammte Flä­ che nicht um mehr als 25 % der Decken­ fläche erhöhen. Bei den üblichen Estrich­ konstruktionen mit nicht brennbaren Estri­ chen aus Zement oder Gips bleibt der Fußbodenbelag bei den Berechnungen unberücksichtigt, er zählt zur mobilen Brandlast.

82

• Einzelne sichtbare und massive Holzbau­ teile (z. B. eine frei stehende BSH­Stütze) bei ansonsten nicht brennbaren Oberflä­ chen tragen nur sehr unwesentlich zum Brandverlauf in einem Brandraum bei. • Schachtführungen und Schottungen von Durchdringungen durch Anlagen der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) sind vorab vollständig zu planen. Hier hat es sich im Holzbau bewährt, ge­ schossweise innerhalb der Schächte in den Decken zu schotten und für jeden Brandabschnitt eigene Schächte anzu­ ordnen (siehe „Schachttyp B”, S. 140f.). Dies erlaubt dann innerhalb der Geschos­ se eine freie Leitungsführung. Außerdem ist es möglich, die Deckenbereiche in den Schächten auszubetonieren und dort auf die üblichen zugelassenen Schott­ systeme für die Leitungen der TGA zu­ rückzugreifen. Spezielle Lösungen von Schottsystemen für den Holzbau sind zunehmend verfügbar, bei der Anwen­ dung müssen die jeweiligen bauaufsicht­ lichen Verwendbarkeitsnachweise, allge­

meines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abP) oder allgemeine Bauartgenehmi­ gung (aBG), beachtet werden. Zudem sind Übertragungsregeln für Schott­ systeme in Massivbauteilen veröffentlicht worden und bereits als gleichwertige Lösungen durch die Bauaufsichten aner­ kannt [6]. • Eine besondere Planung und konstruktive Ausführung der Fassade ist dann erfor­ derlich, wenn ab der Gebäudeklasse 4 eine normal entflammbare Holzfassade zum Einsatz kommen soll. Regeln dazu sind beispielsweise in der neuen Muster­ Holzbaurichtlinie (MHolzBauRL) [7] oder in weiteren Quellen [8] angegeben. • Wird an der Grenze zwischen Gebäuden geringer Höhe (OK Fertigfußboden ≤ 7 m über mittlerer Geländehöhe) und der Gebäudeklasse 4 gebaut, lohnt es sich intensiv zu prüfen, ob sich die Höhe von Gebäuden geringer Höhe einhalten lässt. In diesem Fall können alle tragenden und raumabschließenden Regelbauteile nur feuerhemmend, also mit der Feuerwider­

standsklasse REI 30, ausgeführt werden. Sichtbare Oberflächen und Holzfassaden sind nach den Bauordnungen zulässig. Wie bei der Beschränkung der Größe der Nutzungseinheiten ist die Grenze von 7 m zwingend einzuhalten, selbst eine gering­ fügige Überschreitung dieser Gebäude­ höhe führt zur Einstufung in die nächst­ höhere Gebäudeklasse. • Kastenkonstruktionen oder andere Kon­ struktionen mit Hohlräumen sollten nur bei Gebäuden geringer Höhe in sichtbaren Ausführungen eingesetzt werden, da in diesen Bereichen die Gefahr einer nur schwer zu kontrollierenden Brandausbrei­ tung besteht. Bei höheren Gebäuden sind brandschutztechnisch wirksame Beklei­ dungen zu verwenden. • Kommen in Gebäuden ab mittlerer Höhe (> 7 m OK Fertigfußboden) sichtbare Flächenbauteile (Decke, Wand) aus Holz zum Einsatz, ist insbesondere die Ver­ wendung von Holz­Beton­Verbunddecken zu prüfen. Dadurch lässt sich in den Geschossen eine „durchgehende nicht Brandwand F 90­A+M feuerbeständig F 90­A F 90­B+K260 F 90­B+K260 (von oben) mit sichtbaren Decken­ untersichten in Holz feuerhemmend F 30­B; bei nichttragenden Außenwänden W 30­B feuerhemmend F 30­A Wärmedämmverbund­ system (Baustoffklasse A) Wärmedämmverbund­ system (Baustoffklasse B 1) hinterlüftete Holz­ außenwandbekleidung (Baustoffklasse B 2) Tür dT Tür RS

Zugang erster Rettungsweg zweiter Rettungs­ weg durch „anlei­ terbare Stelle“ mit Drehleiter

notwendiger Flur

zweiter Rettungs­ weg durch „anlei­ terbare Stelle“ mit tragbarer Leiter

Aufzugsschacht

Rauchwarnmelder

Tür T30 notwendiger Treppenraum

C 1.8

S C H UTZFUNK TIONEN

83

C 1.8  Beispiel Brandschutzplanung, Treppenhaus­ erschließung über Laubengang, achtgeschos­ siges Holzhaus H 8, Bad Aibling (DE) 2011, Schankula Architekten C 1.9  Vorteil einer Sprinkleranlage, sichtbare Trep­ penkonstruktion aus Brettsperrholz, Library at the Dock, Melbourne (AUS) 2014, Clare Design and Hayball C 1.10 offene Holzkonstruktion und offene Grundrisse mit hohen Brandlasten durch Sprinklerung, Library at the Dock, Melbourne C 1.9

brennbare Schicht” einfach realisieren. Sie dient der Begrenzung der Brand- und Rauchausbreitung und wird in einigen Bauordnungen gefordert. • Besonders interessante Fragestellungen ergeben sich, wenn bei ein- oder zwei­ geschossigen Aufstockungen in Holz­ bauweise zur Nachverdichtung in inner­ städ­tischen Bereichen eine Veränderung der Gebäudeklasse eintritt, also z. B. ein Gebäude der Gebäudeklasse 4 dadurch in die Gebäudeklasse 5 fällt. Nach derzeit gängiger Auffassung ist dann der Neu­ bauteil nach aktueller Bauordnung zu beurteilen, der Bestand genießt im Regel­ fall Bestandsschutz. Der Feuerwiderstand der Bauteile muss also nicht erhöht wer­ den. Allerdings sollten die Regeln für die Ausstattung der Treppenräume (z. B. dicht- und selbstschließende Wohnungs­ türen) durch Nachrüstung eingehalten werden. Dafür lassen sich im Gegenzug Erleichterungen bei der Konstruktion der Treppenraumwände erreichen, um diese auch in Holzbauweise realisieren zu kön­ nen. Die Bauaufsicht der Stadt Frankfurt hat dazu eine sinnvolle Anleitung zur Ver­ fügung gestellt [9].

wände her­gestellt werden müssen. Noch wichtiger ist die Ausbildung möglichst kleiner Rauchabschnitte, z. B. durch Rauchschutztüren in F ­ luren. Im Brandfall ist die Gefährdung durch Rauch wesent­ lich größer als durch eine direkte Brand­ einwirkung. Idealerweise sollten daher bei­ spielsweise im Büro- oder Schulbau immer zwei unabhängige Rauchabschnitte als Fluchtweg erreichbar sein. Bei Bereitstel­ lung entsprechender Rettungswege reicht meist eine Beschränkung der (Rauch-) Schutzzeiten auf 30 Minuten aus. • Die notwendigen Treppenräume sind von Brandlast freizuhalten. Sie dienen nicht nur als Rettungsweg für die Bewoh­ ner, sondern auch als Angriffs- und Rück­ zugsraum der Feuerwehr. Auf ihre brand­ schutztechnisch sichere Ausbildung muss Verlass sein, hier gibt es keinen Verhand­ lungsspielraum. • Eine ausreichende Ausstattung mit Brand­ meldern (in Wohnungen inzwischen ohne­ hin Pflicht) und ausreichende Feuerlösch­ mittel zur Selbsthilfe.

• Eine intensive Überprüfung / Qualitäts­ sicherung aller Brandschutzmaßnahmen, insbesondere der korrekte Einbau von Abschottungen und Anlagen des techni­ schen Brandschutzes. Der Einbau sollte daher so weit wie möglich bereits in der Vorferti­gungs­phase stattfinden, da im Zuge einer industriellen Fertigung die Fehlerquote deutlich geringer ausfällt und sich eine Überwachung wesentlich einfa­ cher gestaltet. Die Zusammenfassung aller Punkte erfolgt in einem Brandschutzkonzept, das eine Gesamt­beschreibung des brandschutztech­ nischen Sicherheitskonzepts beinhaltet und – sofern erforderlich – die Abweichungen von den Bauordnungen begründet. Solche Abweichungen sind im Holzbau im Regel­ fall erforderlich, wenn über der Hochhaus­ grenze gebaut werden soll. Hier ist die Feu­ erwiderstandsklasse „feuerbeständig” und aus nicht brennbaren Baustoffen vorgese­ hen. Durch die Änderungen vieler Landes­ bauordnungen und der Musterbauordnung

Folgende Aspekte des Brandschutzes gel­ ten für Holzbauwerke ebenso wie für alle anderen Bauweisen: • klare und eindeutige Rettungswegführung • Wenn möglich Bereitstellung eines zwei­ ten ortsfesten Rettungswegs, insbeson­ dere wenn mit einer erhöhten Anzahl von Personen zu rechnen ist (z. B. größerer Konferenzraum). Die Rettungsmöglich­ keit der Feuerwehr über Drehleitern be­schränkt sich im Regelfall auf nur ca. zwölf Personen je ausfallendem ersten Rettungsweg. • Eindeutige Ausbildung von Brand- und Rauchabschnitten: Diese ist durch die Bauordnung klar vorgegeben und meist aufwendig umzusetzen, da Brandwände, Brand­wandersatzwände oder Trenn­ C 1.10

84

C

B

A 1

2

3

4

5

C 1.11

ist inzwischen der Holzbau bis zur Hoch­ hausgrenze unter Beachtung der MusterHolzbaurichtlinie (MHolzBauRL) meist gere­ gelt möglich geworden [10]. Die Holzbau­ teile müssen dann die Anforderungen „an Stelle hochfeuerhemmend” oder „an Stelle feuerbeständig” erfüllen. Abweichungen sind somit nur noch in Sonderfällen erforder­ lich. Unter Beachtung der genannten Punkte lassen sich auch in solchen Fällen meist sinnvolle Lösungen finden. Kompensatio­ nen durch intensivierte Brandmeldeein­ richtungen, Treppenräume in der Bauart von Sicherheitstreppenräumen (Zugang ins Freie oder freigestellte Treppenanlagen; siehe Abb. C 1.8, S. 82 und „Wohn- und Geschäftshaus in Berlin”, S. 194ff.), zweite ortsfeste Rettungswege, verkleinerte Rauch­ abschnitte oder Ähnliches reichen meist aus, um gegebenenfalls erforderliche Abweichungen zu begründen. Im Fall von Hochhäusern ist üblicherweise eine zusätz­ liche Sprinklerung erforderlich. Sprinkler Unüblich in den deutschsprachigen Län­ dern, sehr wohl gebräuchlich aber in Nord­ amerika, Australien oder den nordischen Ländern, ist der Einsatz von Sprinkleranla­ gen im Wohnungs- und Bürobau bis zur Hochhausgrenze. Dies liegt zum einen daran, dass es bisher keine für diese Nut­ zungen angepassten Sprinkler­anlagen mit reduziertem Aufwand (z. B. Wasserversor­ gung durch Trinkwassernetz) gegenüber einer Vollsprinklerung (unabhängige Sprink­ lerung durch Wasserreservoir) gibt, wie ­beispielsweise die „home fire sprinkler” für Wohnbauten in den USA und Kanada. Zum anderen wird ein Sprinkler in Mitteleuropa nicht wie in Nordamerika oder den nordi­ schen Ländern als Sicherheitsgewinn und damit als positives Ausstattungsmerkmal wahrgenommen, sondern nur als teure Investition. Außerdem ist das Risiko unge­ wollter Auslösung ein Thema. Langjährige Erfahrungen in Skan­dinavien oder im außer­

europäischen Ausland haben jedoch gezeigt, dass dies überhaupt kein Pro­blem darstellt. Da sich Sprinkleranlagen als tech­ nische Ausrüstung in Mitteleuropa nicht so etabliert haben, führt ihr Einsatz nicht automatisch zur Reduktion des erforderli­ chen Feuerwiderstands oder von brand­ schutztechnischen Bekleidungen (und damit zu geringeren Investitionskosten der Brand­schutz­beklei­dung). Wohnungsunter­ nehmen und Betriebe scheuen zudem die laufenden Wartungskosten, was wiederum für andere Länder kein Problem ist. Brandschutztechnische Anstriche Es empfiehlt sich, auf brandschutztechni­ sche Anstriche oder Imprägnierungen des Holzes zu verzichten. Im Außenbereich besteht ohnehin das Problem, dass bisher keine dauerhaft witterungsbeständigen Pro­ dukte zur Änderung der Baustoffklasse (von normal zu schwer entflammbar) zur Verfü­ gung stehen. Im Innenbereich sind für Holz normalerweise keine Brandschutz­eigen­ schaften verändernden Anstriche erforder­ lich – hier sollten stattdessen besser mas­ sive, robuste Konstruktionen zum Einsatz kommen. Alle Anstriche haben zudem den Nachteil, dass sie die späteren Recycling­ eigenschaften beeinflussen. Darüber hinaus sollte man ihre Auswirkungen auf die Innen­ raumluft sorgfältig prüfen. Daher gilt wie beim Holzschutz (S. 89ff.) die Regel: kon­ struktive vor chemischen Maßnahmen. Konstruktive Maßnahmen Zu den konstruktiven Maßnahmen können nicht brennbare Schichten gezählt werden, die als Zwischenlagen in massiven Holzbau­ teilen wie Brettsperrholz eingebaut sind und die darunterliegenden Schichten vor einer Entzündung schützen. Erste Entwicklungen wurden bereits getestet und kamen in Ein­ zelfällen zur Anwendung. In Forschungsvor­ haben wird künftig auch das Selbstlöschver­ halten insbesondere von massiven Holzkon­ struktionen weiter zu untersuchen sein [11].

1 optional Bestand 2 Holzträger, z. B. Doppel-T-Träger 3 Holzwerkstoff- oder Gipsbauplatte 4 Witterungsschutz: Bekleidung mit Be- oder Hinter­lüftung oder WDVS 5 Dämmstoff A Fassade: Baustoffklasse nach LBO (B 1 oder B 2) B Fassadenelement: EI wie nichttragende Außenwand (EI 30 / W 30) C tragende Konstruktion im Neubau oder Bestand: REI entsprechend Gebäude­ klasse (REI 30 – 90)

C 1.12

Konstruktive Maßnahmen an der Fassade Unproblematisch bei einem Holzbau ist die Verwendung einer nicht brennbaren Fas­ sade, wenn auf der Konstruktion darunter eine durchgehende, ebenfalls nicht brenn­ bare Ebene angeordnet wird, z. B. eine 15 mm dicke Gipsbauplatte. Abb. C 1.11 zeigt beispielsweise einen zehngeschossi­ gen Holzbau in Melbourne mit Aluminium­ blechfassade. Häufig lautet der Bauherren­ wunsch aber, an einem Holzbau unterhalb der Hochhausgrenze auch eine Holzfas­ sade zu zeigen. Dazu muss sichergestellt sein, dass keine selbstständige Brandwei­ terleitung außerhalb des Primärbrandbe­ reichs erfolgt und vor Eintreffen der Feuer­ wehr nicht mehr als zwei Geschosse ober­ halb des Brandherds von der Flammenaus­ breitung betroffen sind. Präskriptiv sollte dies durch schwer entflammbare Baustoffe für die Fassadenbekleidung sichergestellt werden. Die Anforderungen lassen sich aber auch mit einer normal entflammbaren Holzbekleidung durch geprüfte Konstruk­ tionen lösen (siehe „Verwaltungsgebäude in Aalen”, S. 237ff.). Die wesentliche konstruktive Maßnahme be­­ steht in der geschossweisen Unterbrechung der Be- oder Hinterlüftung der Fassade, um eine Kaminwirkung zu unterbinden. Dies ist bauphysikalisch unbedenklich, wie eine Reihe von Forschungsvorhaben, die u. a. in die Normenreihe DIN 68 800 eingeflossen sind, gezeigt haben. Dabei konnte nach­ gewiesen werden, dass eine Belüftung (nur eine Öffnung an der Unterseite, oben geschlossen) zum Ausgleich des Feuchte­ haushalts vollständig ausreicht (siehe „Feuchteschutz”, S. 85ff. und DIN 68 800-2, Abs. 5.2.1.2). Das brandschutztechnische Verhalten unter­ schiedlicher Fassadenbekleidungen wurde in den deutschsprachigen Ländern in den letzten zehn Jahren intensiv erforscht und eine Zusammenfassung der Regeln 2014 publiziert [12]. Damit konnte eine gleichwer­ tige Lösung in Bezug auf die Anforderung

S C H UTZFUNK TIONEN

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C 1.11 Brettsperrholzkonstruktion mit Aluminiumblech­ fassade, Wohnhochhaus Forte, Melbourne (AUS) 2012, Andrew Nieland und Lend Lease Australia C 1.12 brandschutztechnische Anforderungen und ­Abgrenzung nichttragender Außenwände zur Fassadenbekleidung, auch bei Sanierung von Bestandsbauten

schwer entflammbar nachgewiesen werden. Bei Fassadenbauteilen, also nichttragen­ den Außenwänden, ist besonders auf den Unterschied der brandschutztechnischen Anforderungen zu achten (Abb. C 1.12). Das Bauteil selbst muss bis zur Hochhaus­ grenze feuerhemmend ausgebildet sein, eine Anforderung, die nahezu systemimma­ nent zu erreichen ist. Bei Gebäuden gerin­ ger Höhe muss die zugehörige Außenwand­ bekleidung normal entflamm­bar ausgeführt werden, sodass hier jede Art der Holzbe­ kleidung möglich ist. Ab Gebäuden mitt­lerer Höhe besteht an die Außenwandbekleidung die Anforderung schwer entflammbar, Holz­ bekleidungen lassen sich also wie zu­­vor beschrieben nur bei Nachweis der Gleich­ wertigkeit zu schwer entflammbaren Fassa­ denbekleidungen verwenden. Die Außen­ beplankung des Holzbauelements selbst ist dann nicht brennbar auszubilden, bei­ spielsweise durch eine 15 mm dicke Gips­ faserplatte. Die Anforderungen an Fassadenelemente, die bei der Sanierung von Bestandsbauten zum Einsatz kommen, entsprechen den Anforderungen an nichttragende Außen­ wände, wenn sie nicht der Weiterleitung von z. B. Dachlasten dienen (siehe „Wohnge­ bäudesanierung in Augsburg”, S. 228ff.). Nachweisführung zur baurechtlichen ­Verwendbarkeit von Bauprodukten /-arten Im Bereich des Brandschutzes ist ebenfalls ein besonderes Augenmerk auf die Nach­ weisführung zur baurechtlichen Verwendbar­ keit der Bauprodukte und Bauarten zu legen. Der Nach­weis der Brennbarkeit von Baupro­ dukten kann über die Bauproduktnormen erfolgen, bei­spiels­weise ist Bauholz ab einer Dicke von 22 mm und einer Rohdichte von 350 kg/m3 als normal entflammbar klassifi­ ziert (DIN EN 14 081-1, Abs. 5.3). Bei nicht in der Norm erfassten Bauprodukten sind Klassifizierungen auf der Grundlage von Prüfungen nach DIN EN 13 501-1 vorzuneh­ men und entsprechend baurechtlich ver­

wendbare Nachweise auszustellen (in Deutschland allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse – abP). Der Nachweis des Feuerwiderstands von Bauteilen des Tragwerks und Bauarten kann entwe­der durch Berechnung nach DIN EN 1995-1-2 oder ebenfalls durch Klas­ sifizierungen auf der Grundlage von Prüfun­ gen nach DIN EN 13 501-1 erfolgen. Auch in diesem Fall werden dann entsprechende baurechtliche Verwendbarkeitsnachweise ausgestellt. Leider ist die Nachweisführung in Europa nicht einheitlich, häufig sind noch natio­ nale Sonderregeln zu beachten. Um sie für die Praxis zu erleichtern, hat die Holz­ forschung Austria das Online-Datenbank­ system dataholz.com ent­wickelt, dass mitt­ lerweile mit weiteren nationalen Partnern zu dataholz.eu [13] weiter ausgebaut worden ist. Nach Auswahl einer Region (Deutsch­ land, Österreich etc.) sind für alle dort ange­ zeigten Konstruk­tionen die erforderlichen baurechtlichen Verwendbarkeitsnachweise hinterlegt. Planer und Ausführende können die Konstruktionen so ohne weitere Nach­ weisführung einsetzen, was eine deutliche Vereinfachung darstellt. Fazit Beachtet man einige grundlegende Anfor­ derungen an den Brandschutz, ist das Bauen mit Holz zumindest bis zur Hoch­ hausgrenze in Europa unproblematisch. In vielen europäischen Ländern werden die entsprechenden baurechtlichen Anforde­ rungen laufend angepasst. Dabei gibt es durchaus Unterschiede. Während in der Schweiz und inzwischen in vielen Bundes­ ländern Österreichs und Deutschlands die zumindest teilweise Verwendung sichtbarer Holzkonstruktionen möglich ist, sind in ande­ ren Ländern Gebäude mittlerer Höhe nur mit brandschutztechnisch wirksamen Beklei­ dungen (nordische Länder, Großbritannien) und /oder Sprinkleranlagen (z. B. Finnland) erlaubt. Um Holzbauwerke mit weitgehend

sichtbaren Konstruktionen oder bestimmte Sonderbauvorhaben (z. B. Krankenhäuser) umsetzen zu können, müssen aber bis heute häufig Abweichungen von den geltenden Brandschutzverordnungen beantragt und im Brandschutzkonzept mit Kompensatio­ nen begründet werden. Ob dem Holzbau in größerem Umfang auch der Sprung über die Hochhausgrenze gelingt, ist von der Akzeptanz und Verbesserung von Sprinkler­ anlagen, der Weiterentwicklung von ökono­ misch vertretbaren brandschutztechnisch wirksamen Bekleidungen und dem Nachweis abhängig, dass auch Holztragwerke Voll­ brände ohne Löscharbeiten der Feuerwehr überstehen können. Einzelne Pilotprojekte weltweit zeigen, dass diese Möglichkeit generell besteht (z. B. das Mjøstårnet im nor­ wegischen Brumunddal von Voll Arkitekter).

Feuchteschutz Holz ist ein natürliches Material. Daher kann es, wenn die entsprechenden Voraussetzun­ gen vorliegen, durch natürliche Zersetzungs­ vorgänge abgebaut werden. Das ist die Grundlage des biologischen Kreislaufs in unseren Wäldern. Um die Abbaumechanis­ men in Gang zu setzen, ist vor allem ein im Vergleich zu in Gebäuden verbautem Holz hoher Feuchtegehalt erforderlich (siehe „Holzschutz”, S. 89ff.). Solange Holz trocken bleibt – entsprechend DIN 68 800 ist dies bei einer Holzfeuchte um von ständig ≤ 20 % der Fall – findet kein biologischer Abbau durch holzzerstörende Pilze statt. In trocke­ nem Zustand kann Holz als Konstruktions­ werkstoff mehrere Hundert Jahre alt wer­ den, wie eine Vielzahl historischer Bauten eindrucksvoll belegt. Die wesentliche Auf­ gabe beim Bauen mit Holz besteht also darin, durch geeignete Feuchteschutzmaß­ nahmen das Holz vor dauerhafter Feuchte­ erhöhung zu schützen und es im langfris­ tigen Mittel trocken zu halten. Kurzfristige Feuchteerhöhungen, z. B. an der Oberfläche

86

C 1.13 belüftete (links) und hinterlüftete (rechts) Fas­sade  /Außenwand­bekleidung C 1.14 Wasserdampftransport durch Diffusion und ­Konvektion (abgegebene Wassermenge ­innerhalb von 24 Std.) C 1.15 Wärme- und Feuchteleckagen C 1 16 Blower-Door-Test a Aufbau in der Praxis b Prinzip C 1.17 wasserdichte Deckenebene bei der Montage des viergeschossigen Holzgebäudes H 4, Miet­ raching (DE) 2010, Schankula Architekten C 1.18 Einhausung der Baustelle eines siebengeschos­ sigen Holzgebäudes, Växjö (SE) 2009, Arkitekt­ bolaget C 1.13

Material

Raum­klima

Außenklima

Lufttemperatur

20 °C

0 °C

relative Luftfeuchte

50 %

80 %

Wasserdampf­ sättigungsdruck

2337 Pa

611 Pa

Wasserdampf­ teildruck

1168 Pa

488 Pa

Diffusion Außenwandfläche 15 m2

M = 6,6 g/d

Konvektion Schlitz: 3 mm breit, 1 m lang Druckdifferenz: 3 Pa

M = 484 g/d

von Holzbekleidungen in Bädern, sind völlig unkritisch, solange ein rasches Rücktrock­ nen möglich ist. Mögliche Feuchtequellen Im Folgenden werden die im Hochbau ­auftretenden Feuchtequellen und mögliche Schutzmaßnahmen aufgezeigt.

Konvektion

Diffusion C 1.14

Wärmeleckage Wärmeleckage

außen

außen

innen

innen Feuchteleckage Fechteleckage

C 1.15

Differenzdruckmessung Tür

Ventilator

∆ p = 50 Pa ( 0,5 mbar)

. V = m 3/ h Volumenstrommessung .

Volumenstrom V n 50 = [1 /h ] Gebäudevolumen V

a

b

C 1.16

Tauwasser durch Diffusion Tauwasser kann durch Diffusion infolge eines unterschiedlichen Wasserdampfpar­ tialdrucks im Regelfall bei Außenbauteilen entstehen. Dabei handelt es sich um kleine Feuchtemengen. Durch die Regelkonstruk­ tionen des Holzbaus mit innen liegenden dampfdichteren und nach außen diffusions­ offenen Schichten ist ein Feuchteeintrag durch Diffusion meist unproblematisch, da es nicht oder nur in sehr geringen Mengen zu Tauwasserbildung kommt. Die Nach­ weise der Konstruk­tionen erfolgen nach dem sogenannten Glaserverfahren entsprechend DIN 4108-3 oder mit numerischen Simula­ tionsverfahren nach DIN EN 15 026. Zu Tau­ wassernach­weisen ist auch DIN 68 800-2, Abs. 5.2.4 heranzuziehen. Tauwasser durch Konvektion Tauwasser kann wie durch Diffusion auch durch Konvektion, d. h. aufgrund einer Durchströmung von Außenbauteilen mit Warmluft von innen nach außen, entstehen. Hat die Luft dabei genügend Zeit zum Abkühlen, fällt in großen Men­gen Tauwas­ ser an, das gegenüber Tauwasser durch Diffusion mehr als das Hundert­fache betra­ gen kann (Abb. C 1.14). Konvektion lässt sich durch eine hinrei­ chende Luftdichtheit der Konstruktion ­vermeiden, was gleichzeitig auch unge­ wollte Wärmeverluste durch Leckagen begrenzt. Man unterscheidet daher auch reine ­Wärmeleckagen und Feuchteleckagen (Abb. C 1.15). Um eine reine Wärmeleckage handelt es sich beispielsweise bei einem undichten Fensteranschluss zwischen Rah­

S C H UTZFUNK TIONEN

C 1.17

men und Laibung. Durch schnelles Durch­ strömen auf kurzer Strecke kühlt die Luft erst außerhalb der Konstruktion unter den Taupunkt ab, es entsteht ein Wärmeverlust, aber keine Durchfeuchtung der Konstruk­ tion. Bei Feuchteleckagen liegen längere Strömungswege in einer Konstruktion vor, sodass die durchströmende Luft noch in der Konstruktion unter den Taupunkt abkühlt und große Mengen Tauwasser anfallen. Die Luftdichtheit ist auch eine Grundvoraus­ setzung, um Lüftungsanlagen mit Wärme­ rückgewinnung effektiv betreiben zu können. Der Nachweis der Luftdichtheit der Gebäu­ dehülle erfolgt mit einem Blower-Door-Test, d. h. mittels Unter- und Überdruckprüfung bei 50 Pa Druckdifferenz (Abb. C 1.16). Richtig konstruierte Holzbauwerke errei­ chen problemlos Luftwechselraten von ­0,2 ≤ n50 ≤ 0,6 und erfüllen damit z. B. meist ohne Weiteres die Anforderungen an Pas­ sivhäuser. Da eine Strömung immer nur bei zwei Öff­ nungen mit geringem Strömungswiderstand entsteht, sollte die Konstruktion immer über mindestens zwei strömungsdichte Ebenen verfügen, eine möglichst unbeschädigte ­luftdichte innen und eine winddichte außen (Abb. C 3.3, S. 99). Eine weitere Erhöhung der Robustheit der Konstruktion über die doppelte Strömungssicherheit hinaus lässt sich durch den Einbau von Einblasdämmun­ gen erreichen, da diese die zu dämmenden Räume vollständig aus­füllen und somit ein hoher Strömungswiderstand herrscht. Ins­ besondere Zellulose-Einblasdämmungen haben sich hier sehr bewährt, da sie über einen hohen Strö­mungs­widerstand verfügen (Einbaudichte ca. 55 kg/m3) und gegebe­ nenfalls kurzfristig auftretende Feuchte aus Diffusionstauwasser puffern können. Feuchteleckagen Infolge von Leckagen an Zu- und Abwas­ser­ leitungen oder Armaturen, durch undichte Wasch- und Spülmaschinen, im Spritzwas­ serbereich von Bädern oder in seltenen Fäl­

len durch Fehlfunktionen von Sprinklern kann im Innenbereich von Ge­­bäuden tropf­ bares Wasser entstehen, d. h. Wasser in ­solchen Mengen, dass sich Tropfen bilden und ablaufen oder abfallen können. Da Holzkon­struktionen hier empfindlicher sind als z. B. reine Betonkon­struktionen, sollte in allen Fäl­len eine doppelte Sicherheit durch mindestens zwei unabhängige Dichtungs­ ebenen erfolgen. Hinweise zur Ausführung von Bädern im Holzbau finden sich in ver­ schiedenen Publikationen [14]. Lösungen zum Lecka­geschutz enthält det Abschnitt „Maßnahmen in Feuchträumen” (S. 142f.). Feuchteeintrag durch Schlagregen Der Feuchteeintrag durch Schlagregen nimmt insbesondere durch die immer größe­ ren Bauhöhen und die damit ver­bunde­nen Windbeanspruchungen zu (siehe „Gebäu­ detechnik – Besonderheiten im Holzbau”, S. 136ff.). In größeren Höhen wird der Regen auch horizontal oder durch Verwirbelungen von unten nach oben eingetragen. Es ist daher an allen Bauteilanschlüssen der Fas­ sade ein besonderes Sicherheitskonzept für den Schlagregenschutz erforderlich – hier sind ebenfalls mindestens zwei unabhän­ gige wasserführende Ebenen einzubauen. Besonders zu beachten ist, dass auf Glas­ flächen – anders als auf Putz oder rauen Holzoberflächen – sofort tropfbares Wasser in großen Mengen entsteht. Das Prinzip der doppelten Sicherheit zum Schlagregenschutz ist bei der Außenfassade eines Gebäudes insgesamt anzuwenden. ­Fassadensysteme aller Art sollten daher ebenfalls mindestens zwei unab­hän­gige Maß­nahmen gegen Durchfeuchtung bieten. Bei vorgehängten Fassadensystemen unter­ scheidet man hinterlüftete Systeme mit unteren und oberen Be- und Entlüftungsöff­ nungen und belüftete Systeme mit nur einer unteren Be- und Entlüftungsöffnung (Abb. C 1.13). Eine Belüftung reicht bau­physi­ka­ lisch völlig aus, um die geringen von innen durch Diffusion anfallenden Feuchtemengen

87

C 1.18

abzuführen. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei den üblichen hinterlüfteten Syste­ men keine wirklich messbaren Volumen­ ströme auftreten und belüftete Systeme durch windinduzierte Druckschwankungen ­hinreichende Luftwechsel aufweisen. Mess­ bare Unterschiede der Luftfeuchten hinter den Fassaden beider Konstruk­tions­varian­ ten konnten nicht festgestellt werden. Belüf­ tete Fassaden sind konstruktiv meist einfa­ cher ­herzustellen und brandschutztechnisch deutlich vorteilhafter, da sie eine Kamin­ wirkung verhindern. Entscheidend ist also die Ausbildung einer zweiten wasserführenden Schicht hinter der Fassadenbekleidung und damit die Bereit­ stellung einer vertikalen Dränageebene, um durch kleine Leckagen hinter die Fassade gelangtes Wasser sicher abführen zu kön­ nen (siehe „Holzschutz”, S. 89ff.). Feuchteeintrag während der Bauzeit Eine intensive Befeuchtung des Holzbaus während der Bauzeit ist aus mehreren Gründen unbedingt zu vermeiden: Erhöhte Baufeuchte führt bei anschließend rascher Trocknung zu Rissbildung in Holzbauteilen. Feuchte auf Oberflächen kann Schimmel­ befall verursachen und hinterlässt auf spä­ ter sichtbar bleibenden Oberflächen un­­ schöne Wasserränder. Außerdem können durch Feuchte quellende Holzbauteile zu großen Zwangskräften führen. Zwar ist ­beispielweise bei technisch ge­­trockneter Fichte eine kurzzeitige Befeuchtung, etwa durch einen Regenschauer während der ­Montage, unproblematisch, da hier nur sehr geringe Eindringtiefen möglich sind. Eine längere Befeuchtung durch Leckagen während der Bauzeit kann aber z. B. bei Brettsperrholz durch die vorhandenen Fugen zu einer durchgehenden Erhöhung der Feuchte führen. Einige Laubhölzer (z. B. Buche) oder Holzwerkstoffplatten (z. B. Spanplatten) reagieren noch wesentlich empfindlicher auf temporäre Befeuchtungen mit tropfbarem Wasser. Trocknen massive

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C 1.19 Das Herstellen von Befestigungen in Holzbau­ ten erfordert weniger Aufwand und verursacht weniger Lärm als bei anderen Bauweisen a Einschrauben einer Holzschraube mit einem Akkuschrauber in eine Holztafelwand b Dübeln mit einer Schlagbohrmaschine in Stahlbetonwand C 1.20 Holzbauelemente sorgen für eine gute Raum­ akustik, Konzertsaal, Lahti (FI) 2000, Hannu Tikka und Kimmo Lintula a

b

Holzbauteile wie Brettschichtholz- oder Brettsperrholzdecken dann während der Nutzung aus, kann dies etwa zu Decken­ setzungen führen, die insbesondere an ­Fußleistenanschlüssen oder Übergängen zu Treppenräumen aus Stahlbeton sicht­ bar werden. Daher sind unbedingt durch­ gehende Feuchteschutzmaßnahmen wäh­ rend der Holzbaumontage einzuplanen und um­zu­setzen. In Schweden werden deshalb häufig ganze Baustellen eingehaust, wobei sogar Portalkräne zur Montage integriert sind (Abb. C 1.18, S. 87). In Deutschland verfolgt man auch aus Platzgründen eher das Konzept, einen bereits in den Decken­ elementen inte­grierten Feuchteschutz zu verwenden (Abb. C 1.17, S. 87), der jeweils am Ende einer Montageeinheit (üblicher­ weise täglich) den Schutz der bisher mon­ tierten Bereiche sicherstellt. Verbleibt diese Schutz­schicht auch in der fertigen Konst­ ruktion, lässt sie sich im Endzustand als Leckage-, Sprinkler- oder Löschwasser­ schutz nutzen, wenn entsprechende Wege zur Wasserableitung vorgesehen sind. Als besonders effektiv haben sich selbstkle­ bende, diffusionsoffene Bautenschutzbah­ nen erwiesen, die bereits im Werk oder unmittelbar bei der Montage auf der Bau­ stelle verlegt werden. Durch das vollflächige Verkleben wird ein Unterwandern der Bah­ nen bei kleinen Defekten verhindert – beson­ ders im mehrgeschossigen Bauen eine ­dringend empfohlene Maßnahme. Die Folien können im Bauwerk verbleiben und bieten so bei anschließender Verklebung der Fugen und Übergänge auch einen dauer­ haften Leckageschutz. Zudem stellen sie eine luftdichte Ebene zwischen den Nut­ zungseinheiten her, die gleichzeitig auch wesentlich zum Schall-, Rauch- und Ge­­ ruchsschutz beiträgt. Zusammen mit weitgehend vorgefertigten und damit von Beginn an wasserdichten Fassadenbauteilen entsteht so eine wäh­ rend der Bauzeit von unten nach oben dichte Gebäudehülle, die eine trockene

Bauweise gewährleistet (siehe „Vorferti­ gung und Individualität”, S. 162ff.). Sollten dennoch durch plötz­liche Wetterumschläge kurzfristige Befeuch­tungen auf­tre­ten, ist das für technisch getrocknete Holzbauprodukte wegen der sehr geringen Aufnahme von Feuchte bei kurzzeitiger Befeuch­tung und der Möglichkeit schneller Abtrocknung unproblematisch. Selbst wenn während der Bauzeit eine direkte Befeuchtung des Holzbaus verhin­ dert wurde, kann es in dieser Phase zu einer Feuchterhöhung der Holzbauteile kommen. Holz ist ein hygroskopisches Material und verändert entsprechend der herrschenden Temperatur und relativen Luftfeuchte seinen Feuchtegehalt. Der Einbau von Estrichen oder andere Feuchteeinträge in das Bau­ werk können so zu Erhöhungen auf 18 % Holzfeuchte und mehr führen. Eine Abmin­ derung der Feuchteaufnahme während der Bauzeit ist durch diffusionshemmende Anstriche möglich. Vor allem bei großvolumigen Brettschicht­ holzbauteilen wie beispielsweise weitspan­ nenden Unterzügen oder massiven Stützen darf beim Übergang von Bauzeit zu Gebäu­ debetrieb (z. B. zu Beginn der Heizperiode, beim Trockenheizen von Estrichen etc.) keine zu schnelle Austrocknung der Bauteile erfolgen. Andernfalls entstehen durch das starke Trocknungsgefälle Risse in den Quer­ schnitten. Es ist daher empfehlenswert, vor Beginn der Trocknungsperiode die Holz­ feuchten massiver Querschnitte zu messen und die Austrocknung gegebenenfalls durch Befeuchtungsmaßnahmen der Raumluft zu verzögern. Im Zweifelsfall sollte eine ent­ sprechende Expertise eingeholt werden.

C 1.19

Schalltechnische Anforde­ rungen Zu den schalltechnischen Anforderungen zählt neben dem Schallschutz auch die Raumakustik. Nach der Bauprodukten­ver­

ordnung (BauPVO) der EU ist das allge­ meine Ziel beim Schallschutz, dass der Schallpegel auf einem Niveau gehalten wird, das „nicht gesundheitsgefährdend ist und bei dem zufriedenstellende Nachtruhe, Freizeit- und Arbeitsbedingungen sicher­ gestellt sind” [15]. Diese selbstverständlich auch von Holzbauwerken zu erfüllende Anforderung ist auf einen Grundgeräusch­ pegel von 25 dB(A) bezogen. Sie soll die Vertraulichkeit bei normaler Sprache und den Schutz vor unzumutbaren Belästigun­ gen gewährleisten. Was dabei als zufrie­ denstellend gilt, wird in den jeweils gültigen Regelwerken der einzelnen EU-Mitglieds­ staaten als Mindestanforderung festgelegt und ist abhängig von kulturellen und wirt­ schaftlichen Erwägungen. Nach DIN 4109 beträgt in Deutschland für den normalen Schallschutz zwischen Nutzungseinhei­ ten das bewertete Luftschalldämmmaß R'w ≥ 54 dB und der be­­wertete Norm-Tritt­ schallpegel L'n, w ≤ 50 dB. Im privaten Bereich ­lassen sich strengere Grenzwerte für einen erhöhten Schall­schutz vereinba­ ren. Für Außenbauteile ist das Luftschall­ dämmmaß in Abhängigkeit vom er­­wartbaren maß­geb­lichen Außenlärmpegel festgelegt und beträgt R'w = 30 – 50 dB. Der Hoch­ strich in den Formelzeichen kennzeichnet als Abgrenzung zu Laborwerten die Berück­ sichtigung sogenannter bau­üblicher Neben­ wege, da eine Schallüber­tragung nicht nur über die Bauteilflächen selbst, sondern auch über die Bauteilanschlüsse erfolgt. Bewertetes Luftschalldämmmaß bedeutet, dass bei der Ermittlung der Zahlenwerte das menschliche, frequenzabhängige Hör­ vermögen berücksichtigt wurde. In Europa und auf nationaler Ebene wird gerade für den Trittschallschutz eine Erweiterung der Bewertung auf tiefe Frequenzen (Dröhnen) diskutiert. Die Bewertung würde dann auch den Frequenzbereich von 50 – 80 Hz umfas­ sen (sogenannter Ctr-Wert). In Deutschland ist dies bisher in den Anforderungen und der Normung nicht enthalten.

S C H UTZFUNK TIONEN

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C 1.20

Bei der Betrachtung schalltechnischer Eigenschaften sind grundsätzlich vier Be­­ reiche zu unterscheiden: Luftschallschutz, Körperschallschutz, Trittschallschutz und Raumakustik: • Der Luftschallschutz wird durch das Luft­ schalldämmmaß R'w angegeben. Da es sich um ein sogenanntes Dämmmaß han­ delt, sind die schalldämmenden Eigen­ schaften umso besser, je größer der Zah­ lenwert ist. • Der Körperschallschutz findet nur im Zusammenhang mit dem Trittschallschutz Berücksichtigung. Ein Klopfen an die Wand oder das Bohren von Löchern ­gelten nicht als ständige bau­übliche ­Nutzung. Die Anfor­derungen des Schall­ schutzes gehen grundsätzlich davon aus, dass es ab­­soluten Schutz nicht gibt, son­ dern dass ein Zusammen­leben ein Stück weit von gegenseitiger Rücksichtnahme geprägt ist. • Der Trittschallschutz wird durch den bewerteten Norm-Trittschallpegel defi­ niert. Da es sich hier um ein sogenanntes Pegelmaß handelt, sind die schalldäm­ menden Eigenschaften einer Decke umso besser, je kleiner der Zahlenwert ist. In einer Labor- oder Bauprüfung werden die Decken mit einem Norm-Hammerwerk angeregt und im darunterliegenden Raum der Schallpegel gemessen. Dabei gilt, je kleiner der Schallpegel im unteren Raum bei ­laufendem Hammerwerk (Tritt­schall­ anregung), umso leiser ist es – der Schall­ schutz ist besser. • Die Raumakustik wiederum bezieht sich auf die akustischen Eigenschaften der Ein­ zelräume. Es handelt sich hierbei um eine Komforteigenschaft, die bauaufsichtlich nicht gefordert wird, für die Nutzer aber von gro­ßer Bedeutung ist, z. B. in Konzert­ sälen (Abb. C 1.20). Viele harte Ober­ flächen oder konkave Flächen in einem Raum führen zu einem ungünstigen Nach­ hallverhalten, so­­dass der Nutzer den Ein­ druck hat, sich selbst ins Wort zu fallen.

Schallschutztechnische Besonderheiten im Holzbau Durch zahlreiche Forschungsvorhaben wur­ den beim Schallschutz im Holzbau in den letzten Jahrzehnten wesentliche Fortschritte erzielt. Als Ergebnis steht heute eine Vielzahl von in Labor und Praxis geprüften Aufbauten von Wänden und vor allem Decken zur Ver­ fügung, die im Vergleich zum Mauerwerksund Stahlbetonbau über gleichwertige schall­ technische Eigenschaften verfügen. Natürlich fehlt einem Holzbau das hohe Eigengewicht, wie es insbesondere der Stahlbetonbau aufweist. Eine große Masse lässt sich durch Schallwellen (Luftschall) oder durch Stoßbeanspruchung (Trittschall) infolge ihrer Trägheit deutlich schwerer an­­ regen und hat damit implizit schalltechni­ sche Vorteile. Allerdings ist in der Regel ihr Dämpfungsverhalten auch deutlich geringer – einmal angeregt, leitet sie Schall sehr gut weiter. Ein Beispiel zur Körperschallweiter­ leitung: Mit einer Bohrung in einer Stahl­ betonwand kann man ein ganzes Mietshaus aufwecken, das Bohren in einer Brettsperr­ holzwand hört man nicht einmal im Nach­ barzimmer (Abb. C 1.19). Um im Holzbau die erforderlichen schalltechnischen Eigen­ schaften zu erreichen, sind im Wesentlichen zwei Strategien zu verfolgen: • Für den Luftschallschutz eine schalltech­ nische Entkopplung über unabhängige oder federnd gelagerte Vorsatzschalen. • Für den Trittschallschutz das Einbringen zusätzlicher Masse durch massive Estri­ che und schwere Schüttungen. Letztere sind besonders wirkungsvoll, weil sie keine Eigensteifigkeit besitzen, die sich in bestimmten Frequenzbereichen negativ auswirkt. Das ist auch der Grund, warum Massivholzdecken trotz ihrer größeren Masse schalltechnisch ähnlich wie Balken­ decken zu bewerten sind. Bei der Auswahl und Planung von Decken im Holzbau sind zwei Randbedingungen besonders zu beachten:

• Für Bodenbeläge, Estriche und abge­ hängte Decken werden Trittschallverbes­ serungsmaße ΔLn,  w angegeben. Bei nicht speziell für den Holzbau deklarierten Her­ stellerangaben ist zu berücksichtigen, dass die Verbesserung normalerweise in Prüfständen mit Betondecken gemessen wird. Wegen der unterschiedlichen Fre­ quenzgänge von Holz- und Betondecken fallen die Verbesserungsmaße bei Holz­ decken folglich meist deutlich geringer aus als vom Hersteller angegeben. • Um in der Ausführung die Planungswerte des Schallschutzes zuverlässig zu errei­ chen, ist zwingend auf die Luftdichtheit der schalldämmenden Konstruktionen zu achten. Schalltechnisch bewertete Bauteilaufbauten findet man unter dataholz.eu [16], B ­ eispiele für Bauteilaufbauten und Fügungen enthal­ ten die Abb. C 3.16 und C 3.17 (S. 108f.) sowie das Kapitel „Schichtenaufbau von Innenbauteilen” (S. 126ff.).

Holzschutz Der Holzschutz hätte dem Holzbau in den 1970er- und 1980er-Jahren beinahe ein Bein gestellt, als Holzschutz nur mit che­ mischen ­Mitteln in Verbindung gebracht wurde und die Meinung überwog, Holz durch den Einsatz von Giftstoffen haltbar machen zu müssen. In den letzten 25 Jah­ ren hat hier allerdings ein Paradigmen­ wechsel stattgefunden. Verbunden mit der Rückbesinnung auf alte Holzbau­traditionen und Erfolgsstrategien wird dem konstrukti­ ven Holzschutz heute wieder eindeutiger Vorrang vor allen anderen Maßnahmen ein­ geräumt. Wesentliche Aufgabe des konstruktiven Holzschutzes ist es, die Holzkonstruktion dauerhaft trocken zu halten. Unterhalb des sogenannten Fasersättigungspunkts, der bei Bauholz etwa zwischen 28 und 35 %

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C 1.21 vorbildlicher Anschluss Fensterbrett/Laibung, NINA-huset, Trondheim (NO) 2013, Pir II C 1.22 Einfluss von nur wenig unterschiedlicher Bereg­ nung auf die Verfärbung von Holz C 1.23 dunkel lasierte Holzschalung, Schreinerei bei Freising (DE) 2010, Deppisch Architekten C 1.24 farblich endbehandelte Brettfassade, Södra ­Tenniszentrum, Växjö (SE) 2012, Kent Pedersen C 1.25 modifiziertes Kiefernholz ohne Beschichtung von links nach rechts: zu Beginn, nach 3, 6, 9, 12, 18 Monaten Freilandbewitterung 45° gegen Süden, Wien a unbehandeltes Referenzholz b acetyliertes Holz c Holz mit chromfreier Salzimprägnierung d Thermoholz e furfuryliertes Holz C 1.21

mittlerer Holzfeuchte liegt, besteht keine Möglichkeit des biologischen Abbaus durch holzzerstörende Pilze. Erst bei dauerhaften Holzfeuchten darüber steht in den Zellen freies Wasser zur Verfügung, das die holz­ zerstörenden Pilze zum Wachsen benö­ tigen. Als trocken gilt Holz in diesem Zusammen­ hang bei einer mittleren Holzfeuchte von ≤ 20 % (DIN 68 800-1, Tab. 1). Der Abstand zum Fasersättigungspunkt lässt sich als Sicherheitsabstand interpretieren. Wird diese Voraussetzung nicht erfüllt, ist im Übri­ gen auch der vorbeugende chemische Holz­ schutz nicht dauerhaft hilfreich. Bei ständi­ ger Feuchtebeanspruchung kann er einen Befall mit holzzerstörenden Pilzen allenfalls verzögern, nicht aber verhindern. Auch zur Abwehr von holzzerstörenden Insekten ist kein chemischer Holzschutz erforderlich. Vielmehr lässt sich auch hier ein Befall durch konstruktive Maßnahmen wirksam verhindern. Die meisten Insekten müssen zur Eiablage eine freie Anflugmög­ lichkeit haben, die sie in vollgedämmten Kon­struk­tionen mit allseitigen Abdeckungen nicht vorfinden. Zudem konnte nachgewie­ sen werden, dass die technische Trock­ nung der Hölzer zwei Dinge bewirkt: Einer­ seits werden eventuell vorhandene Larven von Frisch­holz­insekten abgetötet, anderer­ seits macht die Umwandlung von Holzin­ haltsstoffen das Holz für Trockenholzschäd­ linge uninteressant. DIN 68 800-1 definiert technisch getrocknetes Holz dabei wie folgt: „Holz, das in einer dafür geeigneten technischen Anlage prozessgesteuert bei einer Temperatur T ≥ 55 °C mindestens 48 h auf eine Holzfeuchte u ≤ 20 % getrocknet wurde.” [17] Umfangreiche Unter­suchun­gen an Hallentragwerken in den letzten zehn Jah­ ren haben ebenfalls gezeigt, dass trotz der freien Zugänglichkeit von Hölzern an den Dach­rändern kein technisch getrocknetes Holz Schäden durch Insektenfraß aufwies. Für den konsequenten Verzicht auf chemi­ schen Holzschutz sprechen außerdem die

Vermeidung von gefährlichen Stoffen an Arbeitsplätzen und in Wohnbereichen sowie die besseren Recyclingmöglichkeiten unbe­ handelter Hölzer. Sollten in Einzelfällen dennoch Einbausitu­a­ tionen auftreten, die eine erhöhte Gefährdung durch Feuchte oder gar Insekten erwar­ten lassen (z. B. bei Schwellen mit unzu­rei­chen­ dem Abstand zum Erdreich, Terrassenbelä­ gen oder frei bewitterten und gegebenen­ falls sogar erdberührten Bauteilen im Gar­ ten- und Landschaftsbau), kann alternativ zum vorbeugenden chemischen Holzschutz auf resistente Hölzer wie etwa Lärchen- und Douglasienkernholz oder noch widerstands­ fähigere Holzarten wie Eiche oder Edelkas­ tanie zurückgegriffen werden. Für beson­ dere Fälle eignen sich auch thermisch oder chemisch modifizierte Hölzer. Sogenanntes Thermoholz wird unter Druck und Tempera­ tur so behandelt, dass durch die Umwand­ lung der Inhaltsstoffe kein Nähr­stoff­angebot für holzzerstörende Pilze oder Insek­ten mehr zur Verfügung steht (Abb. C 1.25 d). Aller­ dings ist damit auch eine Farbveränderung (dunkelbraun bis schwarz) und eine Abmin­ derung der Festigkeits- und Steifigkeitseigen­ schaften verbunden. Eine Farbveränderung des Holzes stellt sich auch bei chemisch ver­ änderten Hölzern, z. B. durch Ace­tylierung, ein (Abb. C 1.25 b). Für den mehr­geschos­si­ gen Holzbau lassen sich folgende Regeln zum Holzschutz zusammenfassen: • ausschließliche Verwendung technisch getrockneter Hölzer: Kommen Holzbau­ stoffe wie Brettschichtholz oder Brettsperr­ holz und Holzwerkstoffe zum Einsatz, erfolgte die technische Trocknung bereits bei den Ausgangsmaterialien (Lamellen, Späne usw.) und muss nicht gesondert ausgeschrieben werden. • konsequente Anwendung des konstruk­ tiven Holzschutzes, z. B. durch allseitige Bekleidungen, Volldämmung von Bautei­ len, Ab­­stand zum Erdreich etc. – keine Wassersackbildungen, keine offenen Keh­ len und Anschlüsse etc. [18]

• Vermeidung von frei bewitterten Außen­ bauteilen: Ausnahmen sind gegebenen­ falls bei Stützenquerschnitten aus resis­ tenten Hölzern möglich oder bei der Anordnung von früher sehr häufig einge­ setzten Opferbrettern, die sich einfach auswechseln lassen (z. B. Hirnholzab­ deckungen an Pfetten) [19]. • konsequente Anwendung aller erforder­ lichen Feuchteschutzmaßnahmen (siehe „Feuchteschutz”, S. 85ff. und „Fassaden”, S. 90ff.) • Verwendung resistenter Holzarten oder chemisch modifizierter Hölzer, wenn erforderlich • Vermeidung vorbeugender chemischer Holzschutzmaßnahmen Relevante Normen / Regeln Die in Deutschland aktuellen Regeln zum vorbeugenden baulichen und chemi­ schen Holzschutz enthält die Normenreihe DIN 68 800. Die wesentlichen Teile zu den Grundlagen und zum vorbeugenden bauli­ chen Holzschutz sind 2019, 2012 und 2020 neu erschienen. Der zugehörige Praxiskom­ men­tar Holzschutz gibt weitere wertvolle Hinweise [20]. Die Normenreihe nimmt eine Einordnung von Holzbauteilen in die Gebrauchsklassen GK 0 bis 5 vor. GK 0 steht dabei für Einsatzbedingungen, für die eine Anwendung von Holzschutzmitteln nicht erforderlich ist. Teil 2 der Norm gibt im Wesentlichen konstruktive Maßnahmen an, die eine entsprechende Einstufung ermöglichen. Die in diesem Buch gezeigten Wand-, Dach- und Deckenkonstruk­tionen erfüllen die Anforderungen an Dauerhaftig­ keit und lassen sich ohne vorbeugenden chemischen Holzschutz ausführen. Im Regelfall genügt der Einbau von technisch getrockneter Fichte oder Kiefer. Fassaden Eine besondere Rolle im Holzschutz – und damit direkt gekoppelt auch im Feuchte­ schutz – nimmt die Ausbildung der Fassa­

S C H UTZFUNK TIONEN

C 1.22

denkonstruktion ein. Prinzipiell sind unter Einhaltung des baulich k­ onstruktiven Holz­ schutzes alle archi­tektonisch gewünschten Fassaden möglich. Ein ausreichender Feuchteschutz der Fassade für die dahin­ terliegende ­Holzkonstruktion liegt bei­spiels­ weise bei ­folgenden Ausführungen vor: • hinterlüftete oder belüftete, vorgehängte Fassade (vertikale Lattung) mit dauer­ haft wirk­samem Wetterschutz, z. B. ge­­ schlossene Brettbekleidung, Faser­ zementplatten, geeignete Holzwerkstoff­ platten, Bleche • nicht belüfteter Hohlraum (horizontale ­Lattung) mit kleinformatiger Bekleidung, z. B. Schiefer, Schindeln, Brettschalung. In diesem und im vorgenannten Fall gilt: Die Lattung muss keinen vorbeugenden chemischen Holzschutz aufweisen, sollte aber technisch getrocknet sein. Es wird empfohlen, unter der Lattung eine zweite wasserführende Schicht durch diffusions­ offene Folien oder geeignete Beplankun­ gen auszuführen. • Wärmedämmverbundsystem (WDVS) mit Hartschaum-, Mineralfaser- oder ­Holzweichfaserplatten und Putz. Hier ist ein bau­aufsichtlicher Verwendbarkeits­ nachweis (allgemeine bauaufsichtliche Zulassung – abZ) erforderlich. • Mauerwerksvorsatzschale mit belüfteter Luftschicht (d ≥ 40 mm) und zusätzlicher Dämmschicht auf der Wand sowie was­ ser­ableitender Ebene Holzfassaden Der Wunsch einer Holzfassade wirft gerade im mehrgeschossigen Bauen die Frage der Pflege und eventuell notwendiger oder gewünschter farbgebender Anstriche auf. Aus Gründen des Holzschutzes sind an Holzfassaden keine vorbeugenden chemi­ schen Maßnahmen erforderlich. Werden die konstruktiven Randbedingungen eingehal­ ten (Abtropfkanten, kein Stauwasser etc.), ist auch die Verwendung von völlig unbe­ han­del­tem Holz möglich (Abb. C 1.21). Die

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C 1.23

C 1.24

vertikale Anordnung von Fassadenbrettern erweist sich durch den günstigeren faser­ parallelen Wasserablauf als etwas vorteil­ hafter, aber auch horizontal verlaufende Brettlagen haben sich bei entsprechend konstruktiver Ausbildung bewährt. Bei Plat­ tenwerkstoffen wie Massivholzplatten muss die Deckschicht immer vertikal ange­ordnet sein. Durch die nicht zu vermeidende lagen­ parallele Rissbildung in den Deckschichten entstehen sonst Staubereiche für das ablau­ fende Wasser, die zu einer Zerstörung oder Ablösung der Deckschicht führen.

len zum Nachdunkeln des Holzes. In den bewitterten Bereichen wird das Lignin aus­ gewaschen, zurück bleibt die graue bis silbrig glänzende Zellulose (Abb. C 1.22). Da allein unterhalb von Fensterbrettern schon eine andere Wasserbeanspruchung vorherrscht, ist also ein gleich­mäßiges Ver­ grauen einer Fassade im Regelfall nicht möglich. Um ein etwas gleichmäßigeres Bild zu erzielen, lässt sich die Fassade vorab mit einer grauen oder grausilbrigen Lasur farblich vorbehandeln. In den Bereichen starker Bewitterung wird diese „verbraucht” und durch das natürliche Vergrauen ersetzt, in den unbewitterten Bereichen bleibt sie erhalten und es entsteht ein gleichmäßige­ res Erscheinungsbild der Fassade. Jede Art von Farbbehandlung sollte auf feingesägten Oberflächen, keinesfalls auf gehobelten erfolgen (Abb. C 1.23 und C 1.24). Bei feingesägten Oberflächen mit einer indus­triellen Farbbehandlung und einer diffusions­offenen, idealerweise nicht filmbildenden Beschichtung, die auch ein Wiederaustrocknen geringer, durch unver­ meidliche Defekte eingedrun­ge­ner Wasser­ mengen erlaubt, lassen sich Farb­stand­

Fassadenbild und Farbbehandlung Unbehandelte Brett- oder Plattenfassaden bestehen meist aus Hölzern wie Lärche oder Douglasie, weil diese besonders resis­ tent sind. Fassaden aus unbehandelten ­Hölzern, aber auch aus Thermoholz haben jedoch die unvermeid­liche Eigenschaft, mit der Zeit ihre Farbe zu verändern. Durch Photooxi­dation wird das ­im Holz enthaltene Lignin umgewandelt. Es erscheint dann fast schwarz und verliert die chemische Bin­ dung zur verbleibenden Holzstruktur. Dies führt an vor Schlagregen geschütz­ten Stel­

a

b

c

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e C 1.25

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Niedrigenergiehaus (EnEV)

Wandstärke 239 mm U = 0,2 W/m2K

3-Liter-Haus

Wandstärke 270 mm U = 0,2 W/m2K

Wandstärke 234 mm U = 0,15 W/m2K

Passivhaus / Energieplushaus

Wandstärke 305 mm U = 0,15 W/m2K

Wandstärke 434 mm U = 0,1 W/m2K

Wandstärke: 300 mm U � 0,15 – 0,18 W/m2K

Wandstärke: 200 mm U � 0,25 W/m2K

Wandstärke 485 mm U = 0,1 W/m2K Wandstärke: 500 mm U ≤ 0,1 W/m2K C 1.26

zeiten von mehr als 20 Jahren erreichen. Die Farb­beschichtung sollte, soweit mög­ lich, allerdings erst nach dem Zuschnitt der Fassade erfolgen, andern­falls ist besondere Sorgfalt auf die Nachbehandlung von Säge­ schnitten zu legen. Um eine unterschiedli­ che Feuchteaufnahme der Oberflächen zu ­vermeiden, sind allseitig Grundierungen und ­mindestens ein Folge­anstrich aufzutragen. Denn auch in den hinterlüfteten oder belüf­ teten Bereichen der Außenwandkonstruktio­ nen herrschen häufig sehr hohe relative Luftfeuchten. Als Beschichtung haben sich in den letzten Jahren besonders mineralisch basierte Farben be­­währt, wie sie einige ­Hersteller inzwischen anbieten.

Winterlicher und sommerlicher Wärmeschutz Das Anforderungsniveau für den Jahresener­ gieverbrauch von Gebäuden wird in den meisten europäischen Ländern durch eine Rechtsverordnung festgelegt. Das ge­mein­ same Ziel der Mitgliedstaaten ist es, den Energieverbrauch, der durch den Betrieb von Gebäuden entsteht, zu begrenzen mit dem Fernziel eines klima­neutralen Gebäude­ bestands bis 2050. Meist werden Grenz­ werte für den Jahres­primär­energiebedarf

C 1.27

für Heizung, Warmwasser, Lüftung und Küh­ lung festgelegt. Entsprechend den jeweiligen Klimaverhält­ nissen sind unterschiedliche Anfor­derun­ gen an die Leistungsfähigkeit der Gebäude­ hülle zu stellen, die durch Dämmung und Luftdichtheit die Energieverbräuche für Hei­ zen, Lüften und Kühlen wesentlich beein­ flusst. Die zweite wesentliche Größe ist das Nutzerver­halten, das zum einen rein individuell ist, zum anderen aber durch das Wohnklima insgesamt mitbestimmt wird. In Deutschland sind die Anforderun­ gen an den Wärmeschutz seit November 2020 durch das GebäudeEnergieGesetz (GEG 2020) geregelt [21]. Winterlicher Wärmeschutz Das vorrangige Schutzziel winterlichen ­Wärmeschutzes ist es, die Transmissions­ wärmeverluste der Gebäudehülle weitge­ hend zu reduzieren. Aus rein physikalischer Sicht entsteht in der Heizperiode aufgrund des Temperatur­gefälles von innen (beheiz­ ter Innenraum 20 °C) nach außen (geogra­ fisch bedingtes Außenklima) ein instatio­nä­ rer Wärmestrom, den es durch einen mög­ lichst hohen Wärmedurchgangswiderstand der Gebäudehülle zu minimieren gilt. Die Leistungsfähigkeit der Außenbauteile eines Gebäudes wird dazu mit dem Wärme­ durch­­gangskoeffizienten, dem sogenann­ ten U-Wert [W/m2K], beschrieben. Unter­ schiede zwischen z. B. Mauerwerks-, Beton­ fertigteil- oder Holzbau bestehen also im Wesentlichen in den opaken Bauteilen, da Fenster, Türen, Lüftungsklappen etc. je nach Anforderungsniveau für alle Bauwei­ sen gleich sind. Um nur geringe Wärmeverluste über die Ge­­bäudehülle zuzulassen, muss die Däm­ mung der Bauteile möglichst hoch und damit der U-Wert der Bauteile möglichst gering sein. Die Herausforderung besteht vor allem darin, diese wärmedämmende Hülle nahezu lückenlos wie einen Kokon um die zu schützenden Gebäudebereiche her­

umzuführen. Dabei ist zu beachten, dass an jeder Ecke und durch schlechter däm­ mende Teile der Konstruktion geometrische und konstruktive Wärmebrücken entstehen können, die zu erhöhten Verlusten führen (Abb. C 1.28). Möglichst kompakte Gebäu­ dehüllen und Konstruk­tionsbaustoffe mit guten Wärmedämmeigenschaften sind hier also zielführend. Eine erste Übersicht über die erforderliche Dicke der Wärmedämmung von Holz­ außenwänden gibt Abb. C 1.26. Mit Holz­ außenbauteilen lassen sich bei moderater Überdämmung der Konstruktion, durch gedämmte Installationsebenen und durch außen liegende Dämmschichten mit Bau­ teildicken von  30 °C), Vergleich in München Stadt / Umland (Datenquelle DWD 2004–2020) C 2.10  solarer Eintrag pro Quadratmeter im Tagesver­ lauf für München, 15. Juli, klarer Himmel

mittlere Einstrahlung 24h W/m2

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variieren. Hohe Werte werden somit z. B. für Fliesen, Beton oder Steinoberflächen erzielt, nie­drige Werte für Teppichböden oder leichte Beplankungen (Abb. C 2.8). Die exakten Werte einer spezifischen Konstruk­ tion lassen sich z. B. mit einem kostenlosen Tool berechnen [3]. Entscheidend für die Effek­tivität der vorhandenen Speichermasse isth aber, h dass ausreichend große Flächen mit geeigneten Oberflächen tatsächlich h h zugänglich sind. Wird der Austausch mit der Raumluft eingeschränkt, etwa durch h h ­Vorhänge oder Möblierungen, so sind die effektiv h h erzielbaren Werte entsprechend reduziert bzw. werden von den Oberflächen der Möblierung bestimmt. Hinsichtlich der Zugänglichkeit für den Luftstrom kommt also oft den Fußboden- und insbesondere den Deckenflächen besondere Bedeutung zu. Aus den erwähnten Gründen sind die von der Bauweise abhängigen erzielbaren Unter­ schiede bei den wirksamen Wärme­kapazi­ tä­ten geringer als meist gedacht und hän­ gen nicht – wie häufig noch immer falsch angenommen – von der Gesamtmasse der Aufbauten ab. Werden die zugrundeliegen­ den Prinzipien beachtet, so sind sowohl im Massivbau als auch im Holzbau ausrei­ chend hohe Werte erzielbar – bei Missach­ tung können in allen Bauweisen ungünstige Bedingungen geschaffen werden.

Abb. C 2.5 und C 2.6 zeigen die jahreszeitli­ che Verteilung der Einstrahlung auf unter­ schiedlich orientierte Gebäudeflächen am Beispiel von München. Sie gelten in ähnli­ cher Weise auch für andere Standorte in ­mitt­leren Breiten. Es ist gut erkennbar, dass aufgrund des Sonnenwinkels die solaren ­Einträge auf Ost- und Westflächen jene auf Südflächen erreichen. Berücksichtigt man zusätz­lich Verschattungseffekte und winkel­ abhängige Reflexionseigenschaften der Ver­ glasung, so liegen die südlichen Einträge im Sommer sogar deutlich unter jenen der Ostund Westflächen. Ebenfalls bemerkenswert ist, dass aufgrund der Diffusstrahlung auch auf nördlich orientierten Flächen im Sommer hohe Werte erreicht werden, die deutlich über den südseitigen Einträgen des Winters liegen. Die höchsten Werte werden im Som­ mer naturgemäß auf Dachflächen erzielt. Aus diesen Zusammenhängen lassen sich un­­ mittelbar Handlungsempfehlungen ableiten: ­Ers­tens gilt es, alle auch nordseitige Flächen mit geeigneten Beschattungseinrichtungen zu versehen. Zweitens sind die Fensterflä­ chenanteile und Verglasungseigenschaften (g-Werte) entsprechend den Anforderungen sinnvoll zu wählen. Südseitige Verglasungen können etwa im Winter erheblich zur Sen­ kung des Heizenergieverbrauchs beitragen und bedeuten im Sommer keine größere Überwärmungsgefahr als Ost- oder Westflä­ chen. Drittens ist es dringend erforderlich, umsichtig mit Vergla­sun­gen bzw. Lichtkup­ peln im Dach­flächen­bereich umzugehen, da diese ein erhebliches Überwärmungsrisiko darstellen und sich zudem meist schwer ver­ schatten lassen. Beschattungseinrichtungen sind eine viel­ fach vernachlässigte, äußerst wichtige Kom­ ponente moderner Gebäude. Der hohen jahreszeitlichen Variabilität der Sonnenein­ strahlung in mittleren Breiten kann nur mit­ tels transparenter Flächen mit adaptiven Anpassungsmöglichkeiten sinnvoll entge­ gen­getreten werden. Neben den in jüngster Zeit verfügbaren schaltbaren Verglasungen,

Solarer Eintrag und Beschattung Die bestimmende Wärmequelle stellt, unab­ hängig von der Bauweise, insbesondere bei wohn- und wohnähnlicher Nutzung der solare Eintrag durch die transparenten Flächen dar. Optimierungen des sommerlichen Wärme­ schutzes müssen sich deshalb zuallererst auf diesen konzentrieren. Gelingt es hier, die Wärmezufuhr zu reduzieren, so sinken proportional die Anforderungen an die Wär­ mepufferung (Speichermasse) und die Wär­ meabfuhr (kühlungswirksamer Luftwechsel).

S O M M E R L I C H E R W Ä R M E S C H U T Z – E I N E PLA NUNGSFR A GE

Temperatur C°

München Stadt heißer Tag > 25° München Flughafen heißer Tag > 25°

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München Stadt heißer Tag > 30° München Flughafen heißer Tag > 30°

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stellen bis dato außen liegende Sonnen­ schutzsysteme immer noch die effektivste Lösung dar. Bei Mehrfachverglasungen bzw. Doppelfassaden lässt sich der Sonnen­ schutz auch in den Scheibenzwischenraum inte­grieren, sofern das System in der Lage ist, den dort sehr hohen Temperaturen dauer­ haft standzuhalten. Innen liegender Sonnen­ schutz – obwohl immer noch weitverbreitet – bietet keine geeignete Lösung, da die bereits in den Raum eingetretene Strahlung nur mehr unzureichend nach außen reflek­ tiert werden kann. Um eine effektive Nutzung der Beschattung sicherzustellen, gilt es vor allem auch, auf die Erfordernisse der Nutzer, z .B. Tages­licht­ bedarf, Sichtkontakt nach außen oder Blen­ dung, einzugehen. Automatisierte Anlagen sind in jedem Fall empfehlenswert, müssen jedoch in der Lage sein, zielgerichtet auf die Bedürfnisse der Nutzer reagieren zu können.

Wärmeabfuhr – natürliche Kühlung Das Prinzip der natürlichen Kühlung beruht darauf, dass die tagsüber im Gebäude angesammelte Wärme nachts mithilfe von kühler Außenluft an die Umgebung abge­ führt wird. Das komplexe Zusammenspiel der relevanten physikalischen Vorgänge bei natürlicher Kühlung lässt sich auch mithilfe von dynamischen Gebäude­simula­tionen nur mangelhaft abbilden. Nutzt man das Prinzip der Energieerhaltung, ist eine effizi­ ente Nachtlüftung dann machbar, wenn einerseits ein genügend großer Luftstrom möglichst viele Oberflächen des Gebäudes erreicht und andererseits ausreichend kühle Luft zur Verfügung steht. Bezüglich Nachtlüftung ist ergänzend zu bemerken, dass trotz unübersehbarer Effekte des Klimawandels in mittleren Breiten immer noch ein für die Anwendung von natürlicher Kühlung günstiges Klima herrscht, d. h., dass die Außentemperaturen in der Nacht signifi­

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kant unter die Innentemperaturen sinken. Negativ wirkt sich jedoch der Urban-HeatIsland-Effekt (städtischer Wärmeinseleffekt) aus, der in stark versiegelten urbanen Gebie­ ten insbesondere in der Nacht zu einer deut­ lichen Erhöhung der Lufttemperaturen führt (Abb. C 2.9). Neben diesem mesoklimati­ schen Effekt, der von städteplanerischer Relevanz ist, sind allerdings auf Gebäude­ ebene auch mikroklimatische Effekte zu berücksichtigen. Diese lassen sich durch geeignete Umfeldgestaltung günstig beein­ flussen. Durch Begrünung, geringe Versiege­ lung, entsprechende Material- und Farbwahl sowie Berücksichtigung der Windanströ­ mung kann eine für die natürliche Kühlung optimierte Gebäudeumgebung gestaltet werden. Damit die kühle Luft der Umgebung im Gebäude wirksam werden kann, gilt es, einen Luftvolumenstrom durch das Gebäude zu ermöglichen. Dieser wird im Wesentli­ chen von den herrschenden Druckdifferen­ zen, den Öffnungsflächen und Strömungs­ widerständen bestimmt. Die notwendige Druckdifferenz kann durch mechanische Anlagen erzeugt oder verstärkt werden, im Fall von passiver Kühlung ist sie jedoch das Resultat von Windeinwirkung und/oder ther­ mischem Auftrieb (Abb. C 2.7). In urbanen Bereichen spielt die Windeinwirkung jedoch oft nur eine untergeordnete Rolle, da Wind­ abschirmung diese einerseits behindert und andererseits in heißen Hoch­druckwetter­pha­ sen die auftretenden Nacht- oder Strah­lungs­ inversionen vielfach zum „Einschlafen" von Bodenwinden führen. Der thermische Auf­ trieb hingegen ist bei natürlicher Kühlung immer ein maßgeblicher Faktor, da er von der Temperarturdifferenz innen /außen abhängt und damit proportional zum Kühl­ bedarf bzw. Kühlpotenzial ansteigt. Zudem hängt der Auftrieb von der Höhendifferenz zwischen Ein- und Austrittsöffnungen ab, was planerisch zu berücksichtigen ist. Zu­­ mindest auf Stockwerks­ebene, idealerweise jedoch auch darüber hinaus, sollte dem Luft­

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strom eine möglichst große wirksame Höhe zur Verfügung gestellt werden. Gekippte Oberlichter etwa können nur dann wirksam werden, wenn ein Austausch mit Öffnungen auf anderem Höhenniveau möglich ist, idea­ lerweise in einem weiteren Stockwerk.

Fazit Überwärmungsproblematiken nehmen an Zahl und Intensität zu. Die Gründe hierfür ­liegen in Bauweisen mit hohen Glas­anteilen, geänderten Nutzungsgewohnheiten und Komfortansprüchen sowie in den Auswir­ kungen des Klimawandels in Form von stei­ genden Temperaturmittelwerten und aus­ gedehnteren Hitzeperioden. Sommerlicher Wärmeschutz ohne energie­intensive Küh­ lung ist möglich, wenn die hierbei relevan­ ten Themen bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden. Dies ist notwendig, da durch den zunehmenden Einsatz von energieintensiven Kühlgeräten der sommer­ liche Wärmeschutz selbst zum Teil des Pro­ blems wird. Der Schlüssel zu einem klima­ neutralen Wärmeschutz liegt in der Opti­ mie­rung der sommerlichen Wärmebilanz des Gebäudes. Die speicherwirksame Masse spielt hierbei eine wichtige – jedoch nicht die domi­nierende – Rolle. Entscheidend sind die bestmögliche Reduktion des Wärmeeintrags und die Optimierung der Wärme­abfuhrmög­ lichkeiten. Maßgebliche Einflussfaktoren stellen vorwiegend der Luftwechsel und die Beschattung dar. Der Einfluss der Bauweise ist meist von nachrangiger Bedeutung und muss differenziert betrachtet werden.

Anmerkungen: [1] z. B. Ferk, Heinz; Rüdisser, Daniel u. a.: Sommerlicher Wär­meschutz im Klimawandel. Einfluss der Bauweise und weitere Faktoren. In: att.zuschnitt 01/2016 [2] RIOPT – Risiko-optimierte Gebäudeentwicklung auf­ grund des Klimawandels, Abschlussbericht, TU Graz, AEA – Österreichische Energieagentur. Wien 2015 [3] kostenloses Berechnungstool für die speicherwirk­ same Masse: www.htflux.com/tool-iso13786

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Schichtenaufbau der Gebäudehülle Maren Kohaus, Hermann Kaufmann

C 3.1

Der zeitgenössische Holzbau gilt mit den besonderen Möglichkeiten, die der natürliche, nachwachsende Baustoff Holz bietet, als Vorreiter des ökologischen Bauens. Eine Vielzahl der Passiv- und Energieplushäuser haben hochwärmedämmende Gebäudehüllen, die auf einer Holzkonstruktion basieren. Aus der Vergangenheit herrührende Bedenken hinsichtlich zugiger und im Sommer stark aufgeheizter Innenräume sind heute unbegründet. Das Gegenteil ist der Fall: Der Holzbau bietet besonders effektive Möglichkeiten, niedrige Wärmedurchgangskoeffizien­ ten bei geringen Wandstärken zu erreichen (Abb. C 3.2). Das belegen zahlreiche ausgeführte Bauten aus Holz, die den heutigen Ansprüchen an Komfort und Behaglichkeit gerecht werden. Diese Vorteile kommen nicht nur bei Neubauten, sondern auch bei Bestands­sanierungen zum Tragen, und zu­­ sammen mit den Möglichkeiten der Vorfertigung erfahren auf Holzkon­­struktionen basierende Hüllsysteme eine steigende Akzeptanz. Der komplexe Schichtenaufbau im Holzbau be­­deutet jedoch hohe Anforderungen an die Planung und fachgerechte Ausführung der Bauteile. Mit der Anzahl der Bauteilschichten steigt insbesondere die Komplexität im Bereich der Elementfügungen bei vorgefertigten Konstruktionen, sodass deren Reduktion erstrebenswert und vorteilhaft ist (siehe „Einfacher Bauen“, S. 118ff.). Es wird daran gearbeitet, die Vielfalt an Lö­­sungs­mög­lich­ keiten durch Standardisierung zu verringern, um damit mehr Übersicht und Planungs­ sicherheit zu erreichen [1].

Anforderungen an die ­Gebäudehülle C 3.1 Niedrigenergiehäuser in Holzbauweise, Wohn­ anlage Mühlweg, Wien (AT) 2006, Architekten Hermann Kaufmann C 3.2 Entwicklung des Schichtenaufbaus der Gebäudehülle im Holzbau (Horizontalschnitt), Schwerpunkt Wärmeschutz C 3.3 Polyfunktionalität von Bauteilschichten

Die Gebäudehülle muss die folgenden Schutzfunktionen erfüllen (siehe auch „Schutzfunktionen”, S. 78ff.): • Witterungsschutz (Wind, Regen, Schnee, Sonne/UV-Strahlung)

• winterlicher/sommerlicher Wärmeschutz • Luftdichtheit • Tauwasserschutz (Konvektion und Diffusion) • Brandschutz • Schallschutz (inkl. akustischer Maßnahmen) Die bauphysikalischen Anforderungen sind bei Fassaden und Dächern grundsätzlich identisch. Unterschiedliche funktionale Anfor­ derungen bedingen jedoch unterschiedliche Schichtenfolgen und Materialisierungen im Bauteil. Um der Komplexität der funktionalen Zuordnung der einzelnen Bauteilschichten gerecht zu werden, ist es empfehlenswert, diese Funk­tionen bereits in der frühen Planung zu benennen und in den Ausführungsplänen entsprechend auszuweisen (Abb. C 3.4 und C 3.5, S. 100).

Funktionen der Bauteil­ schichten Die Bezeichnung der einzelnen Schichten erfolgt gemäß ihrer Funktionen: •  äußere Bekleidung • Winddichtheitsschicht  /zweite wasser­füh­ rende Schicht • Tragschicht • Dämmschicht • Luftdichtheitsschicht • dampfbremsende Schicht • Installationsschicht (mit  /ohne Aus­däm­ mung) • innere Bekleidung Innerhalb eines Bauteils ist es möglich, jeder Funktion eine bestimmte Schicht zuzuordnen, verschiedene Materialien können aber auch polyfunktional eingesetzt werden und gleichzeitig mehrere Funktionen übernehmen (Abb. C 3.3). So werden meist die dampfbremsende Schicht und die Luftdichtheits­ ebene durch ein und dieselbe Bauteilschicht umgesetzt, z. B. mit einer Holzwerkstoffplatte oder einer Folie. Die Zuordnung der funktio-

99

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

beispielhafter Außenwandaufbau

1982

U = 0,58 W/m K

U = 0,28 W/m K 2

22,45 cm

17,85 cm

2

2002

U = 0,25 W/m K

U = 0,18 W/m2K

Massivholzbau (hier Brettsperrholz) U = 0,16 W/m2K 28,75 cm

26,15 cm

2

42,25 cm

1992

Holztafelbau U = 0,16 W/m2K

38,40 cm

1972

C 3.2

nalen Anforderungen an die Bauteilschichten erfordert eine Kontinuität des Schichtenverlaufs und ist bei der Fügung mit anderen Bauteilen zu beachten. Hat beispielsweise die im Innenraum sichtbar belassene Brettsperrholzplatte (BSP) der Außenwand nicht nur eine tragende Funktion, sondern bildet sie gleichzeitig die Dampfbremse sowie die Luftdichtheitsebene, müssen auch die Elementstöße dicht ausgeführt werden. Dies kann durch ein Abkleben der Fugen oder durch in die Fugen eingelegte Dichtbänder erfolgen (Abb. C 3.12, S. 103). Generell ermöglichen polyfunktionale Bauteilschichten eine Reduzierung der Schichten-

anzahl und damit weniger Arbeitsschritte bei der Ausführung der Bauteile. Allerdings bedingt diese Reduzierung auch meist spezielle Anschlussdetails an andere Bauteile Quelle: Informationsdienst Holz, (z. B. bei der Einbindung von Innenbauteilen sowie www.dataholz.com oder Leitungen in die Gebäudehül­­le), was einer sorgfältigen Planung und Überwachung in der Bauphase bedarf. Dem muss frühzeitig Beachtung geschenkt werden. Dämmebene und Konstruktion Es wird grundsätzlich zwischen zwei Ausführungsarten der primären Dämmebene entsprechend ihrer Lage zur Konstruktionsebene unterschieden. Entweder befindet

sich diese außen auf der Tragschicht, was vorwiegend bei Massivholzkonstruk­ tionen aus Brettsperrholz-, Brettstapeloder Brettschichtholzelementen der Fall ist (Abb. C 3.13, S. 104), oder die Dämmung ist zwischen stabförmige Tragkonstruktionselemente eingepasst (Abb. C 3.14, S. 105). Außen gedämmte Konstruktionen Bei außen gedämmten Konstruktionen finden meist harte Dämmstoffe Verwendung, die keine spezielle Unterkonstruktion benötigen. Weiche Dämmungen hingegen werden zwischen eine ein-, zwei- oder gar dreilagige (Abb. C 3.9, S. 102), kreuzweise verlegte

Schutzfunktionen Außenwand Witterungsschutz

Luftdichtheit

Wärmeschutz

Tauwasser- Brand- Schallschutz schutz schutz

Akustik

°C Bauteilschichten Außenwand

außen

innen

Polyfunktionalität: 4 Funktionen entsprechen 1 Bauteilschicht.

äußere Bekleidung

Fassadenbahn (Winddichtung, zweite wasserführende Schicht)

Wärmedämmung (hart/ weich)

Tragschicht

Luftdichtheitsebene

Dampfbremse

Edelstahlblech geschliffen 2 mm Unterkonstruktion Stahl Hinterlüftung diffusionsoffene Fassadenbahn Mineralwolle dreilagig 380 mm mit eigener Unterkonstruktion Brettsperrholzelement z. B. 72 mm, Schmalseiten verklebt, luftdichte Stöße, innenseitig in Sichtqualität

innere Bekleidung (mit/ohne Installationsebene)

Funktionsschichten Außenwand C 3.3

100

Bauteilschichten außen gedämmte Massivholzwand BSP z. B. 95 mm diffusionshemmend Schmalseiten verklebt, luftdicht innen Sichtqualität Dämmschicht 160 mm Fassadenbahn diffusionsoffen Vertikal-/Horizontallattung 30/50 mm Hinterlüftungsebene

Funktionsschichten

z.B. vertikale Schalung

innere Bekleidung (Oberflächenqualität) Unterkonstruktion/Installationsebene Dampfbremse

gestalterisch wirksame Oberflächenbehandlung (z. B. Lasur, Anstrich etc.)

Luftdichtheitsebene statisch wirksame Schicht Wärmedämmebene Schützen der Dämmung Unterkonstruktion äußere Bekleidung äußere Bekleidung Oberflächenbehandlung

C 3.4

Bauteilschichten zwischengedämmte Außenwand z. B. 1x GK 12,5 mm Beplankung, OSB-Platte luftdichte und dampfbremsende Schicht Ständer 80/160 mm Dämmschicht 160 mm Holzfaserplatte 40 mm als zweite wasserführende Schicht Zusatzdämmung Vertikal-/Horizontallattung 30/50 mm Hinterlüftungsebene

Funktionsschichten

z. B. vertikale Schalung

Unterkonstruktion/Installationsebene Dampfbremse Luftdichtheitsebene

gestalterisch wirksame Oberflächenbehandlung (z. B. Lasur, Anstrich etc.)

innere Bekleidung (Oberflächenqualität)

statisch wirksame Schicht Wärmedämmebene Schützen der Dämmung Unterkonstruktion äußere Bekleidung äußere Bekleidung Oberflächenbehandlung

C 3.5

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

101

nicht brennbarer Abschluss der Außenwand C 3.4 axonometrische Darstellung des Zusammenhangs Bauteilschichten / Funktionsschichten bei einer außen gedämmten Massivholzwand C 3.5 axonometrische Darstellung des Zusammenhangs Bauteilschichten / Funktionsschichten bei einer zwischengedämmten Außenwand C 3.6 schematische Darstellung einer brandschutztechnischen Geschosstrennung aus Stahlblech (freie Auskragung x) C 3.7 Brandschott der Fassade, Stahlblechwinkel geschossweise umlaufend, achtgeschossiges Wohn- und Bürogebäude, Bad Aibling (DE) 2012, Schankula Architekten C 3.8 Ausführungsvarianten für Holzfassaden mit ­Angabe der daraus resultierenden Ausführung der Mindestauskragung der Brandsperre (nach MHolzBauRL)

Bekleidung

Bauteil

x C 3.6

C 3.7

bracht, kommen, wenn es brandschutz­tech­ nisch möglich ist, häufig druckfeste, diffu­ sionsoffene Dämmungen wie Holzfaserplatten zum Einsatz, die mit hydrophobierter Schematische Darstellung einer brandschutztechnischen Geschosstrennung; Ausführung mit Stahlblech: Zwischengedämmte Konstruktionen Oberfläche das Bauteil auch während der z= Gesamttiefe Bei zwischengedämmten Konstruktionen ist Montage und Bauzeit vor Witterungseinflüst= Blechdicke es aufgrund der geringen Wärmeleitfähig- x= freiesen sowie mechanischen BeeinträchtigunAuskragung keit von Holz (¬-Wert ca. 0,13 W/mK) baugen schützen (Abb. C 3.14 a, D – F, S. 105, physikalisch unbedenklich, Holzbauteile w ­ ie C 3.26, S. 112). die Ständer einer Außenwandkonstruktion Auch bei außen gedämmten Konstruktionen oder Sparren nicht zu überdämmen, da hier kann eine solche zusätzliche Schicht sinnkein Kondensat entsteht. Die Wärmebrüvoll sein (Abb. C 3.13 a, D – F, S. 104 und cken lassen sich durch eine Verstärkung 3.28, S. 113), um eventuelle Wärmebrücken der Dämmung oder durch spezielle Geomeder Unterkonstruktion zu eliminieren oder trie der Tragelemente (z. B. I-Träger) minium das Bauteil während der Bauphase zu mieren (Abb. C 3.14 a, E, S. 105). schützen. Bei Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) Äußere Zusatzdämmung können weiche, kostengünstige Dämm­ Wird auf einer zwischengedämmten Kon­ materialien zwischen Lattungen verlegt und struktion eine zusätzliche Dämmung aufgemit einem geeigneten, druckfesten und trag­

fähigen Dämmstoff überdämmt werden, der gleichzeitig als Putzträger für den Außenputz verwendbar ist (Abb. C 3.13 b D – F, S. 104). Dabei sind die entsprechenden system­ immanenten Vorgaben der WDVS-Hersteller zu beachten.

Unterkonstruktion oder zwischen spezielle wärmebrückenoptimierte Profile (z. B. I-Träger) eingepasst (Abb. C 3.13 a, E, S. 104).

Beklei­ dungstyp

Baustoff/-teil

flächiger Holzwerkstoff

Ausführungs­-­ beispiele

Ausrich­ tung

Mindest­ auskragung Brandsperre

Rohdichte ≥ 350 kg/m3 Fläche geschlossen Plattendicke ≥ 22 mm Kantenlänge ≥ 625 mm Plattenfläche ≥ 1,0 m2

Massivholzplatten Furniersperrholz Furnierschichtholz

horizontal /  vertikal

≥ 50 mm

form­ schlüs­ sige Schalung

Rohdichte ≥ 350 kg/m3 Beplankungsdicke ≥ 22 mm Brettbreite kernfrei ≤ 160 mm Entlastungsnuten: • Restdicke ≥ 14 mm • Breite ≤ 5 mm • Achsabstand ≥ 30 mm

Deckleistenschalung mit Profil Nut und Feder

horizontal  ≥ 50mm

kraft­ schlüs­ sige Schalung

Rohdichte ≥ 350 kg/m3 Beplankungsdicke ≥ 22 mm Brettbreite frei Entlastungsnuten: • Restdicke ≥ 14 mm • Breite ≤ 5 mm • Achsabstand ≥ 30 mm

Schalung überfälzt Stülpschalung T-Leistenschalung

horizontal ≥ 100 mm

offene Rohdichte ≥ 350 kg/m3 ­Schalung Beplankungsdicke ≥ 22 mm Brettbreite frei Brettquerschnittsfläche ≥ 1000 mm3 Entlastungsnuten: • Restdicke ≥ 14 mm Dicke Abdeckleiste ≥ 14 mm

Schemaskizze

vertikal

vertikal

offene ­Schalung Leistenschalung Deckelschalung Stülpschalung Deckleisten­schalung

≥ 100 mm

≥ 150 mm

horizontal ≥ 200 mm

vertikal

≥ 250 mm

C 3.8

Innere Zusatzdämmung Wird auf der Innenseite der Gebäudehülle eine zusätzliche Installationsebene für Leitungsführungen angeordnet, um Durchdringungen der Luftdichtheitsschicht oder der Dampfbremse zu vermeiden, verbessert eine ­Ausdämmung die Dämmwirkung des Bauteils (Abb. C 3.13 C, F, S. 104 und C 3.14 C, F, S. 105). Als Faustformel gilt: Der Anteil der Dämmung auf der Innenseite der dampfbremsenden Schicht sollte eine äquivalente Dicke von ca. 20 % der Gesamtdämmstärke nicht überschreiten. Bei dickeren Innendämmungen ist es ratsam, eine bauphysikalische Berechnung durchzuführen (Glaserverfahren oder hygrothermische Berechnung). Äußere Bekleidungsschicht / Witterungs­ schutz Im Holzbau erfolgt die Wahl des äußeren Bekleidungsmaterials für die Gebäudehülle den gleichen Prinzipien wie beim konventio­ nellen Bauen mit mineralischen Baustoffen. Sowohl bei der Außenwand als auch beim Dach lassen sich auch hier grundsätzlich fast alle Bekleidungsmaterialien verwenden. Bei vorgefertigten Außenwand­ele­men­ten ist es jedoch nicht möglich, bestimmte Produkte bereits im Werk zu montieren, da durch den Transport eine gewisse Robustheit wie auch Reparaturfähigkeit im Fall von Beschädigungen gefordert wird. Die Notwendigkeit, hinter der Bekleidung eine Luftschicht anzuordnen, hängt stark vom Diffusionsverhalten der Bekleidung in Korrelation zu den anderen Bauteilschichten ab. Man unterscheidet hinterlüftete und belüftete Außenwandbekleidungen (Abb. C 1.13, S. 86) sowie Bekleidungen mit stehenden

C3.9

102

Luftschichten. Letztere haben ohne Dräna­ ge­ebene ein deutlich geringeres Potenzial, even­tuell anfallendes Kondensat oder durch Schlagregen eindringendes Oberflächenwasser abzuleiten und sollten daher ver­ mieden werden (siehe „Feuchteschutz”, S. 85ff.).

C3.8

C3.9

C3.7

C3.8

C3.9

C 3.9

C 3.10

C 3.11

Brandschutz bei Fassadenbekleidungen Die Brandschutzanforderungen an ein Außen­wandbauteil ändern sich in Abhängigkeit von der Gebäudeklasse (GK) bzw. der Gebäudehöhe (siehe „Leistungsanforderungen an den Brandschutz”, S. 78ff.). Die äußere Fassadenbekleidung muss dabei lediglich eine Ausbreitung des Brands außerhalb der primären Brandein­ wirkung begrenzen. Für Gebäude geringer Höhe bis drei Ge­­ schosse (GK 1– 3) werden keine besonderen Anforderungen an die Fassadenbekleidung gestellt, außer bei Sonderbauten – hier kann es projektspezifische Vorgaben geben. Damit lassen sich in der Regel normal entflammbare Baustoffe (B 2 nach DIN 4102-1) wie Holzbekleidungen und auch biogene Dämmstoffe (aus nachwachsenden Rohstoffen) als Außendämmung sowie als WDVS verwenden. Für höhere Gebäude mit 4 bis 8 Geschossen (GK 4 und 5) dürfen nach MHolzBauRL [2] hölzerne Bekleidungsmaterialien als hinter-/ C3.7 belüftete Fassaden eingesetzt werden (siehe „Brennbarkeit und Feuerwiderstand”, S. 80f.), wenn spezielle Maßnahmen zur Brand­aus­ breitung erfolgen, wie etwa ein nicht brennbarer äußerer Abschluss des Außenwandbauteils (Abb. C 3.6, S. 101), hergestellt durch z. B. eine nicht brennbare, mineralische, 15 mm starke Trägerplatte, durch eine Reduzierung der maximalen Lüftungsspaltbreite auf 30 bis 50 mm und durch geschossweise angeordnete horizontale Brandsperren [3]. Solche Brandsperren unterbinden eine geschossübergreifende Brandausbreitung innerhalb der Luftschicht. Dies erfolgt z. B. mittels eines Stahlblechs

C3.8

C3.7

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

103

A

B

C

Ausführung der luftdichten Ebene durch eine zusätzliche Folie, innen- oder außenseitig der Beplankung

Ausführung der luftdichten Ebene durch die innere Beplankung

Ausführung der luftdichten Ebene durch massive Bauteile

einseitiges Klebeband

zweiseitiges Klebeband

ein-/zweiseitiges Klebeband

außen Außen a

oder einer mineralischen Schürze (Abb. C 3.6 und C 3.7, S 101). Abhängig von dem Schalungsquerschnitt und dem Fugenanteil der Fassadenbekleidung kragt die Brandsperre dabei 50 bis 250 mm über die Außenkante der Bekleidung aus und wird fest mit der nicht brenn­baren Trägerplatte des eigentlichen Außenwandbauteils verbunden, wobei die Befestigungsmittel der Brandsperre bis in die tragende Kon­struktion der dahinterliegenden Wand reichen müssen. Eine Brandweiterleitung über die Luftschicht bzw. innerhalb der Ebene der Unterkon­struktion wird somit behindert. Bei WDVS dürfen bei höheren Gebäuden (GK 4 und 5) lediglich schwer entflammbare Dämmstoffe (B1 nach DIN 4102-1) zum Einsatz kommen. Zu beachten ist, dass nur geprüfte WDVS zulässig sind. Die Sys­tem­tauglichkeit von WDVS, die auf nachwachsenden Dämmstoffen basieren, muss im Einzelfall nachgewiesen werden. Ab der Hochhausgrenze dürfen als Fassadenbekleidungen nur nicht brennbare Materialien der Baustoffklasse A1 eingesetzt werden. Winddichtheitsschicht / zweite wasser­ führende Schicht Bei belüfteten oder hinterlüfteten Fassaden und geneigten Dachkonstruktionen wird als zusätzliche Sicherheit eine zweite wasserführende Schicht vorgesehen. Diese Schicht bildet auch gleichzeitig die Winddichtheits­ ebene, die verhindert, dass Außenluft durch die Dämmung oder die Stöße der Dämmplatten eindringen kann, was deren Wärmedämmfunktion stark beeinträchtigen würde. Die Winddichtheits­ebene unterstützt zusätzlich die Luftdichtheit des gesamten Bauteils. Die Menge an warmer und feuchter Luft, die aufgrund von Undichtigkeiten in der Luftdichtheitsebene in die Kon­struktion eindringen kann, wird damit erheblich reduziert und der Kondensatausfall deutlich verringert (siehe „Tauwasser durch Diffusion”, „Tauwasser durch Konvektion”, S. 86f.).

einseitiges Klebeband

außen Außen b

Winddichtheitsebene bei Fassaden Die für Winddichtheitsebenen eingesetzten Materialien müssen möglichst diffusions­ offen sein, was einem sd-Wert von < 0,3 m (DIN 68 800) entspricht (siehe „Korrelation mit anderen Bauteilschichten”, S. 106), wasserableitende Oberflächen besitzen und sich dicht verlegen lassen (z. B. Nut-Feder-Verbindung oder Verklebungen). Ge­­eignet sind diffusionsoffene Folien, diffusionsoffene Holzwerkstoffplatten (z. B. bau­tech­nische MDFPlatten) oder Holzfaser­dämm­platten. Bei erhöhten Brandschutzanforderungen kommen entweder mineralisch gebundene Holzwerkstoffplatten zum Einsatz (z. B. ze­mentgebundene Spanplatten), was auf der Bauteilinnenseite einen entsprechenden Dampfdiffusions­widerstand erfordert, oder gipsgebundene Bauplatten (Gipskartonfeuerschutzplatten – GKF, Gipsfaserplatten – GF), die das konstruktive Element aufgrund der Brandschutzanfor­derungen außenseitig schützen (Abb. C 3.16, S. 108 und C 3.17, S. 109). Letztere können zwar die Winddicht­ heitsebene bilden, müssen jedoch zusätzlich durch dampfdiffusionsoffenen Folienwerkstoff vor Feuchtigkeit geschützt werden. Bei Fassadenbekleidungen mit offenen Fugen oder Perforationen bildet die Winddichtheitsebene die einzige wasserführende Schicht. Somit ist eine absolut dichte Ausführung und hindernisfreie Wasserableitung unerlässlich. Die Bekleidung mindert hier je nach Ausführung nur den Anprall von Niederschlägen. Bei einem Fassadenaufbau ohne Luftschicht, z. B. bei einem geprüften WDVS, muss die äußere Putzschicht die Funktion der Winddichtheit und der wasser­führenden Ebene gänzlich übernehmen, eine zweite wasserableitende Schicht ist nicht vorhanden. Winddichtheitsebene bei hinterlüfteten Dach­konstruktionen Bei hinterlüfteten, geneigten Dächern wird eine zweite wasserableitende Schicht in Form einer Unterdeckplatte/-bahn eingebaut, die eventuell anfallende Nässe durch

einseitiges Klebeband

außen Außen c

vorkomprimiertes Dichtungsband

C 3.12

Kondensat oder Undichtigkeiten der Dachhaut abführt (Abb. C 3.25 – C 3.29, S. 112f.). Auch bei Flachdächern ist ein hinterlüfteter ­Aufbau grundsätzlich möglich (Abb. C 3.24, S. 111), wird aber in der Praxis aus Kostengründen eher selten ausgeführt, da hohe ­Aufbauhöhen für eine funktionierende Luftdurchströmung erforderlich sind. Polyfunktionalität der Winddichtheits­ ebene Wird die Winddichtheitsebene in der Fassade oder bei geneigten Dächern mit einem Plattenwerkstoff ausgeführt, z. B. mit geeigneten Holzfaserplatten, bietet diese einem vorgefertigten Bauteil bei Transport und Montage Schutz vor Feuchte und mecha­ nischen Beschädigungen. Während der Bauphase übernimmt sie die Funktion der Bauwerksabdichtung oder des Notdachs. Außerdem dient sie als zweite wasser­füh­ rende Ebene. Holzfaserplatten mit Wärme­ leit­fä­higkeiten von 0,09 bis 0,045 W/mK ­gelten zudem bei ausreichender Stärke als Zusatzdämmung, die Wärmebrücken der Ständer bzw. Sparren minimiert (Abb. C 3.13, S. 104 und C 3.14, S. 105).

C 3.9   hinterlüfteter Fassadenaufbau bei einer Massiv­ holzkonstruktion mit einer äußeren Bekleidung aus geschliffenen Stahlblechen. Die vorgefertigten Module der Zimmer wurden erst auf der Baustelle mit der äußeren Bekleidung versehen. Hotel ­Ammerwald bei Reutte in Tirol (AT) 2009, Oskar Leo Kaufmann, Albert Rüf C 3.10 hinterlüfteter Fassadenaufbau bei einer Massivholzkonstruktion mit einer äußeren Bekleidung aus Glasfaserbetonelementen. Aufgrund der Steifigkeit dieser Elemente sind größere Abstände bei der Unterkonstruktion aus Aluminium möglich. Wohn- und Geschäfts­haus, Zürich (CH) 2010, pool Architekten C 3.11 Fassadenaufbau mit WDVS bei einer Holztafelkonstruktion, Wohn- und Geschäftshaus, B ­ erlin (DE) 2014, Kaden Klingbeil Architekten C 3.12 mögliche Ausführung der Luftdichtheitsebene, Horizontalschnitte a  mit zusätzlichen Folien b  durch Verklebung von Holzwerkstoffplatten c durch ein Massivholzelement mit entsprechend ausgeführten Elementfugen

Luftdichtheitsebene Der Luftdichtheitsbene kommt eine wichtige Bedeutung zu, denn Luftundichtigkeiten beeinträchtigen die Schutzfunktionen wie Wärme-, Schall-, Brand- und Tauwasserschutz oder sie heben diese sogar ganz auf. Das kann zu Energieverlusten, Schallbrücken, Rauch- oder Brandweiterleitung oder Kondensatausfällen durch Konvektion führen. Bedeutung der luftdichten Ebene Die Bedeutung der Luftdichtheit in der Ge­­ bäudehülle wurde lange unterschätzt.Durch Leckagen ge­­langt feuchte, warme Luft in die Konstruktion und bewirkt starke Kondensatausfälle, die wesentlich gravierender sind

als die, die durch Dampfdiffusion entstehen können (Abb. C 1.14, S. 86). Meistens treten Luftundichtigkeiten an nicht fachgerecht abgedichteten Durchdringungspunkten, an Bauteilübergängen, Fügun­gen wie z. B. Fenster- und Türan­schlüs­sen, Decken-, Boden- und Dach­anschlüs­sen oder aufgrund fehler­haf­ter Ausführung oder Beschädigung der luftdichten Ebene selbst auf. Um die häufigste Fehlerquelle zu vermeiden, sollten Leitungen immer raumseitig der luftdichten Schicht geführt werden, sodass es nicht zu Durchdringungen kommt. Sichtbar belassene Massivholzelemente, die zugleich die luftdichte Schicht bilden, erfordern spezielle Detail­lösungen. Leitungs-

durchführungen innerhalb dieser Elemente lassen sich entweder nur bis zu einer be­­ stimmten Bauteiltiefe ausführen, bei der die restlichen Holzlagen noch ausreichend luft- und dampfdicht sind, oder es werden zusätzliche Dich­tungs­maß­nah­men notwendig (siehe „Schutzfunktionen”, S. 78ff. und „Gebäudetechnik – Beson­derheiten im Holzbau”, S. 136ff.). Ausführung der luftdichten Ebene Gängige Materialien für die Luftdichtheits­ ebene sind Folienwerkstoffe aus Kunststoff, speziell beschichtete Papierbahnen, Holzwerkstoff-, Gips­faser- und Gipskartonplatten etc. Bei Holztafelelementen hat diese Ebene

außen gedämmte Konstruktion

A

A

BSP, hier sichtbar belassen, als Dampfbremse und luftdichte Ebene, Schmalseiten der Lagen verklebt

B

Zusätzliche nicht brennbare Beplankung ist ggf. aus Brandschutzgründen erforderlich. Die Luftdichtung /Dampfbremse kann dann auch innenseitig angebracht werden. Ausgedämmte Installationsschicht ­verbessert den U-Wert. zusätzliche Folie als Luftdichtung /Dampfsperre optional möglich

zusätzlicher Plattenwerkstoff /Zusatzdämmung

Bekleidung

Installationsschicht

Massivholzkonstruktion

Bekleidung

Installationsschicht

WDVS

BSP, hier sichtbar belassen, als Dampfbremse und luftdichte Ebene, Schmalseiten der Lagen verklebt Bei zusätzlicher Folie als Luftdichtung / Dampfbremse (bei fehlender Schmalseitenverklebung oder Installationen in der BSPEbene) ist ggf. eine zusätzliche Träger­ platte für WDVS notwendig (siehe Herstellerangaben). Zusätzliche nicht brennbare Beplankung ist ggf. aus Brandschutzgründen erforderlich. Die Luftdichtung /Dampfbremse kann dann auch innenseitig angebracht werden.

einlagiges WDVS

C

D

a

B

Winddichtung als Folie

diffusionsoffene Beplankung als Winddichtung, zweite wasserführende Schicht und mechanischer Schutz beim Transport

C

Ausgedämmte Installationsschicht ­verbessert den U-Wert.

zusätzliche Folie als Luftdichtung /Dampfbremse optional möglich D

WDVS als äußere Zusatzdämmung auf einer Außendämmung zwischen Lattung / Konterlattung

E

Zusätzliche nicht brennbare Beplankung ist ggf. aus Brandschutzgründen erforderlich.

Äußere Zusatzdämmung, z. B. paraffinierte Holzweichfaserplatte, verbessert den ­U-Wert und bietet mechanischen Schutz beim Transport. E

F

I-Träger reduzieren Wärmebrücken.

Ausgedämmte Installationsschicht ­verbessert den U-Wert.

zusätzliche Luftdichtung /Dampfbremse als Folie bei fehlender Schmalseiten­ verklebung der BSP-Ebene

WDVS auf zusätzlicher Dämmebene

einfache zweite wasserführende Schicht

zusätzliche Luftdichtung /Dampfbremse als Folie bei fehlender Schmalseitenverklebung oder Installationen in der BSP-Ebene

Massivholzkonstruktion

WDVS

Bekleidung

Installationsschicht

ohne Luftschicht als WDVS

Massivholzkonstruktion

Außendämmung

Luftschicht

Bekleidung Bekleidung

Installationsschicht

hinterlüftet / belüftet

Massivholzkonstruktion

Außendämmung

104

b

Zusätzliche Folie als Luftdichtung /Dampfbremse kann auch innenseitig ­angebracht werden. F

Ausgedämmte Installationsschicht ­verbessert den U-Wert.

zusätzliche Luftdichtung /Dampfbremse als Folie bei fehlender Schmalseiten­ verklebung der BSP-Ebene C 3.13

normalerweise auch aussteifende und eventuell sogar tragende Funktion. Die Beplankung muss in diesem Fall einen ausreichenden Strömungs­widerstand bieten und die Fugen der Elementstöße müssen luftdicht sein. Auch Brettsperrholzelemente können die luftdichte Ebene bilden, wenn die Brettlagen an den Schmal­seiten verklebt und die Elementfugen entsprechend luftdicht ausgeführt sind, z. B. durch in den Fugen verlegte Fugendichtbänder (EPDM-Schlauchdichtung, vorkomprimierte Dichtungsbänder) oder durch ein Verkleben der Fugen mit Klebebändern. Werden Folien als luftdichte Ebene eingesetzt, sind diese an den Stößen zu verkleben

(­ Abb. C 3.12 a, S. 103), Überlappungen reichen nicht aus. Eine Luftdichtigkeitsprüfung in Form eines Blower-Door-Tests ist unbedingt zu empfehlen (siehe „Tauwasser durch Konvektion”, S. 86f.). Dieser hat noch vor dem Anbringen der inneren Beplankung zu erfolgen. Bei vorgefertigten Elementen müssen die Elementstöße und Bauteilanschlüsse zugänglich bleiben, damit sich Leckagen orten und ausbessern lassen. Dampfbremsende Schicht Die Dampfbremse wird auf der Innenseite der Dämmebene angeordnet, um Kondensat in der Kon­struktion zu verhindern. Die Bauteile der Gebäudehülle sind generell so

105

C 3.13 schematischer Schichtenaufbau einer außen ­gedämmten Konstruktion am Beispiel eines Brettsperrholzelements a  hinterlüftet /belüftet b  ohne Luftschicht als WDVS C 3.14 schematischer Schichtenaufbau einer zwischengedämmten Konstruktion am Beispiel einer Holztafelkonstruktion a  hinterlüftet /belüftet b  ohne Luftschicht als WDVS

zwischengedämmte Konstruktion

A

sichtbar belassene, aussteifende Beplankung als Dampfbremse und Luftdichtung, luftdichte Anschlüsse z. B. durch Abkleben erforderlich

B

B

zusätzliche nicht brennbare Beplankung ggf. aus Brandschutzgründen erforderlich

Winddichtung als Folie

Ausgedämmte Installationsschicht verbessert den U-Wert. D

a

F

zusätzliche Luftdichtung /Dampfbremse als Folie bei fehlender luftdichten Verklebung der Innenbeplankung

Bekleidung

Installationsschicht

Konstruktion mit Gefachdämmung

WDVS

Ausgedämmte Installationsschicht ­verbessert den U-Wert. zusätzliche Luftdichtung / Dampfbremse als Folie bei fehlender luftdichten Verklebung der Innenbeplankung Zusätzliche äußere Beplankung kann fertigungstechnische Gründe haben (Vorfer­ tigungsgrad, nicht selbsttragendes Dämm­ material wie z. B. Zelluloseflocken etc.). E

WDVS auf zusätzlicher Dämmebene

I-Träger reduzieren Wärmebrücken.

Bekleidung

Dämmstoffplatten selbsttragend, z. B. Holzweichfaser

D

Äußere Zusatzdämmung (feuchtegeschützt) als Winddichtung /zweite wasserführende Schicht bietet mechanischen Schutz und verbessert U-Wert.

Installationsschicht

C

Zusätzliche diffusionsoffene Beplankung als Wind­ dichtung/zweite wasserführende Schicht bietet mechanischen Schutz während der Bauphase; kann fertigungstechnische Gründe haben (Vor­ fertigungsgrad, nicht selbsttragendes Dämm­ material wie z. B. Zelluloseflocken etc.) E

zusätzliche Luftdichtung /Dampfbremse als Folie bei fehlender luftdichten Verklebung der Innenbeplankung

Zusätzliche Folie als Luftdichtung /Dampf­ bremse kann auch innenseitig angebracht werden.

Zusätzliche Folie als Luftdichtung / Dampf­bremse kann auch innenseitig angebracht werden. C

sichtbar belassene, aussteifende Beplankung als Dampfbremse und Luftdichtung, luftdichte Anschlüsse z. B. durch Abkleben erforderlich

zusätzliche nicht brennbare Beplankung ggf. aus Brandschutzgründen erforderlich

einlagiges WDVS

einfache zweite wasserführende Schicht

zusätzliche Luftdichtung /Dampfbremse als Folie bei fehlender luftdichten Verklebung der Innenbeplankung

Konstruktion mit Gefachdämmung

WDVS

Bekleidung

ohne Luftschicht als WDVS Installationsschicht

Konstruktion mit Gefachdämmung

Luftschicht

Bekleidung Bekleidung

Installationsschicht

A

zusätzlicher Plattenwerkstoff /Zusatzdämmung

Konstruktion mit Gefachdämmung

hinterlüftet / belüftet

Luftschicht

Bekleidung

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

b

Zusätzliche nicht brennbare Beplankung ist ggf. aus Brandschutzgründen erforderlich. Zusätzliche Folie als Luftdichtung /Dampf­ bremse kann auch innenseitig angebracht werden.

F

zusätzliche Luftdichtung / Dampfbremse als Folie bei fehlender luftdichten Verklebung der Innenbeplankung C 3.14

Bauteil

106

Dampfbremse/ Luftdichtheitsebene

Bauteil

C 3.15 Verlauf der Dampfbremse bei der Ein­bindung der Geschossdecke, Wohnanlage, ­Jenbach (AT) 2010, Architekten Hermann ­Kaufmann a  Vertikalschnitt, Maßstab 1:20 b Baustellenfoto

a

b

diffusionsoffen wie möglich und so dampfdicht wie nötig auszubilden, wobei die Bauteilschichten von innen nach außen immer diffusionsoffener sein müssen, damit nicht mehr Wasserdampf in das Bauteil eindringt als aus­dif­fundieren kann. Diffusions­offene Kon­struk­tionen haben sich wegen ihres Aus­trocknungsvermögens bewährt und gelten als sehr robust.

sd ≥ 500 m betragen. Dies ist nur mit Folienwerkstoffen oder entsprechenden Bitumenlagen zu erreichen, die während der Bauphase als Notdach dienen können. In DINNormen (DIN 68 800) und Datenbanken wie z. B. dataholz.eu sind bereits nachgewiesene Konstruktionsaufbauten verschiedener Hersteller aufgeführt. Im Zweifel empfiehlt es sich, bei Außenwand- und Dachbauteilen die bauaufsichtlich eingeführten Rechen­ verfahren zum Nachweis der Kon­struktion anzuwenden.

Korrelation mit anderen Bauteilschichten Als Faustformel gilt: Die wasserdampfäquivalente Luftschichtdicke der dampfdiffu­ sionsregulierenden Schicht, angegeben durch den sd-Wert, muss mindestens fünfbis sechsmal so hoch sein wie der sd-Wert der außen liegenden Schicht(en) [4]. Wurden früher bei be-/hinterlüfteten Außenwandbauteilen innenseitig Folien mit sd-­ Werten von 500 bis 1000 m verwendet, so ­liegen die sd-Werte heute bei 5 –20 m oder es werden feuchtevariable Dampfbremsen eingesetzt [5]. Wird ein Außenwandaufbau ohne Folienwerkstoffe angestrebt, so kann beispielsweise bei einer zwischengedämmten Kon­ struktion mit einer hinter- oder belüfteten äußeren Bekleidung und einer diffusionsoffenen Winddichtheitsebene von sd  1,8 m Bei Flachdächern mit einer außen gedämmten Konstruktion ohne zusätzliche Luftschicht werden beispielsweise Ab­­dich­tungs­­ebenen mit sd-Werten von sd ≥ 100 m eingesetzt. Der daraus resultierende Wert der innen­ seitigen Dampfbremse sollte demzufolge

C 3.15

Feuchteadaptive Dampfbremsen Feuchteadaptive Dampfbremsen können ihren sd-Wert anpassen: Bei geringer rela­ tiver Luftfeuchte sind sie stark diffusions­ hemmend, bei hoher relativer Luftfeuchte hochdiffusionsoffen. Damit besteht die Möglichkeit, dass gegebenenfalls in der Konstruktion auftretende Feuchtigkeit, die durch Kondensat oder Leckagen entstanden sind, wieder austrocknen kann, was z. B. bei nicht hinterlüfteten, zwischengedämmten Flachdachkonstruktionen notwendig ist (siehe „Flachdachkonstruktionen”, S. 111ff.). Innere Bekleidungen Die inneren Bekleidungen der Gebäudehülle haben neben gestalterischen Aspekten auch funktionale Anforderungen wie Brandschutz, Akustik, Schallschutz und Feuchteschutz zu erfüllen. Ebenso ist mit geeigneten Materialien eine Erhöhung der speicherwirksamen Masse möglich. Dabei sind die folgenden Ausführungsvarianten gebräuchlich: • Direkte Beplankung der Tragschicht: Eine direkte Beplankung wird manchmal aus wirtschaftlichen Gründen ausgeführt. Sie kann bei speziell überwachter Ausführung auch die Luftdichtigkeit und dampfbremsende Funktion gewährleisten. Perforierungen dieser Schicht durch Leitungsdurchführungen sollten jedoch vermieden werden.

• Beplankung der Tragschicht mit Abstand (Installationsebene): Eine zusätzliche Vorsatzschale als Installationsebene auf der raumzugewandten Seite des Bauteils hat den Vorteil, dass Leitungen innenseitig der luftdichten Ebene geführt werden können, ohne diese zu durchdringen. Der dafür notwendige zusätzliche Flächenbedarf wird in der Regel durch die einfachere Installation und die sicherere Ausführung in Kauf genommen. Das zusätzliche Ausdämmen dieser Installa­tions­ebene kann den U-Wert nochmals ­verbessern, reduziert zudem etwaige Wärmebrücken und wirkt sich positiv auf das Schalldämmmaß des ge­­­ samten Bauteils aus.

Schallschutztechnische ­Aspekte Holzkonstruktionen können trotz fehlender Masse durch geeignete Schichtenaufbauten guten Schallschutz bieten und somit die Einhaltung der geltenden Normen garantieren (siehe „Schalltechnische Anforderungen”, S. 88f. und „Schichtenaufbau von Innenbau­teilen”, S. 126ff.). Zahlreiche Außenwandaufbauten sind mittlerweile bauaufsichtlich geprüft und in den diversen Bauteilkatalogen abrufbar. Grundvoraussetzung für einen guten Luftund Trittschallschutz ist eine luftdichte ­Ausführung der Bauteile. Spezielle Aufbauten können berechnet werden, besonderes Augenmerk ist aber immer auf die Ein­ schätzung von Schallnebenwegen zu legen. Bei Massivholzbauteilen hängt das Luftschalldämmmaß auch von der Fugenaus­ bildung ab. Das Anbringen von äußeren und inneren Bekleidungsebenen mit Ausdämmungen verringert deren Einfluss [6].

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

Verbesserung des Schallschutzes bei Außenwänden An der raumzugewandten Seite von Außenwänden kann das Luftschalldämmmaß z. B. durch folgende Maßnahmen verbessert werden. Die genannten Richtwerte beziehen sich auf eine innen sichtbar belassene Außenwand aus Brettsperrholz (BSP) mit Wärmedämmverbundsystem (WDVS) [7]: • direkte Beplankung auf der BSP-Wand mit WDVS: 12,5 mm Gipskarton (GK) ∫ Verbesserung um ca. 0 –1 dB • doppelte direkte Beplankung auf BSPWand: 2≈ 12,5 mm GK ∫ Verbesserung um ca. 1– 2 dB • mit Mineralwolle ausgedämmte Vorsatzschale auf BSP-Wand ∫ Verbesserung um bis zu ca. 6 dB • mit Mineralwolle ausgedämmte Vorsatzschale auf BSP-Wand mit Schwingbügeln befestigt und mit 2≈ 12,5 mm GK bekleidet ∫ Verbesserung um bis zu ca. 15 dB • Vorsatzschale auf BSP-Wand, vollständig entkoppelt, Hohlraum (85 mm) mit Hohlraumdämpfung aus Mineralfaser (50 mm) gedämmt, CW-Profil mit 12,5 mm GK bekleidet ∫ Verbesserung um bis zu ca. 22 dB • Vorsatzschale auf BSP-Wand, vollständig entkoppelt, Hohlraum (85 mm) mit Hohlraumdämpfung aus Mineralfaser (50 mm) gedämmt, CW-Profil mit 2≈ 12,5 mm GK bekleidet ∫ Verbesserung um bis zu ca. 23 dB Zwischengedämmte Bauteile verfügen bereits generell über eine gute Schalldämmung im hohen Frequenzbereich mit einem Anstieg von 12 dB pro Okta­­ve gegenüber nur 6 dB pro Oktave bei Massivholzbau­ teilen auf [8]. Der schalldämmende Einfluss von Vorsatzschalen bei Holztafelbauwänden fällt folglich geringer aus als bei Massivholzwänden, weil bei zwischengedämmten Bauteilen schon von einem höheren Schalldämmniveau auszugehen ist.

Auch die Art der Ausführung der äußeren Be­­kleidung hat Einfluss auf das Schalldämmmaß des Bauteils. Bei Wärmedämmverbundsystemen sind beispielsweise die dynamische Steifigkeit und die Rohdichte der Dämmplatten sowie die Rohdichte und Dicke des Putzes für die Schalldämmwerte relevant. Bei außen liegenden Dämmungen einer hinterlüfteten Fassade ist der längenbezogene Strömungs­widerstand r des Dämm­materials von Bedeu­tung [9]. Angaben zu konkreten Aufbauten und Einbau­ situa­tionen sind bei den Dämmmaterialherstellern zu erfragen. Bei hinterlüfteten Fassaden lässt sich das Schalldämmmaß durch eine optimierte Planung der Befestigungspunkte der Unterkon­ struktion an den Ständern der Gefachdämmung verbessern. Dies betrifft beispielsweise den Fall, wenn die Unterkon­struktion der Fassade und die Lattung der innenseitigen Installationsebene nicht in einer Ebene mit den Ständern der Holztafelkonstruktion bzw. den Ständern der äußeren Gefachdämmung bei außen gedämmten Massivholzkonstruktionen liegen. Dies kann bei Holztafelkon­struktionen zu Verbesserungen des Schalldämmmaßes von bis zu 7 dB führen [10]. Schallschutz zu benachbarten Nutzungs­ einheiten Reichen Bauteile der Gebäudehülle oder der Decken über mehrere Nutzungseinheiten, muss eine Weiterleitung von Luft- und Körperschall verhindert werden. Eine häufig aus­geführte Maßnahme ist die Einbindung der Decken in den Fassadenaufbau [11] oder die Entkoppelung der konstruktiven Bauteile mittels Elastomerlager an den ­konstruktiven Auflagerpunkten (siehe „Entkoppelung der Bauteilschichten”, S. 134f.). Ebenfalls eingesetzt werden zusätzliche biegeweiche Schichten wie Vorsatzschalen bei Wand und Decke (siehe „Bekleidung”, S. 131). Auch hier gilt: Alle Bauteile sind unbedingt luftdicht auszuführen.

107

Brandschutztechnische ­Aspekte Bei höheren Gebäuden in Holzbauweise (ab vier Geschossen) werden für gewöhnlich die erhöhten Anforderungen an den Brandschutz durch Bekleidungen umgesetzt (siehe „Leistungs­vermögen des Holzbaus”, S. 81ff.). Im Regelfall wird eine brandschutztechnische Bekleidung mit Gipsfaserplatten (GF) oder Gipskartonfeuerschutzplatten (GKF) hergestellt. Aber z. B. auch ein WDVS mit Mineralwolldämmung und Silikatputz auf­ gebracht auf einer GF-/GKF-Platte kann als brandschutztechnische Bekleidung auf der Außenseite der Wand herangezogen werden (Abb. C 3.17 a, S. 109). Brandschutztechnisch wirksame Bekleidungen müssen entweder gemäß den technisch eingeführten Baubestimmungen ausgeführt sein oder über einen baurechtlichen Verwendbarkeitsnachweis (abP, abZ, ETA) verfügen. GF-/GKF-Platten können auch weitere Funktionen übernehmen und somit die Schichtenanzahl im Bauteil redu­zieren: Sie dienen beispielsweise als innere, ge­­ stalterisch relevante Bekleidungsschicht und in Form direkter Beplankung ohne Installationsschicht als Luftdichtheitsebene (Abb. C 3.16, S. 108 und C 3.17, S. 109). Allerdings können diese Platten mit ihrem recht geringen sd-Wert (µ-Wert von ca. 13: 13 ≈ 0,018 m = 0,23 m = sd) nur mit einer zusätzlichen dampfbremsenden Folie von sd ≥ 2 m verwendet werden, wenn nicht eine andere Bauteilschicht wie z. B. eine innere Beplankung mit einer OSB-Platte diese Funktion übernimmt (Abb. C 3.17 c, S. 109). Da mit GF-/GKF-Platten beplankte Wandtafeln jedoch eine vergleichsweise geringe horizontale Tragfähigkeit aufweisen, werden gerade im mehrgeschossigen Bauen meist ergänzend Holzwerkstoffplatten unter den Gipsbauplatten verwendet. Sie haben zusätzlich den Vorteil, dass damit das Aufhängen von Bildern und Befestigen von

108

Massivholzbau mit WDVS

Massivholzbau hinterlüftet

Massivholzbau (innen sichtbar) hinterlüftet, folienarm

Bauteilschicht

Bauteilschicht

Bauteilschicht

Außenputz 10 mm Mineralwolle 180 mm Gipskartonfeuerschutzplatte 12,5 mm (luftdichte Zusatzschicht, optional) Brettsperrholz (bei µ = 50; sd = ca. 7 m) 140 mm Gipskartonfeuerschutzplatte 2≈ 18 mm Installationsebene, optional

hinterlüftete Fassade Schalungsbahn (sd ≤ 0,3 m) Mineralwolle 180 mm Gipskartonfeuerschutzplatte 18 mm Brettsperrholz (bei µ = 50; sd = ca. 7 m) 140 mm Gipskartonfeuerschutzplatte 2≈ 18 mm Installationsebene, optional

hinterlüftete Fassade Winddichtung, optional Holzwerkstoffplatte (z. B. zementgebundene Spanplatte) Steinwolle-Lamellendämmung 180 mm T ≥ 1000 °C; t ≥ 40 mm Gipsfaserplatte 15 mm Brettsperrholz (bei µ = 50; sd = ca. 7 m) 140 mm sichtbar belassen

mögliche Werte ohne Installationsschicht: REI 90 (+ brandschutztechnisch wirksame Bekleidung) U = 0,152 W/m2K R w, R = 39 dB

mögliche Werte ohne Installationsschicht: REI 90 (+ brandschutztechnisch wirksame Bekleidung) U = 0,15 W/m2K R w, R = 40 dB

mögliche Werte: REI 60 U = ca. 0,15 W/m2K R w, R = k. A.

Funktion

Funktion

Funktion

Putzsystem: Witterungsschutz, Winddichtung, außenseitige Brandschutzbekleidung

Witterungsschutz

Witterungsschutz

Winddichtung, zweite wasserführende Schicht

tragende Schicht, Dampfbremse

außenseitige Brandschutzbekleidung

Winddichtung, zweite wasserführende Schicht, Zusatzdämmung

Luftdichtheit, innenseitige Brandschutzbekleidung

tragende Schicht, Dampfbremse Luftdichtheit, innenseitige Brandschutzbekleidung

außenseitige Brandschutzbekleidung tragende Schicht, Dampfbremse, Luftdichtheitsebene, auf Abbrand dimensioniert (objektbezogener Brandschutznachweis erforderlich)

a

b

c

Schränken etc. an den Wänden problemlos möglich ist. Ist eine innenseitige Installationsschicht vorgesehen, sollte die innere Beplankung nicht als luftdichte und auch nicht als brandschutztechnisch notwendige Schicht ausgebildet werden. Das luftdichte und brandschutztechnische Abdichten von Leitungsdurchdringungen ist zwar möglich, bedarf aber einer genauen Planung und sollte, wenn möglich, bei vorgefer­tigten Elementen werkseitig oder unter streng kontrollierten Bedingungen erfolgen.

vanten Primärkonstruktion, können grundsätzlich Holztafelwände oder Massivholzwände aus Brettsperrholzelementen (siehe „Wohn- und Ge­­schäftshaus in Berlin”: Rückgebäude Holztafel, Vordergebäude Massivholz, S. 194ff.) oder Brettstapelelementen (siehe „Wohn- und Geschäftshaus in Zürich”, S. 204ff.) verwendet werden. Lastabtragende Holztafelwände sind bei einer üblichen Ausbildung mit durchlaufenden Rähmen und Schwellen bis zu einer Höhe von maximal drei bis vier Geschossen möglich, da andernfalls die Setzungsanteile aus der Querpressung der Rähme und Schwellen zu groß werden (Abb. B 1.11 b und c, S. 48). Durch die Verwendung von Hartholzschwellen und /oder ergänzende konstruktive Maßnahmen können mit Holz­ tafelwänden höhere Geschossigkeiten erreicht werden. Auch bei Massivholzwänden sollte die Last­ abtragung durch direkte Lastweiterleitung über Hirnholz erfolgen. Decken sind daher nur teilweise oder mit Konsolen aufzulegen. Alternativ können die vertikalen Lasten mit-

tels in die Decken eingebauter Stahlkon­ struktionen oder Verguss von Ausfräsungen mit Vergussmörtel durchgeleitet werden (Abb. B 1.11 d, S. 48). Skelettkonstruktionen mit entsprechend dimensionierten Stützen, die die Lasten direkt in die darunterliegende Stütze leiten, stellen für hohe Gebäude auch über die Hochhausgrenze hinaus die geeignetste Konstruktionsweise dar (siehe „Studierendenwohnheim in Vancouver”, S. 190ff.). Bei den raumabschließenden Fassadenelementen handelt es sich dann folglich nicht mehr um tragende Teile der Gebäudehülle, was die brandschutztechnischen Anforderungen reduziert (siehe „Brandschutz”, S. 78ff.). Nicht tragende Wände bis zur Hochhausgrenze müssen nur feuerhemmend sein (REI 30), ­darüber hinaus ist der erforder­ liche Feuerwiderstand abhängig vom vorliegenden Brandschutzkonzept.

Weitere Kriterien zur Wahl der Außenwandkonstruktion Neben den bereits genannten Anforderungen an die Gebäudehülle gibt es weitere Faktoren, die es bei der Wahl der Außenwandkonstruktion zu beachten gilt. Konstruktive Faktoren Ist die Gebäudehülle Teil der statisch rele-

C 3.16

Raumklimatische Faktoren Sichtbar belassene, massive Holzkonstruk­ tionen beeinflussen das Raumklima. Die

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

Holztafelbau mit WDVS

Holztafelbau hinterlüftet

Holztafelbau hinterlüftet, folienarm

Bauteilschicht

Bauteilschicht

Bauteilschicht

Außenputz 10 mm Steinwolle-Lamellendämmung 40 mm T ≥ 1000 °C; t > = 40 mm Gipskartonfeuerschutzplatte 12,5 mm Mineralwolle 240 mm Dampfbremse (sd ≥ 2 m) Gipskartonfeuerschutzplatten  2≈ 18 mm Installationsebene, optional

hinterlüftete Fassade Schalungsbahn diffusionsoffen sd ≤ 0,3 m Gipskartonfeuerschutzplatte 2≈ 18 mm Mineralwolle 240 mm Dampfbremse (sd ≥ 2 m) Gipskartonfeuerschutzplatte 2≈ 18 mm Installationsebene, optional

hinterlüftete Fassade Winddichtung, optional kaschierte Dämmung, Holzwerkstoffplatte (z. B. zementgebundene Spanplatte) Gipskartonfeuerschutzplatte 2≈ 18mm Wärmedämmung, mineralisch 240 mm OSB-Platte (sd = ca. 4 m), luftdicht 24 mm Gipskartonfeuerschutzplatte 2≈ 18 mm Installationsebene, optional

mögliche Werte ohne Installationsschicht: REI 60 (+ brandschutztechnisch wirksame Bekleidung) U = 0,14 W/m2K R w, R = 47 dB

mögliche Werte ohne Installationsschicht: REI 60 (+ brandschutztechnisch wirksame Bekleidung) U = ca. 0,16 W/m2K R w, R = k. A.

mögliche Werte ohne Installationsschicht: REI 60 (+ brandschutztechnisch wirksame Bekleidung) U=0 ­ ,165 W/m2K R w, R = 49 dB

Funktion

Funktion

Funktion

Putzsystem: Witterungsschutz, Wind­ dichtung, außenseitige ­Brandschutzbekleidung

Witterungsschutz

Witterungsschutz

Winddichtung, zweite wasserführende Schicht

Dampfbremse

außenseitige Brandschutzbekleidung

Winddichtung, zweite wasserführende Schicht, Zusatzdämmung

Aussteifung, Luftdichtheit, innenseitige Brandschutzbekleidung

Dampfbremse Aussteifung, Luftdichtheit, innenseitige Brandschutzbekleidung

109

außenseitige Brandschutzbekleidung Aussteifung, luftdichte und dampfbremsende Schicht innenseitige Brandschutzbekleidung

a

b

c

geringe Wärmeleitfähigkeit von Holz bei relativ hoher Rohdichte und die große spe­ zifische Wärme­kapazität (c = 2100 J/kgK) erhöhen die ther­mische Trägheit und er­­ möglichen eine gute Sommertauglichkeit (siehe „Sommerlicher Wärmeschutz”, S. 93 und S. 94ff.). Bei vergleichbarem U-Wert lässt sich mit Brettsperrholz die nahezu dreifache Speicherkapazität von Holztafelwänden erzielen [12]. Die Fähigkeit von Holz, Feuchte aus der Raumluft aufzunehmen und zeitverzögert wieder abzugeben, führt zu einem Ausgleich der Raumluftfeuchte und erhöht bei sichtbar belassenen Bauteilen den Komfort.

der Elementstöße und der Fügepunkte mit anderen Bauteilen ein erhebliches Rationa­ lisierungspotenzial. Der sinnvolle Bau- und Montageprozess, der Vorfertigungsgrad der Elemente und die Transportmöglichkeiten müssen rechtzeitig mit den ausführenden Firmen abgestimmt werden, was speziell bei öffentlichen Bauten aufgrund der Vergabevorschriften meist schwierig ist, da die Firmen zum ­Zeitpunkt der Werkplanung oft noch nicht beauftragt sind. Daher sollten hier gerade im Hinblick auf die Vorfertigung alternative Vergabeverfahren entwickelt werden (siehe „Planung”, S. 146ff.), denn die individuelle Arbeitsweise der ausführenden Holzbaufirma kann Adaptionen der Planung zur Folge haben, was in einer fortgeschrittenen Planungsphase zu einem hohen Aufwand führt (siehe „Charakteristika der Holzbauplanung”, S. 146).

Senke hat einen mit der Menge des verbauten Holzes steigenden positiven Effekt auf die Ökobilanz. Dennoch sind im Sinne der Nachhaltigkeit Energie- und Stoffeffizienz sowie Kohlenstoffspeicherung gegeneinander abzu­wä­gen. Ein scho­nender und sparsamer Umgang ist auch bei den nachwachsenden Ressourcen notwendig.

Ökonomische Faktoren Die Kosten der Gebäudehülle hängen nicht nur vom Materialpreis der einzelnen Schichten ab, sondern auch von der Effizienz des Herstellungs- und Montageprozesses im Zusammenhang mit der Vorfertigung. Aus diesem Grund ist eine besonders sorg­fäl­ tige und rechtzeitige Planung unum­gänglich. So liegt beispielsweise in der Detaillierung

Ökologische Faktoren Je mehr Holz in einem Gebäude verbaut wird, desto mehr Kohlenstoff ist langfristig gebunden. Die damit einher­gehende CO2-

C 3.17

C 3.16 typische Fassadenaufbauten außen gedämmter Konstruktionen im mehrgeschossigen Holzbau unter Berücksichtigung der brandschutztechnischen Bekleidung (Aufbau von a und b nach Merk, Michael u. a.: Erarbeitung weiterführender Konstruktionsregeln /-details für mehrgeschossige Gebäude in Holzbauweise der Gebäudeklasse 4. Stuttgart 2014) a  Massivholzbau mit WDVS b  Massivholzbau hinterlüftet c Massivholzbau (innen sichtbar) hinterlüftet, ­folienarm C 3.17 typische Fassadenaufbauten bei zwischengedämmten Konstruktionen im mehrgeschossigen Holzbau unter Berücksichtigung der brandschutztechnischen Bekleidung (Aufbau von a und b (nach Merk zit. in Abb. C 3.16) a  Holztafelbau mit WDVS b  Holztafelbau hinterlüftet c  Holztafelbau hinterlüftet, folienarm

110

inneninnen innen innen innen innen innen

Decke: Decke: Decke: Decke: Decke: Decke: Decke: analog analog analog analog analog analog analog Außenwandaufbau Außenwandaufbau Außenwandaufbau Außenwandaufbau Außenwandaufbau Außenwandaufbau Außenwandaufbau

Boden: Boden: Boden: Boden: Boden: Boden: Boden: analog analog analog analog Flachdachanalog analog analog FlachdachFlachdachFlachdachFlachdachFlachdachFlachdachaufbau aufbau aufbau aufbau aufbau aufbau aufbau mit Luftschicht mit mit mit mit mit Luftschicht Luftschicht Luftschicht mit Luftschicht Luftschicht Luftschicht

WDVS WDVS WDVS WDVS WDVS WDVS WDVS

mit Luftschicht mit mit mit mit mit Luftschicht Luftschicht Luftschicht mit Luftschicht Luftschicht Luftschicht WDVS WDVS WDVS WDVS WDVS WDVS WDVS

BSP sichtbar BSP BSP BSP BSP BSP sichtbar BSP sichtbar sichtbar sichtbar sichtbar sichtbar

außenaußen außen außen außen außen außen C 3.18

Ebenso gewinnt die Wahl des Dämmstoffs aus ökologischen Gesichtspunkten zunehmend an Bedeutung und kann wiederum Auswirkungen auf die Konstruktionsart und den Schichten­aufbau haben. Rechtzeitig erstellte begleitende Ökobilanzierungen helfen dabei, die richtige Wahl zu treffen.

Weitere Kriterien zur Schichten­ anordnung bei horizontalen bzw. geneigten Bauteilen Über die bereits beschriebenen konstruktiven Prinzipien von funktionalen Schichten

a

b

sowohl bei vertikalen als auch bei horizontalen bzw. geneigten Bauteilen der Gebäudehülle hinaus, gibt es abhängig von der Lage des Bauteils insbesondere bei Auskragungen und Dächern noch andere Aspekte, die bei der Schichtenanordnung berücksichtigt werden müssen.

lassen sich als zwischengedämmte Kon­ struktion oder mit Außendämmungen (in ­seltenen Fällen mit innen liegender Dämmung), als hinterlüftete oder belüftete Kon­ struktion oder ohne Luftschicht aus­führen. Die kon­struktiven Abhängigkeiten der Bauteilschichten untereinander folgen hinsichtlich des Feuchteschutzes den schon erläuterten Prinzipien. Um eine durchgehende, luftdichte Gebäudehülle zu gewährleisten, müssen die Luftdichtigkeitsschichten von Außenwandbauteil und Boden­element an den Bauteilübergängen miteinander verklebt werden. Das ist oftmals komplex und in der Planung besonders bei vorgefertigten

Decken gegen Außenraum Der untere Abschluss eines auskragenden Baukörpers oder der obere Abschluss einer Loggia unterliegen im Hinblick auf die Anordnung der Bauteilschichten denselben bauphysikalischen Regeln wie ein Außenwandbauteil (Abb. C 3.18 und C 3.19). Sie

c

C 3.19

C 3.18 schematische Darstellung der Schichten einer Loggia C 3.19 exemplarische Darstellung von Bauteilschichten bei Deckenbauteilen in einer Auskragung / ­Loggia, Vertikalschnitte a  bei zwischengedämmter Konstruktion b  bei außen gedämmter Konstruktion (Brettsperrholz) c bei innen gedämmter Konstruktion ­(Brettsperrholz) C 3.20 Loggia, Wohn- und Geschäftshaus, Berlin (DE) 2014, Kaden Klingbeil Architekten C 3.21 Flachdach ohne Hinterlüftung mit einer außen gedämmten Konstruktion: Schutzschicht Abdichtungsebene Wärme-/Gefälledämmung druckfest Dampfbremse / Luftdichtung (Notabdichtung Bauphase) Tragkonstruktion (rot dargestellt) C 3.22 Flachdach ohne Hinterlüftung mit einer ­zwischengedämmten Konstruktion: Abdichtungsebene (ggf. mit äußerer Zusatz­ dämmung und zusätzlicher Abdichtungsebene als Notabdichtung) äußere Schalung Wärmedämmung in Konstruktionsebene feuchtevariable Dampfbremse / Luftdichtung innere Bekleidung (ggf. Schalung), mit /ohne Installationsebene C 3.23 sieben goldene Regeln für ein nachweisfreies, ­zwischengedämmtes Flachdach C 3.24 Matrix Ausführungsvarianten Flachdach­ konstruktionen C 3.20

111

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

Abdichtung Abdichtung

Balkenlage Balkenlage

Kies Kies

Brettstapelelement Brettstapelelement

extensive extensiveBegrünung Begrünung

Hohlkastenelement Hohlkastenelement

Terrassenbelag Terrassenbelag

Hohlkastenelement, Hohlkastenelement, BrettsperrholzBrettsperrholzteilweise teilweisezwischengedämmt zwischengedämmt element element

ohne ohneäußere äußereZusatzdämmung Zusatzdämmung (bauphysikalischer (bauphysikalischerNachweis Nachweis ininVerbindung Verbindungmit mitDachbegrüDachbegrünung, nung,Bekiesung Bekiesungetc. etc.nötig, nötig, siehe sieheauch auchAbb. Abb.CC3.23) 3.23)

mit mitäußerer äußerer Zusatzdämmung Zusatzdämmung ggf. ggf.zusätzliche zusätzliche Abdichtungsebene Abdichtungsebene als alsNotabdichtung Notabdichtung

Balkendecke Balkendecke

C 3.21

Flachdach mit Aufdachdämmung Der Aufbau von Flachdächern mit Auf­dach­ dämmung unterscheidet sich nicht von den gebräuchlichen Warmdachauf­bauten. Die Dampfbremse mit einem beim Flachdach fünf- bis sechsmal höheren sd-Wert ist als die äußere Abdichtungsebene gleichzeitig ­luftdichte Schicht und dient während der Bauphase als Notdach. Gerade beim Holzbau ist dies unumgänglich, um die Durchnässung der Kon­struktion während der Montage zu verhindern. Da sich bei diesem Aufbau die kon­struk­tiven Bauteile im warmen Raumklima ­innerhalb der dampfdiffu­ sionregulierenden, luftdichten Schicht befinden, kann kein Kondensat innerhalb der Konstruktion auftreten. Flachdach mit zwischengedämmter ­Konstruktion ohne Hinterlüftung Flachdächer ohne Hinterlüftung, bei denen die Dämmung zwischen den Tragbalken eingefügt ist, sind zwar möglich, haben aber eine geringe Fehlertoleranz und gelten als

1. Gefälle ≥ 3 % vor bzw. ≥ 2 % nach Verformung 2. Dachfläche dunkel (Strahlungsabsorption a ≥ 80 %) und unverschattet 3. keine Deckschichten (Bekiesung, Gründach, Terrassenbeläge) 4. feuchteadaptive Dampfbremse 5. keine unkontrollierbaren Hohlräume auf der kalten Seite der Dämmschicht 6. geprüfte Luftdichtheit 7. Dokumentation der Holzfeuchte von Tragwerk und Schalung (soll u ≤ 15 ± 3 %) bzw. Holzwerkstoffbeplankung (soll u ≥ 12 ± 3 %) vor Schließen des Aufbaus Konsens der Referenten des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses „Holzschutz und Bauphysik”, Leipzig, 10./11.02.2011, über die Regeln, die zur Planung eines ­zwischengedämmten Flachdachs beachtet werden sollten. Gilt für Gebäude mit einem nor­malen Wohnklima nach DIN EN 15 026 bzw. WTA Merkblatt 6-2.

C 3.23

außen gedämmte Konstruktion

Flachdachkonstruktionen Flachdachkonstruktionen werden meist ohne Hinterlüftungsebene realisiert, da die Ausführung mit einem einfachen Aufbau funktional und zugleich kostengünstig ist (Abb. C 3.21 und C 3.24). Hinterlüftete Flachdächer sind daher seltener, obwohl diese den Vorteil einer zusätzlichen Sicherheit durch die zweite wasserführende Schicht, die sogenannte U ­ nterdeckung, ­bieten. Des Weiteren unterscheidet man wie bei Außenwänden, ob die wärmedämmende Schicht außen auf der Tragkonstruktion (Abb. C 3.21) oder zwischen der Trag­ kon­struktion (Abb. C 3.22) angeordnet ist.

C 3.22

Sieben goldene Regeln für ein nachweisfreies, zwischengedämmtes Flachdach

zwischengedämmte Konstruktion

Elementen exakt zu berücksichtigen. Grenzt die Ge­­schossdecke oberseitig an den Außenraum, z. B. bei einem zurückspringenden Dach­geschoss oder einer Loggia, ist das Bauteil wie eine begehbare Flachdachkonstruktion auszuführen (Abb. C 3.21).

Flachdachaufbau ohne Hinterlüftung

Flachdachaufbau mit Hinterlüftung

äußere Schutzschicht Abdichtungsebene Wärme-/Gefälledämmung Dampfbremse / Luftdichtheitsebene

äußere Schutzschicht /Abdichtungsebene Hinterlüftungsebene diffusionsoffene Unterdeckbahn Wärmedämmung Dampfbremse / Luftdichtheitsebene

äußere Schutzschicht Abdichtungsebene (ggf. Zusatzdämmung) Wärmedämmung in Konstruktionsebene feuchtevariable Dampfbremse / Luftdichtung innere Bekleidung (ggf. Schalung) ohne Zusatzdämmung: siehe Abb. C 3.22

äußere Schutzschicht /Abdichtungsebene Hinterlüftungsebene diffusionsoffene Unterdeckbahn Wärmedämmung in Konstruktionsebene Dampfbremse / Luftdichtheitsebene innere Bekleidung (ggf. Schalung)

ggf. zusätzliche Abdichtungsebene

C 3.24

112

• Hinterlüftungsebene • Zwischensparrendämmung Dacheindeckung (hier schematische Darstellung eines Blechdachs) mit Dachschalung Hinterlüftungsebene äußere Beplankung / Unterdeckplatte diffusionsoffen Sparren/Wärmedämmung innere Beplankung als Dampfbremse /OSB luftdicht

C 3.25

• Hinterlüftungsebene • Zwischensparrendämmung Dacheindeckung (hier schematische Darstellung eines Blechdachs) mit Dachschalung Hinterlüftungsebene Unterdeckbahn diffusionsoffen Zusatzdämmung druckfest, diffusionsoffen Sparren, dazwischen Wärmedämmung Dampfbremse / Luftdichtheitsebene innere Beplankung / Schalung Gipskarton

C 3.26

• Hinterlüftungsebene •  Aufsparrendämmung (sichtbare Sparren) Dacheindeckung (hier schematische Darstellung ­eines Blechdachs) mit Dachschalung Hinterlüftungsebene Unterdeckbahn diffusionsoffen Wärmedämmung druckfest Dampfbremse / Luftdichtheitsebene / Notabdichtung innere Beplankung / Schalung Sparren, sichtbar

C 3.27

Sonderkonstruktionen, die nicht als Regel­ aufbau empfohlen werden [13]. In der Praxis zeigen sich oft Schwierigkeiten, da selbst durch kleine Ausführungsmängel oder Schäden in der Luftdichtheitsebene bzw. der dampfbremsenden Schicht ein Feuchteeintrag erfolgen kann. Das Schaffen einer Rücktrocknungsmöglichkeit zum Innenraum hin ist dabei unumgänglich, ansonsten kann dies zu Fäulnis­bil­dung bis hin zum Versagen der Kon­struk­tion führen. Die Verwendung einer feuchteadaptiven Dampfbremse bietet hier eine Lösung, ihre Wirkung hängt jedoch nicht nur von den sd-Werten der anderen Bauteilschichten ab, sondern auch von äußeren Einflüssen wie: • Art des Dachaufbaus: begrünt, unbegrünt, bekiest, nackt • solarer Absorptionsgrad der äußeren Deckschicht bzw. Abdichtungsbahn: hell, dunkel • Außen- und Innenklima • Beschattungszeitraum der Dachfläche etc. Aufgrund dieser dynamischen Abhängigkeiten muss die Berechnung von zwischengedämmten Flachdächern durch hygrothermische Simulation erfolgen, wenn keine Regelkonstruktion nach DIN 68 800 vorliegt. Grundsätzlich bietet diese Konstruktion wenig Sicherheit und ist äußerst sorgfältig auszuführen, weshalb eine werkseitige Vorfertigung und eine Kontrolle der Funktionstüchtigkeit durch ein Feuchtemonitoring empfohlen wird (Abb. C 3.23, S. 111) [14]. Lediglich wirtschaftliche Gründe sprechen in bestimmten Fällen für eine solche Lösung. Um einen erhöhten Tauwasserausfall im Bereich der Tragkonstruktion zu verhindern, wird bei zwischengedämmten Flachdächern häufig eine weitere, oberhalb der Konstruktion liegende Dämmung angeordnet (Abb. C 3.22, S. 111). Abhängig vom Montageablauf kann dann eine zusätzliche Abdichtungsebene auf dem vorgefertigten, zwischengedämmten Bauteil sinnvoll sein, um während der Bauzeit das Eindringen

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

113

C 3.25 Zwischensparrendämmung, hinterlüftet, ­folienarm C 3.26 Zwischensparrendämmung, hinterlüftet, Zusatzdämmung C 3.27 Aufsparrendämmung, hinterlüftet C 3.28 Aufkonstruktionsdämmung auf Massivholz­ element, hinterlüftet C 3.29 Aufkonstruktionsdämmung auf Massivholz­ element, ohne Luftschicht (Prinzip Warmdach)

von Feuchte in die Konstruktion zu verhindern. Für den mehrgeschossigen Holzbau werden Bauteilaufbauten mit Aufdachdämmungen empfohlen. Geneigte Dächer Bei geneigten Dächern kommt üblicherweise ein einfach belüftetes Dach mit Unter­deck­ platte/-bahn zum Einsatz (Abb. C 3.25 bis C 3.28). Die Konstruktion kann als Zwischensparrendämmung oder Aufdachdämmung ausgeführt werden. Ist der sd-Wert der Unter­ deck­platte/-bahn entsprechend gering, kann durch die Hinterlüftung der Dachhaut die gesamte Konstruktion diffu­sionsoffen bleiben. Im Gegensatz zu einem Aufbau ohne Hinterlüftung handelt es sich hierbei um eine sehr robuste und sichere K ­ onstruktion. Ein nicht hinterlüftetes Dach ist jedoch auch bei geneigten Dächern analog zum Flachdach möglich (Abb. C 3.29). Allerdings ­entfällt auch hier die zweite Sicherheit, wie sie die Unterdeckplatte/-bahn eines hinterlüfteten Aufbaus bietet. Dementsprechend sorgfältig muss die Planung und Ausführung der wasserführenden Ebene gerade an den Detailpunkten von Traufe, First und Ortgang erfolgen.

gen gleichzeitig abzudecken. Auch ist es durchaus ratsam, folienarme Konstruktionsvarianten zu favorisieren, da dadurch die Robustheit der Konstruktion zunimmt und die Materialvielfalt reduziert wird.

Gesetzmäßigkeiten des Fügens Beim Fügen von Bauteilen ist zu beachten, dass ein kontinuierlicher Verlauf der einzelnen funktionalen Schichten innerhalb der gesamten Gebäudehülle über Bauteilstöße hinweg gewährleistet ist. Die Zuordnung, welche Bauteilschicht in der Gebäudehülle

Fügepunkt Außenwand – Geschossdecke Am Beispiel der Einbindung der Geschoss­ decke in die Außenwand ist ersichtlich, wie

• Hinterlüftungsebene •  Aufkonstruktionsdämmung (hier Brettsperrholz) Dacheindeckung (hier schematische Darstellung eines Blechdachs) mit Dachschalung Hinterlüftungsebene Unterdeckbahn diffusionsoffen Zusatzdämmung druckfest, diffusionsoffen Dämmung Dampfbremse / Luftdichtheitsebene Brettsperrholzelement sichtbar belassen

Polyfunktionalität Die Schichtenanzahl der Gebäudehülle kann abhängig von der Konstruktionsart und den Bauteilschichten sehr unterschiedlich sein. Prinzipiell könnte eine entsprechend dimensionierte Massivholzwand in einer Schicht alle Funktionen übernehmen: Sie trägt, dämmt, bietet Wind- und Witterungsschutz und ist bau­physikalisch robust. Es kann aber auch jede an das Bauteil gestellte funktionale Anforderung durch eine eigene Bauteilschicht erfüllt werden. Grundsätzlich ist es sinnvoll, so schichtenarm wie möglich und so vielschichtig wie notwendig zu konstruieren, also mithilfe polyfunktional wirkender Materialien mehrere Anforderun-

welche Funktion hat, ist bei vielschichtigen Aufbauten eindeutiger als bei schichtenarmen. Das Fügen von Bau­teilen sollte daher besonders sorgfältig geplant werden. So lassen sich Stöße von Schichten innerhalb einer Ebene und in der Fläche vergleichsweise einfach beherrschen, verglichen mit Fügungen von Schichten, die unterschiedlichen Ebenen zugeordnet sind und verspringen. Dreidimensionales Denken und Kon­ struieren ist hier entscheidend.

C 3.28

•  ohne Hinterlüftungsebene •  Aufkonstruktionsdämmung (hier Brettsperrholz) Dacheindeckung (hier schematische Darstellung eines Blechdachs) oberhalb der Abdichtungsebene Wärmedämmung Dampfbremse / Luftdichtheitsebene Brettsperrholzelement sichtbar belassen

C 3.29

114

C 3.30 Einbindung der Geschossdecke in die Außenwand bei zwischengedämmter und außen ­gedämmten Wandkonstruktionen bei veränderter Auflagersituation C 3.31 exemplarische Bauteilfügungen zur Einbindung der Geschossdecke in die Außenwand (nach www.dataholz.eu)

Holztafelbau

Deckenbauteil

Massivholzkonstruktion

Auflager der Decke auf der gesamten Stärke der Außenwand

partielles Auflager der Decke auf der Außenwand

Aufhängung der Decke an der Außenwand

Holztafelbau

Wandbauteil

Decke

Massivholzkonstruktion

a

Decke

b

Decke

d

Decke

c

Decke

e

Decke

f

C 3.30

115

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

3

2 1

5

4

6

3

die grundlegende Anforderung der kontinuierlich verlaufenden Schichten bei verän­ derter Geometrie des Auflagerpunkts unterschiedliche Details erzeugt. Liegt das Deckenelement auf der gesamten Stärke einer Außenwand in Holztafelbauweise auf, wird die Dämmebene in ihrer Kon­tinuität geschwächt, und eine äußere Zusatzdämmung zur Reduzierung der Wärmebrücke ist erforderlich (Abb. C 3.30 a). Die luftdichte Ebene muss um die Deckenstirn herumgeführt und an der darüberliegenden luftdichten Bauteilschicht verklebt werden. Auch die Dampfbremse ist in diesem Bereich unter Berücksichtigung des veränderten Schichtenaufbaus fortzuführen. Bei einer außen gedämmten Massivholzwand wird die Dämmebene im Decken­stirnbereich nicht geschwächt und es muss lediglich eine luftdichte Verklebung der Elementfugen hergestellt werden (Abb. C 3.30 d). Liegt die Geschossdecke nicht über die gesamte Tiefe auf der Außenwand auf, kom­ pen­siert die Ausdämmung im Bereich der zurückspringenden Deckenstirn die Schwächung der Dämmebene (Abb. C 3.30 b). Bei einer außen gedämmten Wand lässt sich durch eine solche Auflagersituation die Querholzpressung im Deckenbereich vermeiden (Abb. C 3.30 e und siehe Axonome­ trie Projektbeispiel, S. 235). Die Luftdichtheit des Außenwandbauteils ist durch eine Verklebung der Elementfugen leicht herzustellen. Um den schall- und brandschutztechnischen Anforderungen zu entsprechen, muss eine Luftdichtheit auch zwischen den einzelnen Geschossen sichergestellt sein. Bindet die Deckenkonstruktion nicht in die Außenwand ein, da z. B. aufgrund der Decken­ spannrichtung hier kein Auflager benötigt wird, ist bei zwischengedämmten und außen ge­­dämmten Elementen der Fassaden die Kontinuität der Luftdichtheits­ebene nur am Stoß der luftdichten Elemente herzustellen (Abb. C 3.30 c, f). Abb. C 3.31 zeigt anhand von exemplarischen Fügungen die Einbindung der Geschoss­decke in die Außenwand.

Geschossdeckeneinbindung in der Außenwand mit Massivholzbauteilen Zwei Nutzungseinheiten, 60 Min. Feuerwiderstand Außenwand: Holzmassiv, direkt beplankt, mit optionaler Installationsschicht zur Leitungsführung Geschossdecke: Holzmassiv, Unterseite sichtbar belassen, Schallschutz durch erhöhte Schüttung

2 1

3 5

4

6

1 Folie zur luftdichten Ausbildung der Element- und ­Bauteilfugen 2 Elementstoß 3 luftdichter Anschluss von Außenwand und Geschossdecke 4 Massivholz, z. B. Brettsperrholz, als luftdichte Ebene ausgebildet. Die Luftdichtheit muss in der Fläche und in den Elementfugen gegeben sein. 5 Ausbildung der Fuge gemäß Verarbeitungsrichtlinien der Hersteller 6 elastisches Lager zur Schallentkoppelung gemäß schallschutztechnischer Anforderungen

2 1 2

6 53 6

4

1 a

5

Geschossdeckeneinbindung in der Außenwand mit Geschossdecke aus Massivholz Zwei Nutzungseinheiten, 60 Min. Feuerwiderstand Außenwand: Holztafelbau, direkt beplankt (2x 18 mm Gipsfaserplatte) mit optionaler Installationsebene Geschossdecke: Holzmassiv, mit abgehängter Decke (2x 18 mm Gipsfaserplatte)

4

6

6 3

1 diffusionsoffene Folie zur luftdichten Ausbildung der Element- und Bauteilfugen 2 Elementstoß 3 luftdichter Anschluss von Außenwand und Geschossdecke 4 Massivholz, z. B. Brettsperrholz, als luftdichte Ebene ausgebildet. Die Luftdichtheit muss in der Fläche und in den Elementfugen gegeben sein. 5 Ausbildung der Fuge gemäß Verarbeitungsrichtlinien 6 elastische Lager zur Schallentkoppelung gemäß schallschutztechnischer Anforderungen

2 1

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2

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6

1 b Geschossdeckeneinbindung in der Außenwand mit Geschossdecke aus Holzbalken Zwei Nutzungseinheiten, 60 Min. Feuerwiderstand Außenwand: Holztafelbau, direkt beplankt (2x 18 mm Gipsfaserplatte) mit optionaler Installationsebene Geschossdecke: Holzbalken, teilgedämmt, mit abgehängter Decke (2x 18 mm Gipsfaserplatte)

5 6

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2

1 diffusionsoffene Folie zur luftdichten Ausbildung der Element- und Bauteilfugen 2 Elementstoß 3 luftdichter Anschluss von Außenwand und Geschossdecke 4 Ausbildung der Fuge gemäß Verarbeitungsrichtlinien 5 elastische Lager zur Schallentkoppelung gemäß schallschutztechnischer Anforderungen

1

4 5 5 3

c 2

C 3.31

116

Tragschicht vorgefertigt

Tragschicht und Dämmebene vorgefertigt

Tragschicht, Dämmebene und Bekleidung vorgefertigt

Wird lediglich die Tragschicht auf der Baustelle montiert, sind sämtliche Elementstöße und Bauteilfugen vor Ort herzustellen. Die Vorteile vollständig vorgefertigter Elemente, die einzelnen Bauteilschichten bei konstanten Witterungs­bedingungen und gleichmäßigen Temperaturen im Werk herzustellen als auch die schnellere Montage­ zeit, können bei dieser Ausführung nicht genutzt werden.

Werden Tragschicht und Dämmebene gemeinsam vorgefertigt und auf die Baustelle angeliefert, muss die Ausbildung der Elementstöße und der Fügungen mit anderen Bauteilen ­vorher sorgfältig geplant worden sein. Um das Bauteil, insbesondere die Dämmung, auch während der Bauzeit vor Nässe und mechanischer Beschädigung zu schützen, wird ein äußerer Witterungsschutz mitausgeführt.

Wird das Außenwandbauteil inklusive der äußeren Bekleidungsebene vorgefertigt, ist bei der Planung der Fügungen das nach der Montage notwendige Anarbeiten zu berücksichtigen. Die äußere Bekleidung inklusive der ­dazugehörigen Unterkonstruktion wird häufig als zusätzliches Element vorgefertigt und separat auf die Baustelle geliefert (Abb. C 3.34, S. 118).

niedrig

hoch

zwischengedämmte Konstruktion

außen gedämmte Konstruktion

Komplexität der Fügung

Grad der Vorfertigung

vertikaler Bauteilstoß

horizontaler Elementstoß

hoch

niedrig

Grad der Vorfertigung

hoch C 3.32

8.

117

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

7.

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6. 5. 4. 2. 1.

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C 3.32 Fugenausbildung in Abhängigkeit vom Vorfertigungsgrad der Elemente C 3.33 Vorfertigung und Montageablauf der drei ­wesentlichen Detailpunkte der Gebäudehülle: Attika, Einbindung der Geschossdecke und ­Sockel, Wohnbau Hummelkaserne, Graz (AT) 2016 sps architekten (nach dataholz.eu)

8. 7.

3.

6. 5.

a

Vorfertigung und Montage Die Gebäudehülle wird oft vorgefertigt, um durch eine kurze Montagezeit vor Ort das Gebäude möglichst schnell dicht zu bekommen. Die Elemente werden aus wirtschaftlichen Gründen unter Berücksichtigung der maximalen Transportmaße so groß wie möglich hergestellt. Dadurch reduzieren sich die Elementstöße auf das notwendige Minimum und damit auch die Fehlerquellen bei der Ausführung. Grundsätzlich steigert ein hoher Vorfertigungsgrad die Ausführungsqualität gegenüber der Fertigung auf der Baustelle entscheidend (Abb. C 3.33). Der Vorfertigungsgrad bei Außenwänden hängt auch von den gestalterischen Anforde­ rungen ab. Aufgrund der beim Transport erhöhten Be­­schädigungsgefahr ist es nicht möglich, jede äußere oder innere Beklei­dung bereits im Werk zu montieren. Aus schall- und brandschutztechnischen Gründen sowie aufgrund der Fertigstellung von Installationen erweist es sich manchmal als sinnvoll, Innenbekleidungen nur zum Teil vorzufertigen und vor Ort zu ergänzen. In vielen Fällen bietet sich eine zusätzliche Konfektionierung zu ergänzender Teile an. Selbstverständlich erfordert ein hoher Vorfertigungsgrad eine abgeschlossene Planung einschließlich der Haustechnik. Sinnvollerweise erfolgt in jedem Fall die Montage von Fensterelementen inklusive Sonnen­schutz bereits im Werk, da sich die luftdichten Anschlüsse an das Wandbauteil dort witterungsgeschützt und bei konstanten Tem­pera­turen präzise ausführen und überprüfen lassen (Abb. C 3.34 b und c, S. 118). In der Regel konzipieren die ausführenden Unternehmen die Ausbildung der Elementstöße, jedoch sollte der Architekt schon in der Werkplanung eine mögliche Abfolge der Arbeitsschritte bei der Montage der ­Elemente gedanklich durchspielen – bestenfalls unterstützt durch eine ausführende Firma – und dies in der Planung berück­ sichtigen. Um gravierende Änderungen in

3.

8.

4. 2.

5. Montageablauf:   1. Montage des vorgefertigten Außenwand­ elements inkl. Fassadenbekleidung auf Elastomerlager   2. Auflegen der Brettsperrholzdeckenelemente mit Notabdichtung   3. Aufstellen des Attikaelements   4. Stöße Wand – Decke und Abdichtungsbahn luftdicht verkleben  5. Einbringen Dachaufbau   6. UV-beständige Abdichtung mit Attika verkleben  7. extensive Begrünung  8. Attikaverblechung   9.  Montage der innenseitigen GKF-Platten 10. Montage der abgehängten Decke

3.

7. 6.

1.

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5. 4.

9. 1.

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2.

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1. 9. 5.

b

3. 5.

Montageablauf:   1. Montage des vorgefertigten Außenwand­ elements inkl. Fassadenbekleidung auf Elastomerlager   2. Auflegen der Brettsperrholzdecken­ elemente mit luftdichter Abklebung an den Stirnseiten   3. Aufstellen der oberen vorgefertigten Außenwandelemente auf Elastomerlager   4. Ergänzen der Fassade im Stirnbereich mit Blechstreifen   5. Montage der innenseitigen GKF-Platten  6. Fußbodenaufbau   7. Montage der abgehängten Decke

3.

6. 5. 2.

4.

7.

1. 6. 5. c

2.

4. 4.

6. 1.

Montageablauf:   1. Erstellen von Stahlbetonbodenplatte und Sockel, einschließlich Wärmedämmung  2. Ausgleichsmörtelschicht  3. Feuchtigkeitssperre   4. Aufstellen des vorgefertigten Außenwand­ elements inkl. Fassadenbekleidung und mit selbstklebender, in Abbund eingelegter Abdichtung für die luftdichte Verklebung mit der Sockelabdichtung   5. Anschluss Boden – Wand luftdicht verklebt   6. Montage der innenseitigen GKF-Platte  7. Sockeldämmung XPS   8. Faserzementplatte als äußerer Sockel­ abschluss   9. wärmedämmende Schüttung und Dämmung EPS 10 Bodenaufbau

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5.

5.

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2.

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C 3.33 10.

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C 3.34 Vorfertigung von Außenwandelementen, ­Gymnasium, Diedorf (DE) 2015, Architekten Hermann Kaufmann, Florian Nagler Architekten a  Tragwerk der Außenwandelemente mit Dämmung b  Einsatz der Fensterelemente c  luftdichtes Abkleben der Fugen d  Verladen der Außenwandelemente a

einer späten Planungsphase zu vermeiden, stehen unterschiedliche Planungs-, Ausschreibungs- und Vergabeszenarien zur Verfügung (siehe „Planung”, S. 146ff.). Grundsätzlich ist es möglich, vorgefertigte ­Elemente so zu konstruieren, dass keine ­Nacharbeiten an den Fügepunkten notwendig sind. Ansonsten muss im Bereich der Stöße ausreichend Arbeitsraum verbleiben, um die Bau­teilschichten nach dem Versetzen der Elemente fachgerecht ausbilden zu können (Abb. C 3.32, S. 116). Auch für energetische Sanierungen sind mit­unter großformatige, vorgefertigte Außenwandbauteile vorteilhaft, da die schnelle Montage und somit die kurze Bauzeit es ermöglichen, dass die Bewohner nicht ­vorübergehend um­­ziehen müssen (siehe „Lösungen für Gebäudemodernisierung und Bestandserweiterung”, S. 172ff.). Massivholzelemente werden zuweilen bereits von den Brettsperrholzherstellern vorkon­ fektioniert auf die Baustelle geliefert, um dort sofort montiert werden zu können. Die Ergänzung erfolgt dann örtlich oder durch entsprechende ebenfalls vorgefertigte Teilelemente.

b

Sichtbar belassene Konstruktionen Bei sichtbaren Konstruktionen ist eine besonders sorgfältige Planung der Fügepunkte notwendig, da konstruktive Verbindungs­ details, Verklebungen der Luftdichtheits­ ebene und auch brandschutztechnisch ­notwendige Verfugungen verdeckt erfolgen müssen. Beim An­­schluss der luftdichten Ebene an das Bodenelement ist dies einfach zu realisieren, da der Bodenaufbau in der Regel erst nachträglich eingebracht wird und die Fügepunkte dadurch verdeckt werden. An sichtbar belassenen Decken und Außenwänden hingegen muss die luftdichte Verklebung unter Umständen von der Außenseite der Elemente oder im darüberliegenden Geschoss erfolgen, bevor dort das nächste Wandelement gesetzt wird.

c

d

C 3.34

Einfacher Bauen Im Zuge der heutigen Anforderungen an Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz haben der Technisierungsgrad moderner Gebäude, aber auch deren konstruktive Komplexität stark zugenommen. Damit einhergehend sind neben steigenden Kosten für die Errichtung und Erhaltung ein erhöhter Ressourcenaufwand und eine steigende Materialvielfalt. Gerade diese Vielfalt ist im Zusammenhang mit Rückbau- und Recyclingfähigkeit zu hinterfragen, und es gibt Entwicklungen hin zu einfacheren, robus­ teren und dauerhafteren Konstruk­tionen. ­Historisch gesehen ist das keine neue Idee, denn bei vielen traditionellen Holzbauten handelt es sich um sehr einfache Konstruktionen. Die Wände der ursprünglichen Blockhäuser waren mono­lithisch, also einschichtig, erst Ende des 19. Jahrhunderts wurden sie in manchen Regionen mit einer zusätz­lichen Ver­schinde­lung oder Verschalung geschützt. Da diese Bauweise zu einem hohen Qualitätsholzverbrauch führte, ent­wickelten sich parallel auch materialsparende Konstruktionen wie der Fachwerkbau. Auch hier war die Gebäu­de­hülle sehr einfach, die Kon­struk­tion blieb sichtbar, die Gefache wurden mit einschaligen Lehmoder Ziegelwän­den gefüllt. Erst Anfang des 20. Jahrhunderts, einhergehend mit Indus­trialisierungstendenzen des Holzbaus verbreitete sich der Holztafel­bau, begünstigt durch die Entwicklung von plattenför­migen Holzwerkstoffen wie Sperrholz und später Platten aus zerspantem Holz sowie Gipsfaserplatten. Das hat zu einer Vielzahl nach funk­tionalen Anforderungen getrennten Bauteilschichten geführt (Abb. C 3.5, S. 100). Heute handelt es sich bei Gebäudehüllen aus Holz um Hoch­leis­ tungs­bauteile, die mit einem sehr geringen Materialaufwand gute bauphysikalischen Werte erreichen (Abb. C 1.26, S. 92) und sich zudem sehr wirtschaftlich vorfertigen lassen.

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Reduzierung der Komplexität Um die unübersichtlich gewordene Vielfalt an Kombinationsmöglichkeiten von Bauteilschichten und die damit einhergehende Menge an unterschiedlichen Bauteilen zu standardisieren, sind Bauteildatenbanken wie dataholz.eu entstanden. Daneben gibt es Bestrebungenn zu einer schichtenreduzierten Bauweise zurückzukehren, um auch die Detaillierung der Fügepunkte zu vereinfachen und den späteren Rückbau am Ende des Lebenszyklus oder den Austausch von Bauteilen oder einzelner Bauteilschichten im Zuge von Instandhaltungsmaßnahmen zu erleichtern. Auch Überlegungen nach der Wiederverwendbarkeit von wertvollen Ressourcen spielen dabei eine Rolle, womit monolithisches Bauen wieder an Bedeutung gewinnt. Begünstigend wirkt sich dabei zudem aus, dass heute mit Brettsperr- und Brettstapelholz dafür geeignete Holzwerkstoffe zur Verfügung stehen. Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit von Holz (λ-Wert = 0,13 W/mK) ist es möglich, mit ausreichend dicken Massivholzwänden einen guten U-Wert zu erreichen. Studien haben gezeigt, dass die tatsächliche Leistungsfähigkeit von massiven Holzbauteilen hinsichtlich der wärmedämmenden Eigenschaften günstiger ausfällt als bisher rechnerisch ermittelt [15]. Der gemessene Heizenergieverbrauch bei Testgebäuden, die als Blockbauten mit 20 cm starken Massivholzwänden ausgeführt wurden, war im ­Vergleich zu dem errechneten Heizenergieverbrauch 35 – 40 % geringer. Bei näherer Betrachtung der wärmedämmenden Eigenschaften des Holzbauteils hat sich gezeigt, dass der normative Wert der Wärmeleitfähigkeit für Massivholz nach DIN EN 12 524 mit einem λ-Wert von 0,13 W/mK durch die tatsächlich gemessene Wärmeleitfähigkeit unter Berücksichtigung der im Bauteil gemessenen Durchschnittsholzfeuchtigkeit (von u = 7,6 %) mit λ = 0,0856 bis 0,0979 W/mK deutlich unterschritten wurde. Wird das Massivholz zusätzlich noch mit Luftein-

schlüssen versehen, z. B. durch Längsfräsungen, lassen sich noch geringere Wärmeleitfähigkeiten von λ = 0,07 bis 0,08 W/mK erreichen [16]. Zusammenspiel bauphysikalischer Anforderungen Neben den wärmedämmenden Eigenschaften sind auch die anderen bauphysikalischen Anforderungen an die Außenwand zu betrachten: Die Massivholzwand muss in der Fläche und den Elementfugen ausreichend luftdicht sein, um die Transmissionswärmeverluste zu minimieren und um einen übermäßigen Kondensatausfall im Bauteil zu vermeiden. Von der Luftdichtheit hängen auch die schall- und brandschutztechnischen Qualitäten des Bauteils ab. Aufgrund der Diffusionsoffenheit von Holz kann Feuchtigkeit, die aufgrund von Diffusionsvorgängen im Bauteil entsteht, gut in die äußere Ebene abgetragen werden und bei einer hinter-/belüfteten Fassadenbekleidung gut abtrocknen. In der Regel treten diese nach außen führenden Diffu­sions­vor­gänge im Winter auf. Im Sommer kehrt sich die ­Diffusionsrichtung um, und etwaige erhöhte Feuchtigkeit kann in den Innenraum diffundieren. Auch wenn die Erfahrung zeigt, dass es bei monolithischen Außenwänden keine Probleme diesbezüglich gibt, ist es ratsam, die Diffusionsvorgänge des gesamten Bauteils genauer zu betrachten. Gesamtheitliche Betrachtung der Kon­ struktion Nur die exakte Simulation der komplexen Wechselwirkungen ermöglicht es, alle Komponenten so aufeinander abzustimmen, dass ein robuster Gesamtorganismus entsteht. Durch sorgfältige Abstimmung der bauphysikalischen Eigenschaften der Bauteile mit den nut­zungs­­spezifischen Anforderungen in Kombination mit geeigneter Haustechnik sind vereinfachte, schichtenreduzierte, sogar monolithische Bauweisen auch in Holz möglich, wie das folgende Beispiel

119

zeigt. Die Außenwand eines fünfgeschossigen Wohn- und Bürogebäudes ist mit einer 30 cm starken, gedübelten, innen sichtbar belassenen Vollholzwand ausgeführt, die durch zusätzliche Thermo­frä­sun­gen eine Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,079 W/mK erreicht (Abb. C 3.35, S. 120). Eine 22 mm Holz­weich­faserplatte schließt die Fugen des Voll­holz­ele­ments ausreichend luftdicht ab. Auf die zusätzlich applizierte, 6 cm starke Flachsfaserdämmung ist eine vertikale Scha­ lung ohne Luftschicht zum Schutz der Kon­ struktion vor Witterungseinflüssen aufgebracht. Diese vorgefertigten Bekleidungselemente sind so konzeptioniert, dass bei etwaigen Schäden wie Feuchteeintritt einzelne Elemente pro­blem­los ausgetauscht werden können. Die Ausrichtung des Gebäudes und der Öffnungsgrad der Fassade sind exakt auf die mögliche Speicherfähigkeit der Massivholzwände und der HolzBeton-Verbunddecke mit Stampf­lehmboden abgestimmt, sodass die Raumtemperatur im Winter nicht unter 18 °C sinkt und im Sommer nicht über 25 °C steigt, womit weder eine mechanische Be-/Entlüftung noch eine Heizung notwendig ist [17]. Im Rahmen des Forschungsprojekts „Einfach Bauen“ wurde von 2016 bis 2020 untersucht, wie mit den drei Baustoffen Leicht­beton, Massivholz und hochwärmedämmendem Mauerwerk monolithische Bauteile mit einfachen Details ausgeführt werden können [18]. Hierzu wurden in Bad Aibling drei Wohngebäude als Prototypen realisiert. Die Wände des Holzgebäudes sind aus Massivholz, die Decken aus Stahlbeton. Die Massivholzwände haben eine Stärke von 30 cm und setzen sich aus drei Schichten zusammen (Abb. C 3.38, S. 121). Die zwei äußeren Schichten bestehen aus 40 mm starken, horizontalen, mit der Mittellage verleimten Fichtenholzlagen, die mittlere Schicht aus senkrecht angeordneten Fichtenholz­lamellen, in die Luftschlitze eingefräst sind, ähnlich einem Hochlochziegel. So wird ein U-Wert der Außenwand von

120

C 3.35 Wohn- und Bürogebäude, Zweisimmen (CH) 2014, N11 Architekten a Außenansicht b Axonometrie Außenwand C 3.36 Woodcube, Hamburg (DE) 2013, Architekturagentur Stuttgart a Außenansicht b Axonometrie Außenwand C 3.37 Wohnhaus MaxAcht, Stuttgart (DE) 2019, ­Architekturagentur Stuttgart a Außenansicht b Axonometrie Außenwand

C 3.38 Forschungsprojekt „Einfach Bauen“, Bad Aibling (DE) 2020, Florian Nagler Architekten a Axonometrie Außenwand des Holzbaus b Außenansicht (Holzbau in der Mitte) c, d  Abklebungen im Geschossdecken bereich des Holzbaus e Abklebungen der Massivholzwand im Bereich der Laibungen der Fensteröffnungen C 3.39 vergleichende Darstellung einzelner Bauteile (Dach /Außenwand /Geschossdecke) aus dem Projektbeispielteil E, Maßstab 1:20 (Abb. auf S. 122 –125)

0,224 W/m2K erreicht. Die massive Holz­ wand wirkt polyfunktional, d. h., sie ist tragend, ausreichend luftdicht und gut wärmedämmend (Abb. C 3.3, S. 99). Außenseitig schützt eine hinterlüftete, vertikale Schalung die Mas­sivholz­wand vor Witterungseinflüssen. Aufgrund des diffu­sions­­offe­nen Wandaufbaus ist das Rücktrocknungspotenzial der Kon­struk­tion aus­­reichend, um eventuell anfallende Feuchte aufzunehmen [19].

Bei diesem Projekt hat man bewusst auf eine zusätzliche Wärmedämmebene und eine separate luftdichte Schicht verzichtet. Mithilfe von Simulationsberechnungen, die auch das prognostizierte Nutzerverhalten und den durch eine mechanische Abluft­ anlage garan­tierten Luftwechsel berücksichtigen, wurden die bauphysikalischen Anforderungen an den Außenwandaufbau ermittelt [20]. Eine besondere Herausforderung

312 mm 180 mm

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bei monolithischen Konstruktionen sind die Gewährleistung der notwendigen Luftdichtheit und damit die Vermeidung von Kon­ densaten besonders im Bereich der Bauteilstöße und der Anschlüsse. Bei diesem Beispiel wurden die Elementfugen der Außen­ wand mit einem Klebeband außen luftdicht abgeklebt und im Stoß Fugendichtbänder eingelegt. Die Fensterelemente sind von innen mit einem umlaufenden Fugendicht-

312 mm

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Vollholzwand (Brettsperrholz, verdübelt, mit Thermofräsungen), 306 mm Holzweichfaserplatte, 22 mm Unterkonstruktion, 60/60 mm Flachdämmung, 6 mm vertikale Holzschalung 60 mm (Holzschwarten), 30 – 80 mm U-Wert: 0,153 W/m2K

Vollholzwand (Brettsperrholz, verdübelt, mit Thermo­fräsungen), 312 mm Holzweichfaserplatte, 35 mm, horizontale Brettlage, Holzweichfaserplatte, 40 mm, diffusionsoffene Fassadenbahn, Unterkonstruktion, stehende Luftschicht (Brandriegel), horizontale Schalung U-Wert: 0,19 W/m2K

Vollholzwand (Brettstapel, verkämmt), 180 mm mineralische Dämmung (Kreuzlattung), 140 mm diffusionsoffene Fassadenbahn vertikale Lattung, mit horizontalen Riegeln, 30 mm horizontale Schalung U-Wert: 0,166 W/m2K

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Vollholzwand (Brettsperrholz mit Luftkammern, verleimt), 300 mm, Hinterlüftungsebene, vertikale Unterkonstruktion 30 mm, horizontale Unterkonstruktion 30 mm, vertikale Holzschalung 30 mm U-Wert: 0,224 W/m2K a

band an die Massivholzwand angedichtet. Die Luftschlitze der Holzwand wurden im Bereich der Laibungen von Fenster- und Türöffnungen und am Deckenauflager der Massivholzwand mit Klebeband luftdicht geschlos­sen (Abb. C 3.38 c–e). Möglich ist diese reduzierte Luftdichtheit durch das Lüftungskonzept der Wohnungen. Eine Feuchteschutzlüftung erzeugt einen 0,2-fachen Luftwechsel, um einen nutzerspezifisch erhöhten Feuchteeintrag in der Raumluft auszugleichen. In den nächsten Jahren werden die drei Gebäude dieses Forschungsprojekts, das Gebäude aus Leichtbeton, aus Massivholz und aus hochwärmedämmendem Mauerwerk, einem Monitoring unterzogen [21], bei dem neben dem Nutzerverhalten, dem Verbrauch und dem Betriebszustand der technischen Systeme auch das Raumklima hinsichtlich Temperatur, Feuchte und Schall untersucht wird. Ein Feuchtemonitoring der Bauteile soll die angenommenen bauphy­si­ kalischen Werte dieser vereinfachten, mono­­ lithischen Bauweise überprüfen. Rückbau/Wiederverwendung Bisher werden ca. 80 % des jährlichen ­Altholzvorkommens in Deutschland ener­ getisch und nur ca. 20 % stofflich in der ­Produktion von Spanplatten verwertet [22]. Durch den Einsatz von einfachen, schichtenreduzierten Bauteilen können die einzelnen Komponenten leichter in ihren jeweiligen Materialkreisläufen wieder-/weiterverwendet werden. Der Rückbau am Ende des Lebenszyklus des Gebäudes muss folglich bereits bei der Planung der Bauteil- und Elementfügungen berücksichtigt werden. Es sind somit Fügepunkte zu entwickeln, die eine sortenreine Trennung ermöglichen. Aktuelle Forschungsvorhaben beschäftigen sich mit den unterschiedlichen Fragestellungen des zirkulären Bauens, und es sind neue Entwicklungen zu diesem zukunftsträchtigen Thema demnächst zu erwarten [23].

Anmerkungen:   [1] internetbasierter Bauteilkatalog der Holzforschung Austria: dataholz.eu (letzter Zugriff 19.09.2021)  [2] MHolzBauRL, dibt.de/fileadmin/dibt-website/Dokumente/Amtliche_Mitteilungen/2021_04_­ MHolzBauRL.pdf (letzter Zugriff 19.09.2021)   [3] Winter, Stefan; Merk, Michael: Teilprojekt TP 02 Brand­sicherheit im mehrgeschossigen Holzbau. High Initiative Bayern – Holzbau der Zukunft. Hrsg. vom Bayerischen Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst. 15.07.2008; http://hdz.devweb.mwn.de/HDZ/forschungsberichte/ teilprojekt-2.pdf (letzter Zugriff 26.09.2021)   [4] Marutzky, Rainer u. a.: Holzschutz-Praxiskommentar zu DIN 68 800 Teile 1 bis 4. Berlin 2013   [5] wie Anm. 1   [6] Teibinger, Martin; Matzinger, Irmgard; Dolezal, Franz: Bauen mit Brettsperrholz im Geschossbau. Hrsg. von Holzforschung Austria. Wien 2014  [7] ebd.   [8] Teibinger, Martin; Matzinger, Irmgard; Dolezal, Franz: Holzrahmenbauweise im Geschossbau – Fokus Bauphysik. Hrsg. von Holzforschung Austria. Wien 2014   [9]  wie Anm. 4 [10]  wie Anm. 6 [11] Stein, René u. a.: Konstruk­tionskatalog Fassaden­ elemente für Hybridbauweisen. TU München 2016 [12] Informationsdienst Holz (Hrsg.): Bauen mit Brettsperrholz. Tragende Massivholzelemente für Wand, Decke und Dach. Holzbau Handbuch, Reihe 4, Teil 6, Folge 1, 04/2010 [13] Flachdächer in Holzbauweise. Informationsdienst Holz, Reihe 3, Teil 2, Folge 1, Hrsg. vom Holzbau Deutschland-Institut e. V. Berlin 2019 [14] ebd. [15] Nagler, Florian u. a.: Einfach Bauen. Ganzheitliche Strategien für energieeffizientes, einfaches Bauen – Untersuchung der Wechselwirkung von Raum, Technik, Material und Konstruktion. Forschungs­ bericht TU München. Stuttgart 2019 [16] entsprechend den Angaben folgender Hersteller von Vollholzbauteilen: Holz 100 von Thoma Holz; H. R. W. Vollholz Wandsystem; Holzius [17] db deutsche bauzeitung 03.2016, S. 42ff. [18] siehe Anm. 15 [19] siehe Anm. 15 [20] Forschungsprojekt Einfach Bauen 2, Jarmer, ­Tilmann u. a.: Einfach Bauen 2 – Planen, Bauen, Messen. München 2021 einfach-bauen.net; bbsr.bund.de/BBSR/DE/­ veroeffentlichungen/bbsr-online/2021/bbsronline-11-2021.html (letzter Zugriff 29.09.2021) [21] Forschungsprojekt Einfach Bauen 3, einfach-bauen.net [22] https://altholzverband.de/2018/05/31/altholzverwertung-in-deutschland/ (letzter Zugriff 24.3.2021) [23] Klinge, Andrea; Roswag-Klinge, Eike: Holz – ein zirkulärer Stoff. Holzbauforum Innsbruck 2019

b

c

d

e

C 3.38

122

02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02 Wohn- und Geschäftshaus in ­Berlin, siehe S. 194ff. 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS

03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 04 Wohn- und Geschäftshaus in ­Zürich, siehe S. 204ff. 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS

04-WOHNANLAGE 04-WOHNANLAGE 04-WOHNANLAGE 04-WOHNANLAGE 06 Wohnanlage in Ansbach, siehe S. 212ff. 04-WOHNANLAGE 04-WOHNANLAGE 04-WOHNANLAGE 04-WOHNANLAGE

01-STUDENTENWOHNHEIM 01-STUDENTENWOHNHEIM 01-STUDENTENWOHNHEIM 01-STUDENTENWOHNHEIM

02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 02-WOHN/GESCHÄFTSHAUS

03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS 03-WOHN/GESCHÄFTSHAUS

04-WOHNANLAGE 04-WOHNANLAGE 04-WOHNANLAGE 04-WOHNANLAGE

Dach Gesamtaufbau U-Wert

01-STUDENTENWOHNHEIM 01-STUDENTENWOHNHEIM 01-STUDENTENWOHNHEIM 01-STUDENTENWOHNHEIM 01 Studierendenwohnheim in ­Vancouver, siehe S. 190ff. 01-STUDENTENWOHNHEIM 01-STUDENTENWOHNHEIM 01-STUDENTENWOHNHEIM 01-STUDENTENWOHNHEIM

Abdichtung Platte bituminiert Gefälledämmung Dampfbremse variabel Gipsfaserplatte Trapezblech Stahlträger im Gefälle Decke abgehängt

6 mm 12 mm 114 mm 2 mm 12 mm

Außenwand Gesamtaufbau U-Wert

80 mm 50 mm 200 mm 15 mm 160 mm

80 mm 10 mm 7 mm 150 – 250 mm 3,5 mm 10 mm 200 mm 27 mm 18 mm

Abdichtung Gefälledämmung Dampfbremse BSP

210 – 390 mm

0,15 W/m K

0,14 W/m K

0,12 W/m K

HPL-Platte 8 mm Unterkonstruktion 25 mm Wärmedämmung 50 mm Fassadenbahn 2 mm äußere Beplankung 13 mm Blechständer, Wärmedämmung 152 mm Dampfbremse 2 mm Gipskartonplatte 16 mm

Putz Wärmedämmung Gipsfaserplatte Dampfbremse BSP Gipsfaserplatte zweifach

Glasfaserbetonelemente 70 mm Unterkonstruktion, Hinterlüftung 30 mm Fassadenbahn Wärmedämmung 160 mm Brettstapelwand 100 mm Wärmedämmung 80 mm Unterkonstruktion 30 mm Filzbahn Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm

Schalung Weißtanne Lattung Fassadenbahn OSB-Platte Holzständer, Mineralwolle OSB-Platte, Stöße verklebt Gipskartonplatte

0,35 W/m2K

0,22 W/m2K

0,13 W/m2K

0,15 W/m2K

Bodenbelag Estrich BSP Gipskartonplatte Trockenbauprofil Federbügel Gipskartonplatte

Bodenbelag Estrich Trennlage Trittschalldämmung Notabdichtung Aufbeton im Verbund Brettsperrholzdecke

Bodenbelag 10 mm Estrich 70 mm Trennlage Trittschalldämmung 30 mm Hohlkastenelement mit 50 mm ­Splittschüttung 240 mm Federbügel 27 mm Gipsfaserplatte 18 mm

Bodenbelag Estrich Trennlage Trittschalldämmung Splittschüttung gebunden Notabdichtung BSP

0,23 W/m K 2

Geschossdecke Gesamtaufbau REI, Trittschall, Luftschall

Rundkies Filterschicht Abdichtung zweifach Gefälledämmung Dampfbremse OSB-Platte Brettstapeldecke

Rundkies Schutzbahn Abdichtung Gefälledämmung Dampfbremse OSB-Platte Brettstapeldecke Luftdichtungsfolie Federbügel Gipsfaserplatte

2

40 mm 169 mm 16 mm 38 mm 19 mm 2≈ 16 mm

2

15 mm 140 mm 18 mm 85 mm 36 mm

16 mm 74 mm 30 mm 120 mm 140 mm

120 Min.; L'n,w = 55 – 60 dB (geschätzt); REI 90; L'n,w ≤ 46 dB; R'w ≥ 54 dB R'w = 58 dB (geschätzt)

REI 60; L'n,w = 50 dB; R'w = 62 dB

160 mm

2

20 mm 40 mm 15 mm 280 mm 15 mm 12,5 mm

10 mm 65 mm 40 mm 80 mm 180 mm

F60-B / feuerhemmend; L'n,w = 50 dB; R'w = 65 dB

123

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

NHÄUSER

05-REIHENHÄUSER 06-WOHNHAUS/PARKEN

07 Wohnanlage in München, siehe S. 216ff.

05-REIHENHÄUSER 06-WOHNHAUS/PARKEN 05-REIHENHÄUSER 06-WOHNHAUS/PARKEN

06-WOHNHAUS/PARKEN 07-AUFSTOCKUNG 06-WOHNHAUS/PARKEN 07-AUFSTOCKUNG

08-WOHNHÄUSER 07-AUFSTOCKUNG

11 Wohnhäuser in ­Zürich, siehe S. 232ff.

08-WOHNHÄUSER 07-AUFSTOCKUNG 08-WOHNHÄUSER 07-AUFSTOCKUNG

09-ILLWERKE 08-WOHNHÄUSER

13 Bürogebäude in ­Vandans, siehe S.09-ILLWERKE 240ff.

08-WOHNHÄUSER 09-ILLWERKE 08-WOHNHÄUSER

Geschossdecke Gesamtaufbau REI, Trittschall, Luftschall

Außenwand Gesamtaufbau U-Wert

Dach Gesamtaufbau U-Wert

HÄUSER HÄUSER

06-WOHNHAUS/PARKEN 07-AUFSTOCKUNG

08 Wohnbebauung in ­München, siehe S. 220ff.

Begrünung 80 mm Dränplatte 20 mm Abdichtung Gefälledämmung 2 % Gefälle 275 mm Wärmedämmung 240 mm Dampfsperre BSP 160 mm

Rundkies Dränage 40 mm Bautenschutzmatte 6 mm Abdichtung Gefälledämmung 20 – 200 mm Wärmedämmung 60 mm Splittschüttung latexgebunden 60 mm Dampfbremse, Notabdichtung BSP 140 mm

Begrünung extensiv 128 – 328 mm Abdichtung Gefälledämmung 10 –190 mm Wärmedämmung 140 mm Dampfbremse Rippendecke mit 22 mm OSB-Platte ­verklebt 242 mm Hohlraum, Installation, Lüftung 68 mm Hohlraumdämmung 50 mm Gipskartonplatte 15 mm

Begrünung extensiv 100 mm Abdichtung Wärmedämmung 300 mm Gefälledämmung 140 mm Dampfbremse Holz-Beton-Rippen-Verbund­decke: Stahlbeton 80 mm BSH-Rippen 240/280 mm Akustikpaneel

0,05 W/m2K

0,13 W/m2K

0,08 W/m2K

0,10 W/m2K

Weißtanne mit Silikatbeschichtung 24 mm Lattung 24 mm Hinterlüftung 40 mm Holzrahmenelement vorgefertigt: Windsperre Gipsfaserplatte 2≈ 18 mm Holzständer, Wärmedämmung 240 mm Gipsfaserplatte 2≈ 18 mm Installationsebene 75 mm

Fassadenschalung Lärche 19 mm Horizontallattung 35 mm Vertikallattung 15 mm Fassadenbahn Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm Holzständer, Wärmedämmung 200 mm Gipsfaserplatte 12,5 mm Dampfbremse PE-Folie Gipsfaserplatte 12,5 mm

Wechselfalzschalung Eiche 27 mm Konterlattung 40 mm Hinterlüftungslattung 40 mm 16 mm Fassadenkassetten Weißtanne 22 mm Spanplatte zementgebunden 340 mm Hinterlüftung 33 mm Konstruktion, WD Dampfbremse 18 mm Fassadenbahn 18 mm Gipsfaserplatte 15 mm OSB-Platte Holzständer, Wärmedämmung 360 mm Wärmedämmung / 110 mm OSB-Platte, Stöße verklebt 15 mm Installationsebene 20 mm Gipsfaserplatte 18 mm Eichentäfer

0,13 W/m2K

0,24 W/m2K

0,12 W/m2K

0,12 W/m2K

Bodenbelag 5 mm Estrich 55 mm Trennlage Trittschalldämmung 40 mm Splittschüttung latexgebunden 100 mm Rieselschutz BSP 140 mm

Bodenbelag 15 mm Estrich, Trennlage 53 mm Trittschalldämmung 27 mm Schüttung gebunden Installation 30 mm OSB-Platte 15 mm Brettstapeldecke 180 mm Gipsfaserplatte 18 mm Hohlraum, Installation, Lüftung 50 mm Hohlraumdämmung 50 mm Gipskartonplatte 15 mm

Bodenbelag 10 mm Mineralstoffplatte 38 mm Installationsebene gedämmt 122 mm Hohlraumdämmung 30 mm Holz-Beton-Rippen-Verbunddecke: Stahlbeton 80 mm BSH-Rippe 240/280 mm Decke abgehängt

REI 60; L'n,w = 53 dB; R'w = 54 dB

REI 60; L'n,w = 50 dB; R'w = 55 dB

REI 90; L'n,w = 30 dB; R'w = 60 dB

Parkett 15 mm Heizestrich 65 mm PE-Folie, Trittschalldämmung 30 mm Schüttung Perlite 90 mm Rieselschutz BSP, sichbare Holzoberfläche 220 mm F60-B von unten; REI 60 K260 von oben; L'n,w = 53 dB (Ln,w = 41 dB); R'w = 57,9 dB

C 3.39

124

RKE E

10-BÜROGEBÄUDE 10-BÜROGEBÄUDE 10-BÜROGEBÄUDE

RKE E

14  Bürogebäude in St. Johann 10-BÜROGEBÄUDE 10-BÜROGEBÄUDE 10-BÜROGEBÄUDE in Tirol, siehe S. 246ff.

KE EERKE

12-GEMEINDEZENTRUM 12-GEMEINDEZENTRUM 12-GEMEINDEZENTRUM

13-GYMNASIUM

14-EU

16 11-VERWALTUNGSBAU Verwaltungsbau in Clermont-­ 11-VERWALTUNGSBAU 11-VERWALTUNGSBAU Ferrand, siehe S. 254ff.

17 Gemeindezentrum in St. Gerold, 12-GEMEINDEZENTRUM 12-GEMEINDEZENTRUM 12-GEMEINDEZENTRUM siehe S. 258ff.

18 Gymnasium in Diedorf, 13-GYMNASIUM siehe S. 262ff.

14-EU

13-GYMNASIUM

14-EU

11-VERWALTUNGSBAU 11-VERWALTUNGSBAU 11-VERWALTUNGSBAU

Außenwand Gesamtaufbau U-Wert

Dach Gesamtaufbau U-Wert

10-BÜROGEBÄUDE 10-BÜROGEBÄUDE 10-BÜROGEBÄUDE

11-VERWALTUNGSBAU 11-VERWALTUNGSBAU 11-VERWALTUNGSBAU

Abdichtung zweifach 5 mm Holzschalung 27 mm Unterkonstruktion, Lüftung 500 mm PE-Folie 2 mm Holzschalung 27 mm Lagerhölzer im Gefälle, Holzfaserdämmung 40 – 230 mm Kantholz, Holzfaserdämmung 180 mm Holzbalken, Holzfaserdämmung 110 mm Holzschalung, Dampfbremse 27 mm Installationsebene 110 mm Akustikdämmung 30 mm Rieselschutzvlies Lattung Weißtanne 40 mm

Begrünung extensiv 150 mm Abdichtung Wärmedämmung 20 mm Holzlattung, Wärmedämmung 60 mm Wärmedämmung 160 mm Holzlattung, Wärmedämmung 160 mm Dampfbremse Trennlage FSH-Platte / Heraklith 51 mm BSH-Sparren 100/360 mm

0,10 W/m2K

0,10 W/m2K

Abdichtung 10 mm Wärmedämmung 280 mm Dampfbremse 4 mm OSB-Platte auf Keillattung, Luftraum ­22 mm Hohlkasten: OSB-Platten auf BSH-­Rippen 740 mm

Begrünung extensiv Abdichtung Wärmedämmung Dampfbremse FSH mit Gipskartonplatte BSH-Träger

0,16 W/m2K

0,20 W/m2K

Lattung Lärche vertikal Lattung Fassadenbahn Holzfaserdämmplatte Holzkonstruktion, Wärmedämmung OSB-Platte

Lattung Weißtanne sägerau Lattung Konterlattung / Hinterlüftung Fassadenbahn Wellblech 30 mm Schalung diagonal Lattung, Fassadenbahn 30 mm Ständer, Holzfaserdämmung OSB-Platte 10 mm Schalung diagonal Ständer, Holzfaserdämmung Holzkonstruktion, Wärmedämmung 145 mm Schalung, Dampfbremse Lattung, Installationsebene, Dampfbremse Wärmedämmung 60 mm Akustikdämmung Gipskartonplatte 2≈ 10 mm Schalung Weißtanne

85 mm 85 mm 32 mm 280 mm 22 mm

70 mm 210 mm 40 mm 250 mm

30 mm 30 mm 30 mm 25 mm 125 mm 25 mm 200 mm 25 mm 40 mm 20 mm

Lattung stehend Lattung liegend Lattung stehend Holzfaserplatte Konstruktion, Wärmedämmung Konstruktion, Wärmedämmung OSB-Platte (= Dampfbremse)

30 mm 40 mm 50 mm 16 mm 140 mm 220 mm 18 mm

0,40 W/m2K

0,12 W/m2K

0,13 W/m2K

Bodenbelag mit Trittschalldämmung 10 mm OSB-Platte 18 mm Trittschalldämmung 32 mm Hohlkastenelement 520 mm mit Splittschüttung 60 mm Gipskartonplatte 2≈ 20 mm Abhängung, Leitungsführung 500 mm OSB-Platte 18 mm

Bodenbelag 10 mm Trockenestrich 25 mm Trittschalldämmung 15 mm Wabenschüttung 30 mm BSP 147 mm Kühldecke abgehängt Installation 495 mm

Bodenbelag 27 mm Lagerhölzer mit Lehmbauplatten 62 mm Trittschalldämmung Holzfaserplatte 30 mm Brettstapelholz gedübelt 220 mm Installationsebene Hohlraumdämmung 40 mm Gipsfaserplatte 15 mm Installationsebene Akustikdämmung 30 mm Rieselschutzvlies Lattung Weißtanne 40 mm

Bodenbelag Estrich Trittschalldämmung Ausgleichsdämmung Trennlage Stahlbeton im Verbund OSB-Platte Balkenlage Akustikdämmung Akustikplatte

REI 90; L'n,w = k. A; R'w = k. A.

REI 60; L'n,w = 82 dB; R'w = 38 dB

REI 30; L'n,w = 48 dB; R' = 65 dB

k. A.; L'n,w = 53 dB; R'w = 55 dB

0,12 W/m2K

Geschossdecke Gesamtaufbau REI, Trittschall, Luftschall

12-GEMEINDEZENTRUM 12-GEMEINDEZENTRUM 12-GEMEINDEZENTRUM

5 mm 85 mm 30 mm 50 mm 98 – 120 mm 22 mm 320 mm 40 mm 35 mm

S C H I C H T E N A U F B A U D E R GEB Ä UDEHÜLLE

MNASIUM GYMNASIUM

14-EUROP.SCHULE 14-EUROP.SCHULE

GYMNASIUM MNASIUM

19 Europäische Schule in F ­ rankfurt 14-EUROP.SCHULE 14-EUROP.SCHULE am Main, siehe S. 268ff.

14-EUROP.SCHULE 14-EUROP.SCHULE

22 Studierendenwohnheim in 16-HOTEL 16-HOTEL ­Hamburg, siehe S. 280ff.

23 Bürogebäude in Alpnach, siehe S. 284ff.

16-HOTEL 16-HOTEL

15-SANIERUNG 15-SANIERUNG

Dach Gesamtaufbau U-Wert

GYMNASIUM MNASIUM

16-HOTEL 16-HOTEL

15-SANIERUNG 15-SANIERUNG 21 Sanierung15-SANIERUNG und Neubau einer 15-SANIERUNG ­Internatsschule, siehe S. 276ff.

125

Begrünung extensiv 80 mm Abdichtung Gefälledämmung 40 – 200 mm Wärmedämmung 200 mm Notabdichtung Bitumenbahn BSP 160 mm

Aluminiumblech gefalzt Holzschalung Konterlattung Abdichtung Wärmedämmung Wärmedämmung Vollholzelement fünflagig

0,18 W/m2K

0,11 W/m2K

0,13 W/m2K

0,136 W/m2K

Außenwand Gesamtaufbau U-Wert

Abdichtung Gefälledämmung mind. 120 mm Dampfbremse BSP 80 mm Wärmedämmung 50 mm Holzwolle-Akustikplatte 25 mm FSH-Träger Buche 360 mm

Begrünung extensiv 110 mm Abdichtung 13 mm Gefälledämmung 300 – 500 mm Dampfbremse 4 mm Dreischichtplatte 40 mm Balkenlage, Luftschicht 360 mm Installationsebene 290 mm Schafwolle 30 mm Akustikvlies 1 mm Holzlamellendecke Weißtanne 30 mm

0,25 W/m2K

Schalung Tanne 30 mm Lattung / Konterlattung 60 mm Fassadenbahn Schalung 20 mm Holzkonstruktion / Wärmedämmung 370 mm Schalung, Dampfbremse 20 mm Gipskartonplatte 12,5 mm Installationsebene / Wärmedämmung 40 mm Holzschalung Weißtanne 20 mm 0,09 W/m2K

Bodenbelag 2,5 mm Trockenestrich 38 mm Trittschalldämmung 25 mm BSP 80 mm Ausgleichsdämmung (Modulstoß) 60 mm BSP 60 mm Akustikdämmung 60 mm Akustikplatte 25 mm FSH-Träger Buche 560 mm

Bodenbelag 27 mm Lagerhölzer, dazw. Dämmung 30 mm Trittschalldämmung 40 mm Schüttung Blähton 53 mm Stahlbeton im Verbund 120 mm Brettstapelelement 200 mm Installationsebene 290 mm Akustikdämmung 30 mm Akustikvlies 1 mm Holzlamellendecke Weißtanne 30 mm

Naturkautschuk Spanplatte Trittschalldämmung PE-Folie Splittschüttung BSP Wärmedämmung BSP

k. A.; L'n,w = k. A; R'w = k. A.

k. A.; L'n,w = 48 dB; R'w = 57 dB

REI 90; L'n,w = 41 dB; R'w = 61 dB

Geschossdecke Gesamtaufbau REI, Trittschall, Luftschall

Aluminiumblech Windpapier Wärmedämmung FSH-Stütze Buche

1 mm 120 mm 120 mm

Fassadenpaneel Lärche Unterkonstruktion / Wärmedämmung Unterspannbahn Unterkonstruktion / Wärmedämmung BSP

3 mm 27 mm 60 mm 5 mm 60 mm 120 mm 260 mm

26 mm 200 mm 200 mm 125 mm

0,17 W/m2K

Schalung Fichte sägerau Vollholzelement sechslagig Vollholzelement siebenlagig

30 mm 180 mm 206 mm

0,193 W/m2K

0,4 mm 2≈ 19 mm 30 mm 60 mm 80 mm 70 mm 60 mm

Parkett Buche 20 mm Vollholz Buche genutet mit 44 mm Fräsungen für Fußbodenheizung Trittschalldämmung 60 mm Holzrost Fichte dreilagig, 150/36 mm dazwischen Füllung Kalksplitt Vollholz Buche genutet 60 mm Holzrost Buche zweilagig 150/36 mm REI 60; L'n,w = k. A.; R'w = k. A. C 3.39

126

Schichtenaufbau von Innenbauteilen Christian Schühle

C 4.1

Im mehrgeschossigen Holzbau kommt den Innenbauteilen wie Geschossdecken und Trennwänden erhöhte Bedeutung bei der Unterteilung des Gebäudevolumens in Nutzungseinheiten und Brandabschnitte zu. Dabei sind vor allem entsprechende Anforderungen an den Schall- und den Brandschutz zu beachten. Der nötige Wärmeschutz zwischen den Nutzungseinheiten ergibt sich dagegen rein konstruktiv und bedarf keiner weiteren Maßnahmen, lediglich Feuchträume erfordern einen Schutz vor Nässe. Die Luftdichtheit der Konstruktionen ist sowohl für den Brand- als auch für den Schallschutz ein wichtiges Kriterium, denn durch Leckagen in Bauteilen oder durch undichte Bauteilfugen strömende Luft oder Rauchgase können die Brandausbreitung begünstigen und auch das Schalldämmmaß der Bauteile wird durch solche Undichtigkeiten deutlich abgemindert. Doch nicht nur die bauphysikalischen Anfor­ derungen beeinflussen den Schichtenaufbau von Decken und Wänden, auch das Führen der haustechnischen Versorgungsleitungen und nicht zuletzt gestalterische Gesichtspunkte sind ausschlaggebend für die Ausführung und Anordnung der funktionalen Schichten (Abb. C 4.2). Eine ausführ­ liche Beschreibung der verschiedenen An­­ forderungen findet sich im Kapitel „Schutzfunktionen” (S. 78ff.).

C 4.1 Forschungs- und Bürogebäude, Prince ­George (CA) 2014, Michael Green Architecture C 4.2 funktionale Schichten und Bauteilschichten von Geschossdecken am Beispiel der Wohnhäuser in Zürich (CH) 2016, Rolf Mühlethaler (die grau dargestellten Bereiche /Aspekte sind für Innenbauteile nicht relevant bzw. nicht zwingend)

Schallschutz Zum Erreichen des notwendigen Schallschut­ zes werden Holzkonstruktionen aufgrund ihrer geringen Masse in der Regel mehrschichtig ausgeführt. Die Höhe des erreichbaren Schalldämmmaßes hängt dabei von den Eigenschaften der einzelnen Schichten, ihren Verbindungen untereinander und der eingelegten Hohlraumdämmung ab. Um gute Schalldämmwerte zu erreichen, können biegeweiche Schalen mit einer ho­­ hen Flächenmasse als Bekleidung verwendet werden, die möglichst schallentkoppelt zu montieren sind. Bei der Ausführung ist

darauf zu achten, dass die Schichten fugendicht gestoßen und angeschlossen werden. Den notwendigen Trittschallschutz erreichen Deckenkonstruktionen meist durch das Einbringen von zusätzlicher Masse in Form einer schweren Schüttung, einer Beton­stein­ lage oder – im Fall von Holz-Beton-­Verbund­ konstruktionen – einer tragenden Betonschicht sowie über die Entkoppelung des Fußbodenaufbaus. In der Regel gilt: Erfüllt die Decke den Trittschallschutz, ist auch der Luftschallschutz gewährleistet. Genaue Festlegungen der schalltechnischen Zielvorgaben sind ebenso zu empfehlen wie eine begleitende Planung des Schallschutzes unter Betrachtung der Schallnebenwege. Brandschutz Dem politischen Willen, den Holzbau als wich­tigen Beitrag zu klimagerechterem Bauen zu fördern, trägt die Novellierung der Musterbauordung (MBO) in der zuletzt beschlossenen Änderung von September 2019 Rechnung. Sie erlaubt nun unter be­­ stimmten Voraussetzungen die Verwendung von brennbaren Baustoffen für tragende, aussteifende und raumabschließende Bauteile mit der Anforderung hochfeuerhemmend (R 60 / REI 60). Ebenso dürfen nicht tragende, aber raumabschließende Bauteile mit der geforderten Feuerwiderstandsfähigkeitsklasse feuer­beständig (EI 90) nach MBO brennbar ausgeführt sein, wenn sie eine Brandschutzbekleidung aus nicht brennbaren Baustoffen und nicht brennbare Dämmungen aufweisen. Unter Beachtung der Technischen Bau­bestimmungen ist es mit wenigen Ausnahmen möglich, feuerbeständige Bauteile aus brennbaren Baustoffen zu erstellen, ohne einen Antrag auf Abweichung einreichen zu müssen. Die neue Musterholzbaurichtline MHolzBauRL konkretisiert die Kon­struktions­arten der ­Bauteile. Bauteile in Holztafel­bauweise sind bis zur Gebäudeklasse 4, also einer Gebäudehöhe von bis zu fünf Normalgeschossen zulässig. Voraussetzung hierfür ist die durch-

S C H I C H T E N A U F B A U V O N INNENB A UTEILEN

der Wandoberflächen dürfen unbekleidet bleiben. Fachkreise betrachten die neue MHolzBauRL trotz der ent­haltenen Erleichterungen teils kritisch und als nicht weit­ gehend genug. Beispielsweise wird das Kapselkriterium aus der Vorgängerricht­ linie von 2004 übernommen und so neuere Forschungsergebnisse aus Deutsch­land, Österreich und der Schweiz ignoriert. Eine bundesweite Einführung der MHolzBauRL würde in Deutschland Fortschritte, die durch den Son­derweg einiger Bundesländer im Holzbau angestoßen wurden, gefährden und den Holzbau um Jahre zurückwerfen. Neben den beschriebenen gesetzlichen Regelungen besteht eine Vielzahl an verschiedenen herstellerspezifischen Brandschutzprüfungen und -zulassungen für die im Holzbau relevanten Bauprodukte, die Planende und Ausführende schnell den Über­ Bauteilschichten Geschossdecke

Bodenbelag Parkett Hochkantlamelle Eiche verklebt 15 mm Heizestrich Anhydrid 53 mm Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung Mineralwolle 2≈ 20 mm OSB-Platte 15 mm Brettstapeldecke 180 mm Gipsfaserplatte 18 mm Installationshohlraum 30 mm abgehängte Lattung mit Federbügeln 25 mm Hohlraumdämmung zwischen Lattung 50 mm Gipskartonplatte 15 mm

Schutzfunktionen der Geschossdecke

Witterungsschutz

Luftdichtheit Wärmeschutz Tauwasserschutz

°C

REI 60 Ln, w' < 53 dB R'w > 52 dB

blick verlieren lassen und wahrscheinlich eines der entscheidenden Hemmnisse für eine weite Verbreitung des mehrgeschossigen Bauens mit Holz in Deutschland und Österreich darstellen. Eine Standardisierung von Bauteilaufbauten und Details, die sich als Grundlage für die Nachweisführung heranziehen lassen, ist im inter­aktiven Bauteilkatalog dataholz.eu umgesetzt.

Schichtenaufbau von Holz­ decken Der Schichtenaufbau von Holzdecken unterscheidet sich wegen der Anforderungen an den Trittschallschutz in seiner Komplexität wesentlich von dem von Holztrennwänden (Abb. C 4.2). Übliche Decken können aus folgenden Schichten aufgebaut sein: Bodenbelag Estrich / Unterkonstruktion Trennlage Schallentkoppelung

(zusätzliche Masse)

(Rieselschutz) Luftdichtung

Tragstruktur

Funktionsschichten der Geschossdecke

gängige Bekleidung der Holzbauteile mit zwei Lagen nicht brennbarer Plattenwerkstoffe, der sogenannten Kapselung K260. Geprüfte Aufbauten der Brandschutzbekleidung bestehen in der Regel aus Gipsbauplatten mit 36 mm Gesamtstärke. Weiterhin müssen in den Hohlräumen nicht brennbare Dämmstoffe mit einem Schmelzpunkt über 1000 °C eingesetzt werden und das Führen von haustechnischen Installationen innerhalb tragender und aussteifender Bauteile ist stark eingeschränkt. Standardgebäude in Massivholzbauweise sind bis zur Gebäudeklasse 5, also bis zur Hochhausgrenze, mit einer Begrenzung der Größe der einzelnen Nutzungseinheiten auf maximal 200 m2 möglich. Die Massivholzbauteile müs­sen hier mindestens mit einer 18 mm dicken Gipsplatte bekleidet sein, die Decken- oder maximal 25 %

127

Brandschutz Installationsebene Schallschutz Hohlraumdämmung Akustik Deckenbekleidung

C 4.2

128

Bodenaufbau: • Bodenbelag • Unterkonstruktion: Nass- oder Trocken­ estrich, Lagerhölzer, Hohlraum- oder Doppelboden • Trittschalldämmung • zusätzliche Masse  /Ausgleichsschüttung • ggf. Rieselschutz Tragschicht: • Balkendecke • Kastenelement • Brettstapeldecke • Brettsperrholzdecke • Holz-Beton-Verbunddecke • Sonderformen

Unterdecke: • Bekleidung direkt oder abgehängt, ggf. als Akustikbekleidung • Hohlraumdämmung • ggf. Rieselschutz Die Strategien im Schall- und Brandschutz von Deckenkonstruktionen variieren vor allem je nachdem, ob die Konstruktion der Rohdecke sichtbar belassen oder bekleidet werden soll. Unbekleidete Konstruktionen bedingen, dass der Brandwiderstand einer Konstruktion für eine Brandbelastung von unten auf Abbrand ausgelegt ist. Für den Schallschutz bedeutet dies, dass es unverzichtbar ist, Masse auf der Oberseite in

den Deckenaufbau einzubringen, da nur wenige Schichten für die Verringerung des Schalldurchgangs zur Verfügung ­stehen. Bodenaufbau Obwohl sich die Wahl des Bodenbelags positiv auf die schalltechnischen Eigenschaften eines Bodenaufbaus auswirken kann, werden die Bodenbeläge bei Nachweisen zum Schallschutz außer Acht gelassen, da sie im Laufe der Nutzung häufig ausgetauscht werden. Die Wahl des Bodenbelags ist kein holzbauspezifisches Kriterium und wird daher nicht weiter betrachtet.

Kastendecke Zementestrich 50 mm Trittschalldämmung 40 mm Kastenelement 200 mm L n, w = 62 dB R w = 60 dB

Zementestrich 50 mm Trittschalldämmung 40 mm Splittschüttung 60 mm Kastenelement 200 mm L n, w = 46 dB R w = 71 dB

Zementestrich 50 mm Trittschalldämmung 40 mm Splittschüttung 30 mm Kastenelement 200 mm mit Schüttung 50 kg/m2 L n, w = 42 dB R w = 76 dB

Brettsperrholzdecke Zementestrich 60 mm Trittschalldämmung 30 mm Schüttung elastisch gebunden 60 mm Brettsperrholz 140 mm Direktabhänger 70 mm Mineralwolldämmung 60 mm Gipsfaserplatte 12,5 mm L n, w = 46 dB R w = 62 dB REI 60

Zementestrich 60 mm Trittschalldämmung 30 mm Schüttung elastisch gebunden 60 mm Brettsperrholz 140 mm L n, w = 46 dB R w = 73 dB REI 60

Balkendecke Zementestrich 50 mm Trittschalldämmung 30 mm Schüttung lose 40 mm OSB 18 mm Konstruktionsholz 220 mm Mineralwolle 100 mm Sparschalung Fichte 24 mm Federschiene 27 mm Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm L n, w = 41 dB R w = 70 dB REI 60

Estrichelement 25 mm Trittschalldämmung 30 mm Schüttung elastisch gebunden 60 mm Rieselschutz Brettsperrholz 140 mm L n, w ≤ 50 dB R w ≥ 62 dB REI 60 Holz-Beton-Verbunddecke

Trockenestrichelement mit Trittschalldämmung 65 mm OSB-Platte 18 mm Konstruktionsholz 200 mm azwischen Mineralwolle 200 mm Sparschalung Fichte 24mm Direktabhänger schallentkoppelt 60 mm Gipskartonplatte 2≈ 15 mm

Heizestrich 74 mm Trennschicht PE-Folie Mineralwolldämmung 30 mm Beton 120 mm Brettschichtholz 140 mm Ln, w = max. 46 dB R w min. = 54 dB REI 90

L n, w = 43 dB R w = 76 dB REI 90

C 4.3

S C H I C H T E N A U F B A U V O N INNENB A UTEILEN

129

C 4.3 gängige Deckenaufbauten mit verschiedenen Tragschichten

Estrichsysteme Im Holzbau kommen übliche Nass- und Trockenestrichsysteme zum Einsatz. Nassestriche bieten aufgrund ihrer größeren Masse Vorteile im Schallschutz, wobei Zementestriche aufgrund des niedrigeren Wassergehalts Anhydrid­estrichen vorzuziehen sind. Trittschalldämmungen müssen eine möglichst niedrige dynamische Steifigkeit von s' ≤ 10 MN/m3 aufweisen, um die im Holzbau kritische Resonanzfrequenz des Bodenaufbaus gering zu halten. Ihre Steifigkeit ist immer mit dem Gesamtestrichsystem abzustimmen. Die jeweiligen schalltechnischen Verbesserungsmaße der Estriche in Verbindung mit Holzrohdecken, Schüttungen und Unter­ decken sind den Herstellerangaben oder Prüfzeugnissen der Gesamtaufbauten zu entnehmen. Einige gängige Beispiele zeigt Abb. C 4.3. Der Estrich bildet in der Regel die obere brandschutztechnische Schicht im Bodenaufbau. Nassestriche erfüllen ab einer Schichtstärke von 50 mm mit entsprechendem Randdämmstreifen aus Mineralwolle die Anforderung „hochfeuerhemmend”. Trockenestrichelemente aus Gipsbauplatten erhalten meist im Werk eine aufkaschierte Trittschalldämmung und haben neben der trockenen Bauweise den Vorteil der geringeren Bauhöhe. Die nötige Klassifizierung „hochfeuerhemmend von oben” lässt sich bereits mit 18 mm Trockenestrichplatten aus Gipsfaser erreichen [1]. Durch die wesentlich geringere Masse im Vergleich zu Nass­ estrichen sind allerdings oft Zusatzmaßnahmen für den Schallschutz notwendig, die den Höhenvorteil relativieren können. Hohlraum- oder Doppelboden In Bürobauten kommen zur Flexibilisierung der Leitungsführung häufig Hohlraum- oder Doppelböden zum Einsatz. Der Brandschutz muss dabei im Holzbau durch eine ober­ seitige Be­­kleidung der Rohkonstruktion hergestellt werden, da andernfalls die Installa­

tionsführung im Hohlraum des Bodens und jede Durchführung nach oben problematisch wären. Dielenboden auf Lagerhölzern Eine spezielle Art der Konstruktion stellt die Ausführung eines schwimmenden Bodenaufbaus auf Lagerhölzern dar. Hier sind Befestigungslatten auf der Trittschalldämmung angebracht und harte Dämmplatten oder Deckenbeschwerungen füllen die Zwischenräume vollflächig aus. Der Holzdielenboden wird auf die Lattung geschraubt oder genagelt und liegt vollflächig auf der Unterkonstruktion auf. Es handelt sich dabei um eine besonders ökologische und klebstofffreie Konstruktion, die z. B. im Gemeindezentrum in St. Gerold (Abb. C 4.4, S. 130; siehe auch S. 258ff.) oder der Sanierung und Neubau einer Internatsschule (siehe S. 276ff.) ausgeführt wurde. Zusätzliche Masse/Ausgleichsschüttung Um die notwendigen Schallschutzwerte zu erreichen, muss unter der Trittschalldämmung meist eine schwere Schicht eingebracht werden. Die in der Regel hierfür verwendeten Schüttungen aus getrocknetem Splitt (gege­benenfalls in Wabenpappe) sind biegeweich und dämpfen so Resonanz­ effekte. Das Binden der Schüttung mit Kautschukmilch ist möglich, damit bleibt sie ausreichend biegeweich. Ein Binden der Schüt­ tung mit Zement ist dagegen unbedingt zu vermeiden, da sich die Steifigkeit der Schüttung so ungünstig erhöht. Zur Beschwerung eignen sich auch kleinfor­ matige Platten aus Beton oder Lehm. Diese ­liefern aber im Vergleich zu Schüttungen mit gleicher Masse aufgrund ihrer höheren Stei­figkeit schlechtere Ergebnisse. Schüttungen bieten zudem Platz für die Leitungsführung im Bodenaufbau. Um Schallbrücken zu ver­meiden, müssen die Installationen voll mit der Schüttung abgedeckt sein und dürfen nicht in die Trittschalldämmschicht einschneiden.

Bei sichtbar belassenen Geschossdecken zwischen den Nutzungseinheiten sind Leitungsführungen für Deckenbeleuchtung etc. im Boden der darüberliegenden Nutzungseinheit zu vermeiden, da eine Perforierung der luftdichten Schicht das Einhalten der notwendigen Schall- und Brandschutzanforderungen unmöglich macht. Zudem entstehen auch organisatorische Schwierigkeiten, da Elektroleitungen durch eine „fremde” Einheit geführt werden müssen (siehe „Gebäudetechnik – Besonderheiten im Holzbau”, S. 136ff.). Sichtbar belassene Balken-, Brettstapeloder Brettsperrholzdecken erreichen nur mit einer Beschwerung den erforderlichen Trittschallschutz für Trenndecken zwischen Nutzungseinheiten (siehe „Schutzfunktionen”, S. 78ff.). Rieselschutz Auf die Rohdeckenkonstruktion aufgelegte Folien, Baupappen oder fugendicht verlegte Schalungen und Plattenwerkstoffe mit verklebten Stößen verhindern das Durchrieseln und somit das unkontrollierte Setzen von Schüttungen. Gleichzeitig wird damit auch die aus schall- und brandschutztechnischen Gründen notwendige Luftdichtheit erreicht. Brettsperrholzdecken mit seitenverleimten Lagen und abgeklebten Stößen benötigen keinen Rieselschutz und sind luftdicht. Nicht verleimte Brettstapeldecken werden meist mit einer Werkstoffplatte belegt, die zum einen aussteifende Funktion hat, zum anderen ausreichend Rieselschutz und mit abgeklebten Stößen auch die nötige Luftdichtheit bietet. Ein Rieselschutz in Form einer entsprechenden Vlieslage ist ebenfalls bei gelochten Akustikdecken notwendig, um das Durch­ rieseln der Fasern der zur Hohlraumbedämpfung oder aus raumakustischen Gründen eingebauten Dämmung zu verhindern. Tragschicht Die Ausführung der Tragschicht hat großen Einfluss auf den Schichtenaufbau des

130

Funktion Bauteilschicht Bodenbelag Dielen Weißtanne sägerau ­genagelt 27 mm Unterkonstruktion Lagerhölzer mit eingelegten ­Lehmbauplatten 62 mm Trittschalldämmung Holzfaserplatte 30 mm Tragschicht Brettstapeldecke gedübelt 220 mm Abhängung 110 mm Hohlraumdämmung Schafwolldämmfilz 40 mm Brand- / Schallschutz­bekleidung Gipsfaserplatte verspachtelt 15 mm Installationsebene 36 mm Akustikdämmung Schafwolldämmfilz 30 mm Rieselvlies schwarz Bekleidung schalloffen Lattung Weißtanne 40/35 mm L'n, w = 48 dB R'w = 65 dB REI 30 C 4.4 Funktion Bauteilschicht Bodenbelag Mosaikparkett Eiche geölt 10 mm Estrich Heizestrich 65 mm Trennlage Trennschicht PE-Folie Trittschalldämmung Mineralwolle 40 mm zusätzliche Masse Splittschüttung gebunden 80 mm Notabdichtung Elastomer­ bitumen Tragschicht Brettsperrholz 180 mm L'n, w = 49 dB R'w = 65dB REI 60 C 4.5

Funktion Bauteilschicht Bodenbelag Parkett 16 mm Estrich 74 mm Trennlage Trennschicht PE-Folie Trittschalldämmung Mineralwolle 30 mm Tragschicht / Masse Beton 120 mm Tragschicht Brettschichtholz 140 mm L'n, w = max. 46 dB R'w = min. 54 dB REI 90

C 4.6

Funktion Bausteilschicht Bodenbelag Teppichboden 10 mm Unterkonstruktion Hohlraumboden 38 mm Trittschalldämmung Installationshohlraum 122 mm Hohlraumbedämpfung Mineralwolle 30 mm Tragschicht / Masse Beton 80 mm Tragschicht Brettschichtholzbalken 240/280 mm L'n, w = max. 30 dB R'w = min. 60 dB REI 90

C 4.7

Deckenbauteils. Bekleidete Holzbalkendecken oder Kastenelemente mit ihrem per se mehrschichtigen Aufbau haben schallschutztechnisch den Vorteil, dass der Ab­stand der oberen von der unteren Beplankung sehr groß ist. Mit entsprechender Hohlraumdämmung führt dies bereits zu besseren Schallschutzwerten, als sie monolithische Holzmassivdecken erreichen. Eine schall­ entkoppelte Befestigung der Unterdecke mit Lattung auf Federbügeln oder Federschienen bringt bei Holzbalkendecken eine Verbesserung von 10 –12 dB gegenüber einer starren Verbindung [2]. Kastendecken werden zum Teil mit bereits ab Werk eingebrachter Schüttung oder Hohlraumdämmung gefertigt (Abb. C 4.7). Allein dadurch können in Kombination mit dem Bodenaufbau zusätzliche Maßnahmen für den Schallschutz entfallen. Massivholzdecken hingegen kommen trotz ihres höheren Gewichts aufgrund ihrer Steifigkeit auch bei schallentkoppelter Unter­ decke nicht ohne zusätzliche Masse aus, um einen Mindestwert für den Trittschallpegel von L'n, w ≤ 53 dB einzuhalten. Für sichtbare Holzkonstruktionen bietet sich ihr Einsatz aufgrund der Hohlraumfreiheit an. Im Rahmen von Brandschutzkonzepten ist es bei Massivholzdecken (Brettstapel aus Brett­ schichtholz – BSH oder Brettsperrholz – BSP) möglich, untere, raumakustisch und brand-

C 4.4 Deckenaufbau: Funktionen und Bauteilschichten, Gemeindezen­trum, St. Gerold (AT) 2010, ­Cukrowicz Nachbaur Architekten C 4.5 Deckenaufbau: Funktionen und Bauteilschichten, Wohnanlage, Ansbach (DE) 2013, Deppisch ­Architekten C 4.6 Deckenaufbau: Funktionen und Bauteilschichten, Wohn- und Geschäftshaus, Berlin (DE) 2014, Kaden Klingbeil Architekten C 4.7 Deckenaufbau: Funktionen und Bauteilschichten, Bürogebäude, Vandans (AT) 2013, ­Architekten Hermann Kaufmann C 4.8 Näherungswerte Trittschall und Trittschallver­ besserungsmaß für verschieden Schichtkombinationen

131

S C H I C H T E N A U F B A U V O N INNENB A UTEILEN

Rohdeckenart

Ln, w [dB]

offene Sichtholzdecke

85 – 87

geschlossene Holzbalkendecke

74 –75

  mit federnder Abhängung

64 – 65

Massivholzdecke

76 – 80

Verbesserungsmaße diverser ­Unterkonstruktionen

DLn, w, H [dB]

Zementestrich auf Polystyrol- /  Holzweichfaserplatten

14 –16

Zementestrich auf Mineralfaser-­ Trittschallmatte

19 –20

Trockenestrich Verbesserungsmaße diverser ­Beschwerungen

6 –10 DLn, w, H [dB]

Betonplatten / Pflastersteine 80 kg/m2

ca. 10

elastisch gebundene Schüttung 80 kg/m2

ca. 16 C 4.8

schutztechnisch wirksame Holzbekleidungen aufzubringen, die im Brandfall als ­Verschleißschicht d ­ ienen und sich nach begrenzten Bränden leicht auswechseln lassen. Holz-Beton-Verbundkonstruktionen machen sich die Eigenschaften des Betons für Tragwirkung, Brand- und Schallschutz zunutze. Allein ein konventioneller entkoppelter Bo­­ denaufbau genügt hier den Anforderungen des Schallschutzes an Trenndecken. Das Wohn- und Geschäftshaus in Berlin (Abb. C 4.6; siehe auch S. 194ff.) und das Bürogebäude in Vandans (Abb. C 4.7; siehe auch S. 240ff.) zeigen hier beispielhaft die Vereinfachung der Deckenkonstruktion im Schichtenaufbau. Unterdecke Soll die Tragschicht bzw. die Konstruktion der Decke auf der Unterseite nicht sichtbar sein, haustechnische Leitungen verdeckt geführt werden oder sind besondere Anforderungen an die Raumakustik gestellt, so ist in der Regel eine Unterdecke nötig. Hohlraumdämmung Dämmstoffe in Bauteilhohlräumen sorgen für die Schallabsorption innerhalb des Bauteils und verhindern so Hohlraumresonanzen. Hierfür sind Baustoffe mit einer hohen Porosität vorteilhaft, die einen längenbezogenen Strömungswiderstand r ≥ 5 kPa s/m2 aufweisen. Als Hohlraumdämmung wird meist Mineralwolle eingesetzt. Geeignet sind aber auch Dämmstoffe aus Zellulose, Schafwolle, Flachs, Baumwolle und offenporige Schaumstoffe, sofern deren Einsatz brandschutztechnisch möglich ist. Letztgenannte werden zur Vermeidung von Faserbelastungen oft als Akustikdämmungen verwendet, die nicht gegen die Raumluft abgeschlossen sind. Da die Wirkung bei voller Ausdämmung nicht entscheidend besser ist als bei Teilausdämmung, werden die Hohlräume in der Regel nur zu einem Drittel oder zur Hälfte ausge-

dämmt. An den Deckenrändern kann aus brandschutztechnischen Gründen eine volle Ausdämmung notwendig sein, um hohlraum­ frei an aufgehende Bauteile anzuschließen. Eine Ausnahme bilden Holzbalkendecken mit schwingend abgehängter Unterdecke. Hier wirken sich größere Dicken der Hohlraumdämmung besonders positiv aus – eine Verdoppelung der Dämmstoffstärke führt zu einer Verbesserung von 1– 3 dB und gegenüber dem leeren Gefach bringt das volle Ausdämmen bei üblichen Balkenhöhen von 20 cm eine Verbesserung des bewerteten Trittschallpegels L’n,w von 7 dB [3]. Bekleidung Neben gestalterischen Belangen sind bei der Wahl der Bekleidung bauphysikalische Anforderungen wie Brandschutz, Schallschutz und Raumakustik zu beachten. Wenn aus Brandschutzgründen nicht brennbare Oberflächen gefordert werden, kommen in der Regel Bekleidungen aus mine­ ralischen Baustoffen wie Gipsbau-, Kalziumsilikat- oder Lehmbauplatten zum Einsatz. Aufgrund national unterschiedlich geregelter Anforderungen variieren die Bekleidungsdicken je nach Feuerwiderstandsdauer und zugehörigem Deckenaufbau zwischen 12,5 mm für REI 30-Konstruktionen bis zu 36 mm für gekapselte REI 90-Konstruktionen. Die Bekleidungen können ein- oder mehrlagig, als Direktbekleidung, Vorsatzschale oder als abgehängte Decke aus­ geführt werden. Durch das Spachteln der Stöße gelten die Bekleidungen in der Fläche als luftdichte Schicht, an den Rändern ist die Luftdichtheit durch Abkleben, Ausstopfen und Versiegeln oder entsprechende Fugenbänder herzustellen. Eine unterseitig angeordnete, dicht verlegte, biegeweiche Schale kann mit entsprechender Entkoppelung den Schallschutz um bis zu 12 dB verbessern. Mehrschichtige Be­­ plankungen aus dünnen Platten erreichen aufgrund der geringeren Biegesteifigkeit bessere Werte als eine einschichtige mit

­ leicher Gesamtstär­­ke. Demnach ist also g eine Be­­kleidung aus z. B. zwei Gipskartonplatten mit 12,5 mm Dicke einer einschichtigen mit 25 mm Stärke vorzuziehen. Der Abstand einer federnd abgehängten Unterdecke zur Rohdecke muss bei Massivholzbauteilen mindestens 50 mm betragen, um Resonanzen zu verhindern. Bauphysikalische Notwendigkeiten können sich hinsichtlich ihrer Anforderungen an die Bekleidungen widersprechen. So bedingen raumakustische Maßnahmen meist schall­ offene Oberflächen, während Brand- und Schallschutz das ge­­naue Gegenteil, nämlich luftdichte Bekleidungen, verlangen. Der gestalterische Wunsch nach sichtbaren Holz­oberflächen kann unter Umständen nicht mit Brandschutzanforderungen ver­ einbar sein oder aber die Verteilung der haustechnischen Installation ist nicht innerhalb der brandschutztechnischen Schicht möglich. In ­solchen Situationen werden die Anforderungen dann oft in mehreren, von­ einander unabhängigen Bauteilschichten organisiert, beispielsweise eine Direktbekleidung der Holzkon­struktion von unten mit Gipsbau­platten oder eine entkoppelte Ab­­ hängung mit entsprechenden Brandschutzplatten (Abb. C 4.4). Der Platz zwischen der abgehängten Akustikdecke und der schall- und brandschutztechnisch wirksamen Schicht lässt sich dabei als Installa­ tionsraum und zur Inte­gration der Deckenleuchten nutzen. Die Vielfalt der im Holzbau möglichen Rohdeckenkonstruktionen und Schichtenkom­bi­ nationen in Bodenaufbau und Unterdecke erfordert für eine präzise Prognose der zu erreichenden Schallschutzwerte genaue ­Nachweise auf der Grundlage vorhandener Prüfzeugnisse, normativer Angaben oder der Anwendung von Re­­chenverfahren. Anhaltspunkte bietet Abb. C 4.8.

132

Einfachwände in Holzmassivbauweise BSP 100 mm REI 60 Rw = 33 dB

GF 25 mm BSP 78 mm GF 25 mm REI 90 Rw = 38 dB

GF 1≈ 12,5 mm Lattung auf Schwingbügel 70 mm Mineralwolle 50 mm BSP 100 mm REI 60/60 Rw = 51 dB

GF 2≈ 12,5 mm Vorsatzschale (VS) frei ­stehend 85 mm Mineralwolle 50 mm BSP 100 mm REI 60/90 Rw = dB 62

GF 2≈ 15 mm Lattung auf Schwingbügel 70 mm Mineralwolle 50 mm BSP 100 mm Lattung auf 70 mm GF 2≈ 12,5 mm REI 90 Rw 53 dB

GF 2≈ 12,5 mm VS frei stehend 85 mm Mineralwolle 50 mm BSP 100 mm VS frei stehend 85 mm GF 2≈ 12,5 mm REI 90 Rw = 68 dB

Einfachwände in Tafelbauweise GKF 15 mm Ständer 60/80 mm Mineralwolle 60 mm GKF 15 mm

GKF 2≈ 12,5 mm Ständer 60/80 mm Mineralwolle 60 mm GKF 2≈ 12,5 mm

EI 30 Rw = 38 dB

EI 60 Rw = 43 dB

GKF 2≈ 12,5 mm OSB 15 mm Ständer 60/100 mm Mineralwolle 100 mm OSB 15 mm GKF 2≈ 12,5 mm

GKF 2≈ 18 mm OSB 22 mm Ständer 60/120 mm Mineralwolle 120 mm OSB 22 mm GKF 2≈ 18 mm

REI 60 Rw = 50 dB

REI 90 Rw = 56 dB

GF 2≈ 12,5 mm Lattung auf Schwingbügel Mineralwolle 50 mm BSP 95 mm Mineralwolle 50 mm BSP 95 mm GKF 1≈ 12,5

GF 2≈ 15 mm VS frei stehend 85 mm Mineralwolle 60 mm BSP 90 mm Mineralwolle 50 mm Luft 10 mm BSP 100 mm GKF 1≈ 12,5

GF 12,5 mm BSP 90 mm GF 2≈ 15 mm Mineralwolle 60 mm Luft 50 mm GF 2≈ 15 mm BSP 100 mm GF 12,5 mm

GF 2≈ 12,5 mm BSP 90 mm GF 2≈ 15 mm Mineralwolle 50 mm Luft 50 mm GF 2≈ 15 mm BSP 100 mm GF 2≈ 12,5 mm

REI 90/90 Rw = 65 dB

REI 60 Rw = 70 dB

REI 90 Rw = 75 dB

Doppelwände in Holzmassivbauweise BSP 94 mm Mineralwolle 30 mm BSP 94 mm REI 60 Rw = 48 dB

GF 2x12,5 mm BSP 90 mm Mineralwolle 30 mm BSP 94 mm GF 2x12,5 mm REI 60 Rw = 56 dB

REI 90 Rw = 62 dB

Doppelwände in Tafelbauweise GKF 2≈ 12,5 mm Ständer 60/100 mm Mineralwolle 100 mm GKF 2≈ 12,5 mm Mineralwolle 20 mm REI 60 Rw = 58 dB

GKF 2≈ 12,5 mm OSB 15 mm Ständer 60/100 mm Mineralwolle 100 mm OSB 15 mm GKF 2≈ 12,5 mm Mineralwolle 20 mm REI 90 Rw = 60 dB

C 4.9

S C H I C H T E N A U F B A U V O N INNENB A UTEILEN

133

C 4.9 gängige Aufbauten von Einfach- und Doppel­ wänden

Schichtenaufbau von ­Innenwänden Innenwände lassen sich als Massivholzwände und mehr oder weniger vorgefertigte Tafelbauwände ausführen, wobei für beide Konstruk­tionsarten Lösungen für alle schallund brandschutztechnischen Anforde­run­gen möglich sind. Der Schichtenaufbau besteht aus der Tragschicht und direkt bekleideten, federnd befestigten oder frei vorgestellten Bekleidungen. Massive Sichtholzkonstruk­ tionen müssen bei Trenn­wänden aufgrund der Schallschutzanfor­derungen zweischalig ausgeführt werden. Bei nicht tragenden Innenwänden ohne Brandschutzanforderung hat die Ausführung als Tafelbauwand den Vorteil, dass im Wandhohlraum fast ohne Einschränkung haustechnische Installationen verlegt werden können (Abb. C 4.11, S. 134). Sie bieten zudem eine höhere Flexibilität, da sie leicht zu entfernen sind, und außerdem von vornherein ein besseres Luftschalldämmmaß als unbekleidete Einfachwände in Massivholzbauweise erreichen. Der Vorteil der Leitungsführung im Hohlraum der Tafelwand geht, sobald es sich um eine tragende Wand in einem mehrgeschossigen Ge­­bäude handelt, aufgrund der Einschränkungen durch den Brandschutz schnell verloren und es bedarf wie bei Massivholzwänden einer zu­­ sätzlichen Installationsschicht. Lastkonzentrationen und die Notwendigkeit steifer Bauteile sowie das ungünstigere Setzungsverhalten von Tafelbauwänden sprechen bei hohen Gebäuden ab drei bis vier Geschossen für den Einsatz von Massivholzwänden als tragende Bauteile. Durch ihre höhere Flächenmasse bieten Massivholzwände zwar Vorteile im Schallschutz in tieferen Frequenz­bereichen, allerdings liegen diese nicht im normativ relevanten Bereich und kommen so rechnerisch nicht voll zum Tragen. Ohne zu­­sätzliche Bekleidung sind sie somit nur für Bereiche mit niedriger Schallanforderung, z. B. innerhalb einer

Wohneinheit, geeignet. In Kombination mit Vorsatzschalen, frei stehend oder auf Schwingbügeln montiert, entstehen jedoch auch schallschutztechnisch durchaus leistungsfähige Bauteile. Durch fugenversetzte Montage und entsprechende Verspachtelung der Vorsatzschalen schließen diese ausreichend luftdicht ab, sodass keine zusätzlichen luftdichten Folien in der Fläche notwendig sind. Die Anschlüsse an andere Bauteile müssen, wie zuvor erwähnt, mit einer Abklebung oder einer dauerhaften Versiegelung der Fuge luftdicht erfolgen. Gemäß der MHolzBauRL erfordern Bereiche, in denen mehr als drei Elektroleitungen zur Versorgung des angrenzenden Raums geführt werden, die Trennung der Funktionen Brandschutz und Leitungsführung. Im Detail muss die Holzkonstruktion zuerst den Brandschutzanforderungen entsprechend bekleidet sein, die Installationsschicht wird anschließend vorgestellt. Die Bekleidung der Vorsatzschale kann hierbei neben den üblichen Gipsplatten auch als sichtbar belassene Holzwerkstoffplatte, fugendichte Sichtschalung oder als Akustik­bekleidung ausgeführt werden. Zum Erreichen geforderter Schalldämmwerte z. B. für Trennwände zwischen Nutzungseinheiten (NE) oder bei an Erschließungszonen und Aufzüge angrenzenden Wänden empfiehlt es sich, Doppelwände mit zwei vollständig voneinander entkoppelten Tragschichten auszubilden. Je nach ­bau­physikalischen Anforderungen können diese über weitere entkoppelte oder direkt montierte Bekleidungsschichten verfügen. Gebäudetrennwände werden aus baurechtlichen, statischen sowie schall- und brandschutztechnischen Notwendigkeiten grundsätzlich zweischalig ausgeführt. Im brandschutztechnischen Sinn gelten sie als Brandwandersatzwand. Ihr Feuerwiderstand von innen nach außen, also von der Raumseite in Richtung der Gebäudefuge, entspricht dem Feuerwiderstand der jeweiligen Gebäudeklasse. Von außen, also von der Gebäu-

defuge in Richtung Raum, müssen sie einen Feuerwiderstand von 90 Minuten auf weisen, der durch eine entsprechende Bekleidung hergestellt wird. Schalltechnische Vorteile, vor allem was die Schalldämmung von tiefen Frequenzen unter 100 Hz betrifft, lassen sich durch die Erhöhung der Trennfugenbreite zwischen den einzelnen Wandschalen erreichen. Eine Übersicht üblicher Einfach- und Doppelwände gibt Abb. C 4.9.

Gesetzmäßigkeiten des ­Fügens von Innenbauteilen Um die Vorgaben des Schall- und Brandschutzes zu erfüllen, ist auch die Ausführung der Fügepunkte zwischen den Bauteilen entscheidend. Ob sich etwaige Anforderungen an den Raumabschluss einhalten lassen oder ob Schall­nebenwege den schalltechnischen Labormesswert eines Bauteils ab­­ schwächen, hängt von der sorgfältigen Kon­ zeption und der Umsetzung der Fügungen auf der Baustelle ab. Die Luftdichtheit zwischen Nutzungseinheiten ist als flankierende Maßnahme für den Brand- und Schallschutz unerlässlich, und auch innerhalb von Nutzungseinheiten gewährleistet erst der luftdichte Anschluss auf mindestens einer Raumseite einen effektiven Schall- und Geruchsschutz. Kontinuität der funktionalen Schichten Eine Grundvoraussetzung zum Erreichen der bauphysikalischen Anforderungen ist ein kon­tinuierlicher Verlauf der einzelnen funktionalen Schichten. Brandschutztechnisch relevante Schichten sind ohne Unterbrechung miteinander zu verbinden, um zu verhindern, dass Feuer und Heißgase an brennbare Konstruk­tionselemente oder in Bauteilhohlräume gelangen. Um eine Luftdichtheit zur Eindämmung der Weiterleitung von Rauchgasen, Schall und Gerüchen zwischen Räumen oder Nutzungseinheiten zu erreichen, müssen die flächig

134

C 4.10 Fügepunkte Außenwand/Decke und Trennwand/Decke a korrekte Ausführung zur Vermeidung von Flankenübertragung b, c  schalltechnisch nicht mögliche Ausführung einer unbekleideten Decke ohne Fuge C 4.11 Installationswand im Rohbauzustand, Wohnund Geschäftshaus, Zürich (CH) 2010, pool ­Architekten C 4.12 Fugenausbildung a  starrer Anschluss, Flanken entkoppelt b  starrer Anschluss, Flanken nicht entkoppelt c  schalltechnisch entkoppelter Anschluss

Konstruktion voll voll bekleidet Konstruktion Konstruktion voll bekleidet bekleidet Konstruktion voll bekleidet

Wand und und Decke unbekleidet unbekleidet Wand Wand und Decke Decke unbekleidet Wand und Decke unbekleidet

luftdicht ausgebildeten Bauteile auch in ihren Fügepunkten entsprechend luftdicht aneinander angeschlossen sein. Was zu­­ nächst banal klingt, erweist sich unter Um­­ ständen in der Praxis als nicht ganz so einfach. Sichtkonstruktionen oder das dichte Anschließen von einzelnen durchdringenden Bauteilen wie Trägern oder Stützen können die Ausführung erschweren. Für eine maximale Ausführungsqualität und optimierte Bauzeiten kann auch die Vorfer­ tigung von Innenbauteilen Vorteile bieten. In der Praxis kommen meist nur teilvorge­ fertigte Bauteile zum Einsatz, da die Installation der Gebäudetechnik und der Endausbau in der Regel nach dem Schließen der Gebäudehülle erfolgen. Eine Ausnahme ­bildet die Modulbauweise, bei der komplett ausgebaute Raummodule auf die Baustelle geliefert werden.

Wand bekleidet, bekleidet, Decke unbekleidet unbekleidet Wand Wand bekleidet, Decke Decke unbekleidet Wand bekleidet, Decke unbekleidet

Wand bekleidet, bekleidet, Decke unbekleidet unbekleidet Wand Wand bekleidet, Decke Decke unbekleidet Wand bekleidet, Decke unbekleidet

Entkoppelung der Bauteilschichten Die Anforderungen des Schallschutzes sind im Holzbau aufgrund der geringen Masse meist nur durch die Entkoppelung des mehrschichtigen Aufbaus herzustellen. Dies betrifft nicht nur die Bauteile selbst, sondern auch deren Fügepunkte, an denen die Weiterleitung des Schalls über die Flanken der Bauteile erfolgt. Bei voll schallentkoppelten Bauweisen wird durch vorgeblen-

Decke bekleidet bekleidet Decke Decke bekleidet Decke bekleidet

Decke bekleidet bekleidet Decke Decke bekleidet Decke bekleidet

NE 1 1 NE 2 NE NE NE 1 NE 2 2 Wand, Decke Decke unbekleidet unbekleidet Wand, NE 1 NE 2 Wand, Decke unbekleidet Wand, Decke unbekleidet a

NE 1 1 NE 2 NE NE NE 1 NE 2 2 Wand, Decke Decke unbekleidet unbekleidet Wand, NE 1 NE 2 Wand, Decke unbekleidet b Wand, Decke unbekleidet

NE 1 1 NE 2 2 NE NE NE 1 Decke unbekleidet NE 2 Wand, Wand, Decke unbekleidet NE 1 Decke unbekleidet NE 2 Wand, Wand, Decke unbekleidet c

C 4.10

C 4.11

dete Bekleidungen an Decke und Wand das Einleiten der Schallenergie in die Rohkonstruktion unterbunden und so das Weiterleiten des Schalls in benach­barte Räume oder Nutzungs­ein­hei­ten verhindert. Die Fügepunkte der Bekleidungen solcher Konstruktionen sind in der Ausführung relativ unkritisch. Weit schwieriger stellt sich dies bei einem von Planern und Bauherren oft gewünschten teilweise oder komplett sichtbar belassenen Tragwerk dar. Hier sind die Bau­ elemente selbst der Schallenergie im Raum ausgesetzt und würden diese ohne zusätz­ liche Maßnahme direkt im Bauteil weiterleiten. Um solche sogenannten Flankenübertragungen zu verhindern, müssen die Auflagerpunkte mittels Elastomerlagern und /oder über eine Trennfuge entkoppelt werden. Die möglichen Ausführungen von Sichtmontage bis zu komplett entkoppelten Vorsatzschalen zeigt Abb. C 4.10 a exem­plarisch jeweils für den Fügepunkt Außenwand/Decke und Trennwand /Decke. Bei sichtbaren Decken- und Wandtragwerken sind Elastomerlager (rot dargestellt) auf Deckenober- und -unterseite einzubauen. Die Decke muss auf der Trennwand durch eine Fuge getrennt sein. Die Trennwand selbst ist in diesem Fall zweischalig auszuführen, um die geforderten Schalldämmwerte zu erreichen. Verfügen die Wände in beiden Geschossen über entkoppelte Vorsatzschalen, wird ein Einleiten und Abstrahlen der Schallenergie über die Wände verhindert. In der Folge ist kein Elastomerlager nötig. Über der Trennwand muss wiederum eine Fuge angeordnet werden. Bei der Ausführung von unbekleideten ­Wänden und bekleideter Decke unterbindet ebenfalls das Anbringen eines Elastomerlagers auf Deckenober- oder -unterseite das Weiterleiten des Schalls über die Decke von Wand zu Wand. Eine Trennfuge ist in diesem Fall nicht nötig, da die Abhängung die Schall­energie abmindert.

135

S C H I C H T E N A U F B A U V O N INNENB A UTEILEN

Sichtbar belassene Deckenkonstruktionen müssen zur Verhinderung der Schalllängsleitung im Bereich von Trennwänden zwischen Nutzungseinheiten schalltechnisch getrennt ausgeführt werden. Daher sind im Holzbau sichtbare Decken mit Durchlauf­ trägerwirkung über mehrere Nutzungseinheiten hinweg nicht möglich. Weiterhin setzen Sichtkonstruktionen strikte Disziplin in der Grundrissgestaltung voraus. So verbietet die Schalllängsleitung in Deckenbauteilen eine übereinander versetzte Anordnung von Trennwänden, da dann eine Trennung der Bauteile schalltechnisch nicht möglich ist (Abb. C 4.10 b). Ausbildung der Fugen Die beschriebenen Voraussetzungen „Kontinuität” und „Entkoppelung” zum Erreichen der bauphysikalischen Anforderungen an den Fügepunkten widersprechen sich auf den ersten Blick, da zum einen die Fuge oft luftdicht und brandsicher sein muss, zum anderen aber die Flankenschallübertragung eingedämmt werden soll. Mit der richtigen Ausbildung sind beide Anforderungen aber durchaus miteinander vereinbar (Abb. C 4.12 a, c). Bei vollständig mit Gipsplatten bekleideten Konstruktionen existieren entsprechende von den Herstellern empfohlene Ausführungsvarianten. Starre Anschlüsse entstehen dabei durch das An­­spachteln der Fuge mit Gipsspachtelmassen. Zur Herstellung der Luftdichtheit ist hier dennoch das Ab­­ kleben der Fuge der Rohbaukon­struktion notwendig, da die Gipsfuge dies nicht dauerhaft leisten kann. Eine weitere Möglichkeit, die die Aufnahme von Schwindverformungen ermöglicht und eine gewisse Schallentkoppelung bietet, ist der Anschluss mit elastischen Dichtstoffen. Grundsätzlich können beide Fugenausbildungen für den Anschluss an Holzbauteile verwendet werden, wobei das Problem der Flankenschallübertragung einen starren Anschluss der Gipsschale an Holzbauteile verbietet (Abb. C 4.12 b) und sich diese

Ausführung daher bei Anforderungen an den Schallschutz nicht eignet. Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der TU München wurde eine bezüglich des Schallschutzes optimierte, schallentkoppelte Fugenvariante brandschutztechnisch untersucht und ein entsprechender Nachweis geführt [4]. Hierbei verbleibt ­zwischen den Bekleidungen oder Bekleidung und Sichtholzoberfläche ein Fugenspalt von bis zu 10 mm, der mit Mineralwolle ausgestopft und elastisch mit Brandschutz­ acryl oder mit Brandschutzschaum verfüllt wird. Alternativ kann als Raum­ab­schluss ein Fugenband aus intumeszierendem Material eingesetzt werden. Solche Fugenbänder schäumen unter Hitzeeinwirkung auf und bilden eine Dämm­schicht niedriger Wärmeleitfähigkeit (Abb. C 4.12). Ist im Fügepunkt von sichtbaren Holzkon­ struktionen zum Schallschutz ein Elastome­r­ l­ager als Entkopplung der Bauteile vorge­ sehen, muss zum Erreichen des Raum­ abschlusses (E) die Fuge zwischen den Holzbauteilen beweglich mit Mineralwolle verfüllt werden. Für die Sichtanwendung bietet sich als raumseitiger Ab­­schluss der Fuge ein Fu­genband aus intumeszierendem Material an.

Fußbodenaufbau

Fugenstärke bis 10 mm, fest verstopft mit nicht brennbarem Dämmstoff mit Schmelzpunkt > 1000 °C oder Brandschutzschaum

a

Fußbodenaufbau

stumpfer unverspachtelter oder ­verspachtelter Stoß

b Anmerkungen: [1] Allgemeines Bauaufsichtliches Prüfzeugnis Knauf Brio Trockenestrich-Elemente [2] Köhnke, Ernst Ulrich: Schallschutztechnische Aus­ führungsfehler an Holzdecken. 4. HolzBauSpezial Akustik und Brandschutz. Bad Wörishofen 2013, S. 5f. www.forum-holzbau.com/pdf/HBS_bauphysik_13_ Koehnke.pdf (letzter Zugriff 20.09.2021) [3] Holzbau Deutschland Institut (Hrsg.): Schallschutz im Holzbau – Grundlagen und Vorbemessung. ­Informationsdienstholz. holzbauhandbuch, Reihe 3, Teil 3, Folge 1. Berlin 2019, S. 39 [4] Gräfe, Martin u. a.: Erarbeitung weiterführender Konstruktionsregeln /-details für mehrgeschossige Gebäude in Holzbauweise der Gebäudeklasse 4. Forschungsinitiative ZukunftBAU, F 2923, TU München (Projektleitung Merk, Michael; Werther, Norman). Stuttgart 2014, S. 71, 119f. www.irbnet.de/daten/rswb/14109008377.pdf (letzter Zugriff 20.09.2021)

Fußbodenaufbau

Fugenstärke bis 10 mm, fest verstopft mit nicht brennbarem Dämm­ stoff mit Schmelzpunkt > 1000 °C oder Brandschutzschaum Elastomerlager c

C 4.12

136

Gebäudetechnik – Besonderheiten im Holzbau Martin Teibinger, Klaus Mindrup

C 5.1

Die Gebäudetechnik respektive technische Gebäudeausrüstung (TGA) hat in den letzten Jahren infolge der gestiegenen Anforderungen an die Energieeffizienz und an den Komfort der Gebäude stark an Bedeutung gewonnen. So leisten mittlerweile lüftungstechnische Anlagen bei Niedrigstenergiebzw. Passivhausbauten einen unverzichtbaren Beitrag zur Reduzierung der Lüftungswärmeverluste. In der Runde der Fachingenieure nimmt der Planende der technischen Gebäudeausrüstung inzwischen eine zen­ trale Rolle ein, im vorgefertigten Holzbau sind die Anforderungen an exakte Detailplanungen aus holzbautechnischer, bauphysikalischer und fertigungstechnischer Sicht besonders hoch [1].

Planung Die haustechnischen Leitungen und Rohre sowie deren Verlegung sollten im Holzbau bereits in einem frühen Stadium der Planung – idealerweise schon zum Zeitpunkt der Entwurfsplanung – berücksichtigt werden. Für eine reibungslose Planung und Ausführung des Objekts ist eine frühzeitige, auf das statische Konzept bezogene Organisation der Lage und Größe der notwendigen vertikalen und geschossübergreifenden Schächte, der prinzipiellen Leitungsführungen sowie der erforderlichen Durchbrüche von Bedeutung. Nachträgliche Umplanungen erhöhen in jedem Fall die Planungssowie Ausführungskosten und beeinträchtigen in der Regel die Ausführungsqualität. Die Vernetzung der Fachkompetenzen Holzbau, Bauphysik und Gebäudetechnik ist eine entscheidende Grundbedingung für einen qualitativ hochwertigen Holzbau. Je höher der Vorfertigungsgrad, desto früher müssen die Entscheidungen im Zusammenhang mit der Haustechnik erfolgen und umso genauer und besser vernetzt muss die Detailplanung mit den anderen Gewerken organisiert sein.

Möglichkeiten der Vorfertigung

Ein maßgeblicher produktionstechnischer und wirtschaftlicher Vorteil des Holzbaus liegt in einem hohen Vorfertigungsgrad, also in der Möglichkeit einer werkseitigen Fertigung von Bauteilen oder Modulen unter kontrollierten Rahmenbe­din­gun­gen, was hohe Qualität trotz kurzer Montagezeiten auf der Baustelle ermöglicht. Vorgefertigte, bereits vorinstallierte Gebäudetechnik entspricht bislang vor allem im Bereich der Fertighausindustrie und der Raummodulbauweise der angewandten Praxis (Abb. C 5.2) [2]. Bei der Elementvorfertigung werden zwar einzelne Komponenten im Werk montiert, aber der Einbau eines großen Teils der Installationen erfolgt nach wie vor erst auf der Baustelle (Abb. C 5.3). Hier gibt es noch umfangreiches Entwicklungspotenzial. Zur weiteren Qualitätssteigerung und Verringerung der Bauzeiten müssten künftig mehr vorfertigbare Haustechnikkomponenten angeboten werden. Im Bereich von Feuchträumen sind auf engen Raum viele hand­werk­liche Tätigkeiten zu koordinieren und zu überwachen. Daher bietet es sich an, für Sanitärräume bei modernen mehrgeschossigen Holzbauten im Werk qualitätsgesicherte, vorgefertigte Module einzusetzen (Abb. C 5.2).

Einfluss von Durchdringungen und Aus­sparungen Bei der Planung von Durchdringungen und Aussparungen für die Gebäudetechnik lassen sich in Bezug auf das Tragwerk die im Folgenden erläuterten Fälle unterscheiden. Öffnungen in aussteifenden Wand­ scheiben Wandscheiben sind sowohl für vertikale als auch für horizontale Lasteinwirkungen zu bemessen. Die Berechnung von Wandscheiben regelt Eurocode 5. Laut DIN EN 1995-1-1 dürfen Wandscheiben mit Öffnun-

G E B Ä U D E T E C H N I K – B E S O N D E R H E ITEN IM HOLZB A U

137

C 5.1 TGA-Installation im Holzbau C 5.2 Montage einer bis ins letzte Detail vorgefertigten Sanitärzelle. Dieses Raummodul beinhaltet die kompletten haustechnischen Installationen sowie die Nassräume. C 5.3 vorgefertigter Haustechnikschacht mit einseitiger Beblankung im „Kölner Holzhaus“, Architektur­ büro Laur C 5.4 Übersicht der geometrischen Anforderungen für nicht verstärkte Deckendurchbrüche (Abstände ­gelten auch für Träger mit veränderter Höhe) C 5.5 Übersicht der geometrischen Anforderungen für verstärkte Deckendurchbrüche (Abstände gelten auch für Träger mit veränderter Höhe, wobei h an ungünstigster Stelle an den Durchbruchs­rändern anzusetzen ist) C 5.2

gen (Tür- oder Fensteröffnungen, aber auch große Installationsöffnungen) für die Last­ ableitung nur in den Bereichen herange­zo­ gen werden, die öffnungsfrei sind. Das heißt, bei einer Wandscheibe mit Öffnungen sind in der Regel die Bereiche neben den Öffnungen als gesonderte Wandscheiben zu betrachten. Einzelne Öff­nungen in der Be­­ plankung können bei der Berechnung der ­Beanspruchungen vernachlässigt werden, wenn sie kleiner als 20 ≈ 20 cm sind. Bei ­mehreren Öffnungen muss die Summe der Längen weniger als 10 % der Scheibenlänge betragen und die Summe der Höhen kleiner als 10 % ihrer Tafelhöhe sein. Die Auswirkungen größerer Öffnungen müssen gesondert nachgewiesen werden. Trägerdurchbrüche Trägerdurchbrüche sind Öffnungen im Vollwandträger mit einem lichten Maß von mehr als 80  mm bzw. mit einem Durch­messer größer als h /10 (h = Trägerhöhe). Durchbrüche mit kleineren Abmessungen haben statisch keine Relevanz. Durch­brüche sollten bereits in frühen Planungsphasen be­­ rücksichtigt werden, um die erforderlichen Trägerdimensionen festlegen zu können. Man unterscheidet zwischen nicht verstärkten und verstärkten Trägerdurchbrüchen.

Nicht verstärkte Trägerdurchbrüche sind bei Einhaltung folgender Bedingungen möglich: • keine planmäßige Querzugbeanspruchung • keine starken klimatischen Belastungen (z. B. ungenügend gedämmte Heiz­ leitungen) • ausschließlich in den Nutzungsklassen 1 und 2 nach DIN EN 1995-1-1 • Einhaltung der geometrischen Anforderungen laut Abb. C 5.4 An den Durchbruchsecken der nicht ver­ stärk­ten Trägerdurchbrüche müssen die Spannungskomponenten (Querzug- und Schubspannungen) nachgewiesen werden. Für größere Öffnungen bzw. für Durch­brü­ che, bei denen sich die Anforderungen der Spannungsnachweise für nicht verstärkte Durchbrüche nicht einhalten lassen, ist eine Verstärkung notwendig. Diese dient zur Aufnahme von Querzugbeanspruchungen an den Durchbruchsecken. Die Ver­stärkungen können durch beidseitig aufgeklebte Holzwerkstoffplatten, durch innen liegende, ­eingeklebte Stahlstäbe (Gewindestangen oder Betonrippenstähle) oder durch eingeschraubte Stahlstäbe (Vollgewindeschrauben) hergestellt werden. Die Durchbrüche müssen den in Abb. C 5.5 angegebenen geometrischen Anforderungen entsprechen.

Allgemeine Prinzipien zur ­Integration der Haustechnik

C 5.3

Bei der Integration von Haustechnik unterscheidet man mit Blick auf bauphysikalische Aspekte folgende Einbausituationen. Installationen in Außenwänden Im Normalfall ermöglicht die innenseitig angeordnete Installationsebene (Mindest­ dicke 40 mm) bei Holztafelaußenwänden Elektro­installationen ohne Beschädigung der luftdichten Ebene. Bei industriell vor­ gefertigten Wänden und damit bei speziell überwachten Produk­tionsbedingungen kann diese entfallen und es sind Leitungsführungen auch außerhalb der luftdichten Ebene möglich. In diesem Fall müssen ­luftdichte Hohlwanddosen verwendet werden (Abb. C 5.6, S. 138). Nachträgliche ­Einbauten sind dann nur von autorisierten Unternehmen zulässig. Bei Brettsperrholzwänden mit Ausnahme von brandabschnittsbildenden Wänden können Elektroleitungen, Schalter und Steckdosen herkömmlicher Größe und Anzahl direkt eingefräst werden. Der verbleibende Holzquerschnitt ist dabei brandschutztechnisch entsprechend den Anforderungen zu bewerten. Die L ­ eitungsführung a

lV ≥ h h

zulässiger Bereich für Durchbrüche

hro ≥ 0,35 · h

Ausrundungen r ≥ 15 mm

hd hd ≤ 0,15 · h

hd ≤ 0,15 · h

lA ≥ 0,5 · h hru ≥ 0,35 · h

h

zulässiger Bereich für Durchbrüche

hro ≥ 0,25 · h

hd

hru ≥ 0,25 · h

hd = 0,7 · d

a

a ≤ 2,5 · hd

C 5.4

a

Ausrundungen r ≥ 15 mm

hd hd ≤ 0,30 · h lv ≥ h

hd ≤ 0,30 · h

lA ≥ 0,5 · h

d

lA ≥ 0,5 · h lA ≥ 0,5 · h

lz ≥ 1,5 · h ≥ 30 cm a ≤ 2,5 · hd

lV ≥ h

lV ≥ h

d hd hd = 0,7· d

lA ≥ 0,5 · h lA ≥ 0,5 · h a

lz ≥ 1,0 · h ≥ 30 cm a ≤ h ≤ 2,5 · hd

a ≤ h ≤ 2,5 · hd

C 5.5

138

C 5.6

darf allerdings ohne R ­ ücksprache mit der Tragwerksplanung nicht quer zur Decklage erfolgen. Durchdringungen der Außenbauteile sind luft- und winddicht auszubilden (Abb. C 5.7). Installationen in Trennwänden und brandabschnittsbildenden Wänden Im Folgenden werden Installationsmöglichkeiten in Trennwänden und brandabschnittsbildenden Wänden in Tafelbau- und Holzmassivbauweise betrachtet. Tafelbauweise Bei Trennwänden in Tafelbauweise, die meist Brandschutzanforderungen haben, wird grundsätzlich empfohlen, die Elektro­installa­ tionen in Vorsatzschalen zu führen. Eine Verlegung in der Ebene der Tragkonstruktion ist möglich, sofern es sich bei dem Dämmstoff um Mineralwolle mit einem Schmelzpunkt ≥ 1000 °C, einer Mindestrohdichte von 30 kg/m3 und einer Mindestdicke von 5 cm handelt. Der Abstand der Einbauten zum Holzständer sollte bei tragenden Bauteilen in diesem Fall größer als 15 cm sein (Abb. C 5.8). Ist dies nicht der Fall, so sind Einhausungen der Hohlraumdosen mit geeigneten, nicht brenn­baren Werkstoffen (Abb. C 5.9) oder die Verwendung von geprüften Brand­ schutz­dosen (Abb. C 5.10) vorzusehen.

C 5.7

Holzmassivbauweise Bei zweischaligen Trennwänden in Holzmassivbauweise lassen sich die Elektro­ instal­lationen wie bei den Außenwänden direkt in die Platte einfräsen. Bei brand­ abschnittsbildenden Wänden wird die Ver­ legung in einer gedämmten Vorsatzschale empfohlen, die zudem auch den Schallschutz verbessert. Installationen in Decken im Wohnungs­ verband Bei Decken innerhalb einer Wohneinheit (Maisonettes) können zur Minimierung der Leitungslängen die Lüftungskanäle im Fußbodenaufbau des oberen Geschosses verlegt werden (Abb. C 5.11). Die Auslässe befinden sich dabei im unteren Geschoss an der Decke bzw. im oberen Geschoss am Fußboden. Diese optimierte Leitungsführung lässt sich ausschließlich bei Ge­schoss­de­ cken ausführen, an die keine bauphysikalischen und brandschutztechnischen Anfor­ derungen gestellt werden. Bei (Wohnungs-) Trenndecken ist von dieser Ausführung dringend abzuraten. Installationen in Trenndecken Installationen sollten aus Gründen der Um­­ rüstbarkeit sowie des Brand- und Schallschutzes grundsätzlich innerhalb der einzel-

>>150 150mm mm

dd

dd Hohlwanddose Hohlwanddose

Hohlwanddose Hohlwanddose

>>150 150mm mm

a

Hohlwanddose Hohlwanddose

dd

>>150 150mm mm

dd

≥≥50 50mm mm b

nen Nutzungseinheiten eingebaut werden. Von einer Verlegung der Leitungen und Rohre in der konstruktiven Ebene (Gefache zwischen der Balkenlage) wird bei Trenn­ decken aus brand- und schallschutztechnischen Gründen grundsätzlich abgeraten. Die Elektroleitungen, aber auch die Wasserund Heizungsleitungen werden dabei oberseitig im Bereich des Fußbodenaufbaus meist in der Schüttung geführt (Abb. C 5.12). Hier ist besonders zu beachten, dass bei einem direkten Kontaktschluss zwischen dem Estrich und der Roh­decke durch Rohrleitungen bzw. deren Kreuzungspunkten [3] eine Verschlechterung der Trittschalldämmung um bis zu 4 dB eintritt. Daher sind gerade bei sich kreuzenden Leitungen die notwendigen Schüttungsstärken unbedingt einzuhalten. Oft wird auch unterseitig eine abgehängte Decke vorgesehen, die eine Elektroleitungsführung, aber auch die Integration von Lüf­ tungsleitungen ermöglicht. Dabei sind die Höhen der Leitungen und Rohre sowie insbesondere die notwendigen Kreuzungspunkte in der Planung zu berücksichtigen. Aufgrund mangelhaft abgestimmter und unkoordinierter Planung können sich in der Praxis größte Schwierigkeiten ergeben. Bei der Verlegung von Elektroverrohrungen für Deckenleuchten etc. in sichtbaren Brett-

≥≥50 50mm mm C 5.8

dd

dd C 5.9

C 5.10

139

G E B Ä U D E T E C H N I K – B E S O N D E R H E ITEN IM HOLZB A U

Lüftungsrohre Vorraum

C 5.11

sperrholzdecken ist aus Schallschutzgründen auf luftdichte Durchführungen bei Wänden auch innerhalb der Wohnungen zu achten. Die Verrohrung wird in der Regel auf der Rohdeckenunterseite geführt. Notwendige Einfräsungen für die Leitungsführung haben längs zur Decklage zu erfolgen. Fräsungen quer zur Decklage sind nur nach Rücksprache mit dem Tragwerks­pla­ner zulässig. Ferner muss die Verrohrung so eingebracht werden, dass bei Bedarf ein nachträgliches Einziehen einzelner Kabel möglich ist. Die horizontale Verteilung der Lüftungsleitungen bei Trenndecken darf nicht innerhalb der Konstruktionsebene erfolgen, da dies mit den brandschutztechnischen Anforderungen nicht vereinbar ist. Die Lüftungs­ leitungen müssen in entsprechenden Installationsebenen wie abgehängten Decken, Vorwandkonstruktionen oder Fußboden­auf­ bauten verlaufen (Abb. C 5.13). Durchdringungen von brandabschnittsbildenden Bauteilen sind abzuschotten (siehe „Schutzfunktionen”, S. 78ff.).

C 5.12 Schrauben 4 x 40 mm

C 5.13

Schrauben 4 x 40 mm

Flachpressplatte

Abflussrohr eingenutet

Flachpressplatte mit gefräster Nut Abflussrohr

a

a

kreisrunde Nut mit Dichtstoff gefüllt

aa

Schrauben 4 x 40 mm

Schrauben 4 x 40 mm

vorgebohrte Löcher C 5.14

1

1

EI tt (ve, i↔ o)

EI tt

2

keine Anforderung

2 3

3

Installationen in Dächern Bei Steildächern gelten dieselben generellen Planungsgrundsätze zum Einbau von haustechnischen Installationen wie bei Außenwänden. Grundsätzlich wird eine ­Installationsebene raumseitig der DampfC 5.6  luftdichte Hohlwanddose C 5.7  luftdichte Rohrdurchführung mittels vorkonfek­ tionierter Manschette C 5.8  Kompensation durch Verwendung von Mineralwolle (Schmelzpunkt ≥ 1000 °C, Rohdichte ≥ 30 kg/m3, gegen Verschieben  /Her­ausfallen gesichert) bei tragenden Wänden (a) und bei nicht tragenden Wänden (b) C 5.9  Kompensation des Installationseinbaus durch Gipseinhausung C 5.10 Hohlwanddose mit Dämmschichtbildner C 5.11 Lüftungskanäle an Decken­oberseite C 5.12 Verlegung der Elektroleitungen auf Oberseite einer Sichtholzdecken in Massivholzbauweise C 5.13 Verlegung von Lüftungsrohren in der abgehängten Deckenkonstruktion C 5.14 eingehaustes durchdringendes Rohr bei einem Flachdach, Vertikal-, Horizontalschnitt C 5.15 Installationsschacht, Prinzipskizze Schachttyp A C 5.16 Installationsschacht, Prinzipskizze Schachttyp B

Wohnraum

EI tt (ho, i↔ o )

EI tt (ve, i↔ o) EI tt

keine Anforderung

EI tt (ho, i↔ o) 4

EI tt (ve, i↔o)

EI tt (ve, i ↔o) 1 Decke mit Horizontalschott 2 Schachtwand ohne Brandschutzanforderung 3 Installationsleitung

1 Geschossdecke 2 Schachtwand mit Brandschutzanforderung 3 Installationsleitung 4 Schott zwischen Keller und EG C 5.15

C 5.16

140

Metallrohr

Typ A

usbildung Verarbeihtlinien

sbildung Verarbeihtlinien

hutzette

Fugenausbildung gemäß Verarbeitungsrichtlinien

C 5.17  beispielhafte AusführungKabelbündel einer SchachtdurchMetallrohr Kunststoffrohr dringung Typ A bei einer Holzmassivbaudecke C 5.18 beispielhafte Ausführung einer Schachtdurchdringung Typ A bei einer Holztafelbaudecke Typ A 20 × 50 mm C 5.19 beispielhafte Ausführung einer SchachtdurchGipsplatte Typ dringung Typ B bei einer Holzmassivbaudecke GM-F gemäß C 5.20 beispielhafte Ausführung einer SchachtdurchEN 15283-1 dringung Typ B bei einer Holztafelbaudecke C 5.21 trockene und vorgefertigte Brandabschottung von Kabeldurchdringungen durch Brettsperrholzelement C 5.22 Kunststoffabwasserrohr mit Brandschutzmanschette. Der Restspalt wird mit Steinwolle zugeFugenausbildung stopft. gemäß VerarbeiC 5.23 Leckageschutz einer Vorwandinstallation klassifiziertes tungsrichtlinien C 5.24 Abdichtung auf der Rohdecke und Hochzug mit Schachtwandund Putzsystem 2×Bitumen-Kautschuk-Dichtungsbahn GKF butylband (weißes Band) sowie Einbund eines Detektionsröhrchens

C 5.17 Metallrohr

Kunststoffrohr

Typ A

Kabelbündel

20 × 50 mm Gipsplatte Typ GM-F gemäß EN 15 283-1

Fugenausbildung gemäß Verarbeitungsrichtlinien

klassifiziertes Schachtwandsystem 2× GKF

C 5.18 Metallrohr

Kunststoffrohr

Kabelbündel

Typ B

bremse zur Ver­legung diverser Leitungen empfohlen. Bei Flachdächern mit Sichtholzdecken ist auf die Strömungsdichtheit der Leitung und speziell auf die Baustellenabdichtung (eintretendes Wasser bis zur Sichtfläche) zu achten. Durchdringungen sind strömungsdicht anzubinden. Hierfür benötigen Konstruktionen mit Zwischendämmung zum Gefach abgeschlossene Durchdringungsöffnungen, wie Abb. C 5.14 (S. 139) zeigt. Der Hohlraum zwischen dem durchdringenden Rohr und der Einhausung ist auszudämmen und das Rohr innenseitig luftdicht an die Luftdichtheitsebene anzuschließen. Besteht keine Möglichkeit zur Einhausung, lassen sich auch Manschetten zur Herstellung eines luftdichten AnschlusMetallrohr Kunststoffrohr Kabelbündel ses an Durchdringungen einsetzen. Typ B Vertikale

Mineralwolle Brandschutzfugenfüllmasse

Kabelschott Weichschott

20 × 50 mm Gipsplatte Typ GM-F gem. EN 15 283-1

Fugenausbildung gemäß Verarbeitungsrichtlinien Brandschutzmanschette

1× GFK

C 5.19

del

hott hott

Kabelbündel

20 × 50 mm Gipsplatte Typ GM-F gemäß EN 15 283-1

klassifiziertes Schachtwandsystem 2× GKF

el

mm te Typ emäß 83-1

Kunststoffrohr

Metallrohr

Kunststoffrohr

Kabelbündel

Typ B Mineralwolle

20 × 50 mm Gipsplatte Typ GM-F gem. EN 15 283-1 1× GFK

Kabelschott Weichschott

Fugenausbildung gemäß Verarbeitungsrichtlinien Brandschutzmanschette C 5.20

Verteilung in Installations­ schächten Mineralwolle Die Abmessungen eines Installationsschachts Kabelschott Weichschott hängen von der Konfiguration des haustechnischen Konzepts ab, vor allem der Einbau einer kontrollierten Wohnraumlüftung erfordert große Platzreserven. Die vertikale der InstallationenFugenausbildung über die einzel20Verteilung × 50 mm Gipsplatte Typ GM-F gemäß Verarbeinen Nutzungseinheiten bzw. Brandab­ schnit­­te gem. EN 15283-1 tungsrichtlinien hinweg erfolgt normalerweise über Installa­ Brandschutz1× GFK tionsschächte. Hinsichtlich der Position der manschette Abschottungsmaßnahmen der Durchdringungen wird in Schachttyp A (Abb. C 5.15, S. 139) und Schachttyp B (Abb. C 5.16, S. 139) unterschieden. Schachttyp A Bei Schachttyp A werden Anforderungen bezüglich des Feuerwiderstands an die Schachtwände sowie deren Durchdringungen gestellt. Die Anforderungen gelten sowohl von außen nach innen als auch von innen nach außen. Der Schacht ist hori­ zontal zwischen dem ersten oberirdischen Geschoss und dem Kellergeschoss sowie der obersten Etage und dem nicht ausgebauten Dach­geschoss abzuschotten. Als Schachtwände werden meist Gipsständer-

konstruktionen ­eingesetzt. Diese müssen entsprechend den Anforderungen klassifiziert und ausgeführt sein. Das Gleiche gilt für die eingesetzten Abschottungssysteme und Revisionsöffnungen der Schachtwanddurchdringungen. Die Laibung der Deckenöffnung ist nicht brennbar zu bekleiden, wobei mindestens 2≈ 12,5 mm GKF-Platten verwendet werden sollten. Dabei muss sichergestellt sein, dass diese Gipslaibungsbekleidung voll­flächig auf dem Holz aufliegt. Andernfalls sind die Holzoberfläche und die Fuge zwischen Gips und Holz mit einem Produkt mit Prüfnachweis oder nach Stand der Technik zu versiegeln. Sollten die Ecken der Deckenöffnung produktionsbedingt nicht scharfkantig ausgeführt sein oder wurden die Gipskartonplatten nicht ordnungsgemäß verbaut, sind eventuelle Fugen ebenfalls mit einem intumeszierenden Produkt zu beschichten. Das Produkt verhindert dabei den Durchtritt von Rauch und toxischen Gasen, indem es bei thermischer Beanspruchung aufschäumt und so bestehende Restöffnungen verschließt [4]. Im Anschlussbereich der Schachtwand an die Holzdeckenelemente ist nach DIN EN 15 283-1 mindestens ein Streifen 20 ≈ 50 mm Gipsplatte Typ GM-F schachtinnenseitig zu befestigen (Abb. C 5.17 und C 5.18) [5]. Schachttyp B Bei Schachttyp B werden an die Schachtwände keine Brandschutzanforderungen gestellt. Der Schacht wird geschossweise entsprechend den Anforderungen an den Feuerwiderstand der Decke horizontal abge­ schottet. Als Abschottungssysteme sind hierfür Weich- und Hartschotts möglich, oder aber auch intumeszierenden Produkte in Kombination mit Brandrohr- und Brandschutzmanschetten, Strangisolierungen und dergleichen. (Abb. C 5.19 und C 5.20). Im Deckenbereich kann nach Auslaibung des Massivholzdurchbruchs mit Gipskarton ein Verguss mit Beton erfolgen – diese brand-

G E B Ä U D E T E C H N I K – B E S O N D E R H E ITEN IM HOLZB A U

141

C 5.21

schutztechnischen Schottungen sind dann nach den üblichen Regeln für den Stahl­ betonbau einzubauen. In der Praxis ergeben sich aufgrund der Auslaibung mit Gipskartonplatten in den Ecken des Durchbruchs jedoch erhebliche Probleme, was die Ausführbarkeit und die resultierende Rauchdichtheit betrifft. Im Abbundwerk gefräste Durchbrüche besitzen herstellungsbedingt Rundungen in den Ecken, in die sich die Auslaibungen kaum einfügen lassen. Nach Einschätzung der Autoren sind zum Zeitpunkt der Veröffentlichung noch keine praktikableren Lüftungsleitungsschottungen für Massivholzbauteile auf dem deutschen Markt zugelassen, jedoch haben einige Hersteller hierzu verbessernde Entwicklungen in Aussicht gestellt. So sollen z. B. Schotts von Abluft­leitungen nach DIN 18 017-3 mittels Dämmschott in Massivholzdecken zugelassen werden. Hiermit ließe sich eine ähnlich effiziente Ausführung erzielen wie derzeit bei nicht brennbaren Wasserleitungen. Eine Reihe von Ausführungsmöglichkeiten zeigt das Kapitel „Schichtenaufbau von Innenbauteilen” (S. 126ff.). Im An­­ schlussbereich der Schacht­wand an die Holzdeckenelemente ist entsprechend Schachttyp A mindestens ein 20 ≈ 50 mm großer Streifen Gipsplatte Typ GM-F nach DIN EN 15 283-1 schacht­innenseitig zu be­­ festigen [6]. Die Decken­laibung muss im Bereich der Abschottung nicht verblendet werden. Im Schacht freiliegende Holzoberflächen sind nicht brennbar zu bekleiden. Da es bei Schächten des Typs B keine Brand­schutz­anfor­derungen an die Schachtwände gibt, können diese auch einlagig errichtet werden. Zur Erfüllung der Schallschutzanforderung wird jedoch empfohlen, die Schachtwände mehrlagig auszuführen und die Schächte auszudämmen. Die Laibungsbekleidung der Öffnung im Bereich von Durchdringungen muss vollflächig an­gebracht werden. Sollte dies nicht der Fall sein, ist die Fuge mit intumeszierenden Beschichtungen zu versehen. Beim Einsatz

eines Weichschotts ist eine Bekleidung der Laibung nicht erforderlich und kann bei nicht vollflächigem Einbau kontraproduktiv sein. Für Weichschotts werden beschichtete Mineralfaserplatten mit einer Mindestrohdichte von 150 kg/m3 und einem Schmelzpunkt ≥ 1000 °C eingesetzt. Unter Hartabschottungen versteht man in der Regel Gips- bzw. Zementmörtel. Zur Sicherstellung der dauerhaften Verbindung zwischen Bauteil und Hartschott werden häufig Bewehrungseisen bzw. Gewindestangen verwendet. Der Einbau von Weichschotts kann mit oder ohne Laibungsbekleidung der Holzelemente erfolgen. Bei Ausführung einer Gipslaibungsbekleidung ist sicherzustellen, dass diese vollflächig auf dem Holz aufliegt. Andernfalls müssen die Holzoberfläche und die Fuge zwischen Gips und Holz ebenfalls versiegelt werden. Die Laibung (Gips oder Holzoberfläche) und die seitlichen Ränder der Mineralfaserplatte sind mit einer intumeszierenden oder ablativen Beschichtung zu versehen [7]. Einbaudetails und konstruktive Empfehlungen behandelt das Kapitel „Schichtenaufbau der Gebäudehülle” (S. 98ff.). Bei Massivholzdecken hat die Praxis gezeigt, dass bei rechteckigen Öffnungen produk­tions­ bedingt die Ecken häufig mit einem Radius von ca. 10 mm abgerundet sind. Nachdem das Anbringen von Gipsbekleidungen und der Einbau geprüfter rechteckiger Abschottungssysteme sich ohnehin als aufwendig erweist, sind runde Öffnungen für die Durchdringungen zu bevorzugen, da sich diese leichter abschotten lassen (Abb. C 5.21 und C 5.22). Geprüfte und zertifizierte Systeme für den Holzbau liegen mittlerweile vor.

C 5.22

C 5.23

C 5.24

142

Temperatur

relative Feuchte

C 5.25

Maßnahmen in Feuchträumen

Die folgend aufgeführten Hinweise zur ­Installation von Gebäudetechnik gelten auch für Bäder in Wohnungen, Hotels bzw. Beherbergungsstätten, nicht aber für Nassräume oder für öffentliche Bäder mit hohen Anforderungen. Dauerhafte Durchfeuchtungen von Holzkon­ struktionen sind aufgrund der Gefahr eines Fäulnisschadens generell zu verhindern. Rohrbrüche in Feuchträumen werden in der Regel wegen der großen kurzzeitig anfallenden Wassermengen schnell erkannt, eine rasche Behebung und Austrocknung ist

damit möglich. Sorgfältige Abdichtungsmaßnahmen sind in den Bereichen erforderlich, wo geringfügige Wassermengen über einen längeren Zeitraum auftreten können, wie z. B. bei Durchdringungen von Armaturen oder Verspachtelungen von Fliesen und An­­schlussfugen bei Duschwannen. Elastische Fugen müssen regelmäßig gewartet werden. In DIN 18 534 erfordern Feuchträume bei Gebäude in Holzbauweise eine Abdichtung auf der Roh­decke durch ein Hochziehen der Dichtung an den Wänden. Die Abdichtung im Gefälle mit einem kontrollierten Abfluss im Boden zu verlegen, wie in der

Sammel-/ Verteilkanal

Aktivierungskanäle

radiative Wärmeabgabe an den Raum

Brettsperrholz

Wärmetauscher

Dämmung Ausströmöffnung Ventilator Einströmöffnung

Verteilkanal

Wasservorlauf Wasserrücklauf

Geschossdecke C 5.26

Normung vorgeschlagen, stellt ein theore­ tisches Optimum an kon­struktivem Holzschutz dar. Aus praktischen und bautechnischen Gründen (Verlegung von Leitungen, Einbringen eines Gefälles) sowie in der Risikoabschätzung im Vergleich mit einem möglichen Wasserscha­den in anderen Räumen wie etwa der Küche (Abflüsse, Geschirrspüler) stellt ein Boden­auf­bau als dichte Wanne mit Gefälle in privaten Badezimmern jedoch einen eher unver­hältnis­mäßigen Aufwand dar [8]. Wesentlich wichtiger sind dagegen die Abdichtung der Armaturen und Sanitärgegenstände in den Duschen sowie die sorgfältige Ausführung der Anschlüsse der Dusch- und Badewannen, um schleichende Wassereintritte in die Konstruktion zu verhindern. Gleichwohl sind – im Vergleich zu mineralischen Bauweisen – andere Überlegungen bei der Instal­lation der Gebäudetechnik im Holzbau erforderlich. So ist zum einen die Verlegung von wasserführenden Leitungen hinsichtlich ihrer Länge zu optimieren. Zum anderen empfiehlt sich eine Verlegung in einfach zu wartenden bzw. zu kontrollierenden Vorsatzkonstruktionen. Außerdem gilt es, die Entwicklung von vorgefertigten Raummodulen voranzutreiben. So lassen sich beispielsweise im Werk ­vorgefertigte Sanitärzellen, die bereits die gesamten ge­­bäu­de­technischen Versorgungsleitungen beinhalten mittels Plug & Play in den Rohbau einstellen und mit den anderen Modulen verbinden. Gerade in ­diesem Bereich besteht ein Entwicklungs­ bedarf, der zur Reduzierung der Kosten der Gebäudetechnik und zur Steigerung der Qualität von Holzbauten beitragen kann. Sehr interessante Lösungen zum Leckageschutz wendet man bereits in den nordischen Ländern an: Hier werden in die Vor­ wandin­stallationen vor dem Installieren zusätzliche Abdichtungsebenen eingebracht, die auf die erste wasserführende Ebene geführt werden. Damit wird anfallendes Wasser sofort sichtbar (Abb. C 5.23, S. 141). Zusätzlich umschließen Trichter die

G E B Ä U D E T E C H N I K – B E S O N D E R H E ITEN IM HOLZB A U

143

Anmerkungen: [1] Teibinger, Martin u. a.: Haustechnik im mehrgeschossigen Holzbau. In: Zuschnitt Attachment – Sonder­ themen im Bereich Holz, Holzwerkstoff und Holzbau. proHolz Austria. Wien 2014 [2] Hausladen, Gerhard; Huber, Christian; Hilger, Michael: Holzbau der Zukunft. Teilprojekt 12: Modulare, vorgefertigte Installationen in mehrgeschos­sigen Holzbauwerken. Reihe Holzbauforschung, Bd. 7/12, Stuttgart 2009 [3] Köhnke, Ernst Ulrich: Fehler werden nicht verziehen. Typische Einbaufehler und deren Auswirkungen auf den Schallschutz. In: Tagungsband zum 3. Interna­ tionalen Holz[Bau]­Physik-Kongress 2012. Leipzig 2012, S. 97– 101 [4] Intumeszierende Beschichtungsprodukte bewirken bei thermischer ­Beanspruchung/im Brandfall durch ihr Aufschäumen den Verschluss von Restöffnungen

und verhindern damit den Durchtritt von Rauch und toxischen Gasen. Die kohlenstoffhaltige Schicht, die sich bei Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur bildet, schützt auch darunterliegende Baustoffe oder Oberflächen vor Wärmeeintrag. Der bei der Ausdehnung benötigte Platz ist bei der Planung zu berücksichtigen. [5] Teibinger, Martin; Matzinger, Irmgard: Brandabschottung im Holzbau. Planungsbroschüre der ­Holzforschung Austria. Wien 2012 [6] ebd. [7] Sogenannte ablative Beschichtungen (Ablationsbeschichtungen) enthalten Stoffe, die sich bei Hitze­ einwirkung chemisch verändern und dabei entweder verdampfen, sublimieren (­ d. h. direkt vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand übergehen) oder schmelzen. Dadurch werden die beschichteten ­Materialien gekühlt.

[8] Köhnke, Ernst Ulrich: Schlagregen im Bad. Abdichtung von Bädern und Feuchträumen im Holzbau. In: Holzbau, die neue quadriga 04/2007, S. 22 – 27 [9] Wehsener, Jörg u. a.: Untersuchungen zu mehrlagigen Massivholzplatten als Heiz- und Kühlelement. In: Bauphysik 38, 3, 2016, S. 129 –134. Kornadt, Oliver u. a.: Dynamisch thermisch-hygrisches Verhalten von Massivbaukonstruktionen: Entwicklung eines Wärmespeicherfähigkeitsindex für Gebäude aus Mauerwerk und thermisch aktivierbare Massivholzelemente. Abschlussbericht. Kaiserslautern 2018 Mindrup, Klaus: Raumklimatisierung durch thermisch aktivierte Massivholzelemente – Konzeptentwicklung, Leistungsbetrachtung und Ableitung von Auslegungswerkzeugen. Diss. TU München 2020; https://mediatum.ub.tum.de/doc/1482317/1482317. pdf (zuletzt geprüft am 11.07.2020)

Heizungsleitungen, die bei einer eventuellen Leckage der Leitung das Wasser durch Schläuche in einen Bodenablauf im Schacht abführen (Abb. C 5.24, S. 141). Verfechter von robusten Lowtech-Lösungen bringen in der Rohdecke eine sogenannte Inspektionsöffnung in Form eines eingebauten Kunststoffrohrs an, das an die Abdichtung der Rohdecke angedichtet wird. Ein Feuchte­ austritt lässt sich somit rasch an der Deckenunterseite feststellen. Diese Maßnahme ist insbesondere bei Massivholzdecken empfehlenswert. Alternativ bietet die Indus­ trie vor allem für bodeneben eingebaute Duschwannen abdichtbare Montageboxen mit transparenter Abdichtung an. Dadurch kann eine mögliche Undichtheit frühzeitig noch in der betreffenden Wohnung erkannt werden.

Montagezeiten lassen sich so reduziert und die Qualität der Ausführung deutlich steigern.

Oberfläche, desto größer die abgegebene Heizleistung. Analog steigt die Kühlleistung mit niedriger werdender Oberflächentem­ peratur. Eine eindeutige Grenze bildet die Taupunkttemperatur der Raumluft. Wird diese unterschritten, um die Kühlleistung weiter zu steigern, kondensiert der Wasserdampf der Raumluft an der Oberfläche des Brettsperrholzelements und führt mittelbar zu Feuchte­schäden. Deswegen wird die Kühlleistung, wie bei Flächenkühlsystemen üblich, mittels Taupunktsensor an der kältesten Stelle des Systems gedrosselt. Einen Einfluss auf die Holzfeuchte an der Ober­ fläche hat die thermische Leitung des Systems aber auch schon vor Erreichen des Taupunkts. Dies resultiert aus den hygroskopischen Eigenschaften des Materials (Abb. C 5.25).

Ausblick: Thermische Aktivie­ rung von Massivholzbauteilen Für die thermische Aktivierung von Mas­ sivholzelementen gibt es bis dato keine marktreifen Lösungen. Die im Folgenden beschriebene Technologie könnte es ermöglichen, flächeninte­grierte Heiz- und Kühlsys­teme auch in Räumen zu realisieren, deren Oberflächen aus sichtbaren unbekleideten Massivholzelementen bestehen. Dabei können Wände, aber auch der Fußboden oder die Decke wie bei einer Wandheizung, jedoch unter Verwendung von unbekleideten Brettsperrholzelementen, genutzt werden, um den umschlossenen Raum aktiv zu heizen oder zu kühlen. Gegenüber konventionellen Heiz- und ­Kühlkonvektoren lässt sich die thermische Behaglichkeit durch flächenintegrierte Heizund Kühlsysteme erheblich steigern. Ein weiterer Vorteil des neuen Konzepts betrifft den Herstellungsaufwand. Dieser kann dank des hohen Grads an werksei­tiger Vorfertigung zu einem großen Teil von der Baustelle in die Werkstatt vorverlagert werden.

Baupraktische Anwendung Mögliche Einbausituationen für thermisch aktivierte Massivholzelemente sind die Decke, der Fußboden oder die Wände. ­Fußböden eignen sich hervorragend zum Heizen, aber nur begrenzt zum Kühlen. ­Um-gekehrt verhält sich die Decke. Wände erscheinen als am geeignetsten für die ganzjährige Raumklimakonditionierung, da sie gleichsam zum Heizen und Kühlen nutzbar sind. Abb. C 5.26 zeigt beispielhaft das Schema eines thermisch aktivierten Massivholzbauteils als luftführendes Wandelement mit Anschlusspunkt in der Versorgungsebene des Fußbodenaufbaus. Hier ist die sogenannte Luftkonditionierungseinheit untergebracht, in der die Systemluft temperiert und durch das Element geleitet wird. Sie bildet die Schnittstelle des thermisch aktivierten Elements zur Versorgungsstruktur des Gebäudes. Dank der kreuzweisen Verklebung der Brettlamellen lässt sich von einer luftdichten Trennung zwischen Raumluft und wärme­tra­gender Systemluft aus­ gehen. Für die thermische Effektivität des Systems ist die überdeckende Holzschichtdicke, also der thermische Widerstand ­zwischen der Systemluft und der raumseitigen Oberfläche bestimmend. Je dicker die Holzschicht über den thermisch aktivierenden Luftkanälen ist, desto größer muss die Temperatur­über­hö­hung der Systemluft sein, damit die gewünschte thermische Leistung erreicht wird. Starke Überdeckung wirken sich auch negativ auf die Reaktionszeit des Systems aus. Limitierende Faktoren Wie bei jedem Flächenheiz- und Kühlsystem ist die thermisch nutzbare Leistung abhängig von der Differenz zwischen der Ober­ flächentemperatur und der operativen Raumtemperatur. Je höher die Temperatur der

Leistungsbetrachtung Im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte wurden Prototypen für thermisch aktivierte Massivholzbauteile getestet und in ihrer Leistung mit bereits am Markt etablierten Flächenheiz- und Kühlsystemen, die bei mineralischen Bauweisen zum Einsatz ­kommen, verglichen [9]. Hierbei hat sich das große Potenzial gezeigt, das in der Technologie zur Raumklimakonditionierung in Räumen mit unbekleideten Holzober­ flächen steckt. Und so konnten bei ersten Prototypen bereits Heiz- und Kühlleistungen gemessen werden, die für die ganzjährigen Raumklimakonditionierung moderner Holzgebäude ausreichend sind.

C 5.25 hygrothermische Wechselwirkung zwischen Heiz- und Kühlleistung und dem Feuchtegleichgewicht des Holzes C 5.26 thermisch aktiviertes Massivholzelement mit integrierter Luftführung und Anschlusspunkten in der Versorgungsebene des Fußbodenaufbaus

146

Planung Wolfgang Huß, Sonja Geier, Frank Lattke, Manfred Stieglmeier, Sandra Schuster

D 1.1

Die Planung eines zeitgemäßen Holzbaus unterscheidet sich von der eines konven­ tionellen Gebäudes insbesondere durch die Vorfertigung und die besonderen Eigen­ schaften des Baustoffs Holz.

Charakteristika der Holzbauplanung

D 1.1 Regelmäßige Abstimmungstreffen in der ­Planungsphase sind für einen erfolgreichen ­Planungsprozess unverzichtbar. D 1.2 Planungsphasen von der Anfrage bis zur Element­produktion mit ihren zentralen Themen. Der Abschluss der Vorphase bildet jeweils die Grund­lage für die Folgephase.

Schon in den ersten Entwurfsüberlegungen sind neben den klassischen architektoni­ schen Themen sehr konkrete holzbauspezi­ fische Einflussfaktoren zu bedenken und in die Planung zu integrieren. Aus der Linearität des Materials Holz erge­ ben sich Abhängigkeiten zwischen Raum­ bildung und holzbaugerechter Tragstruktur (siehe „Struktur und Tragwerk”, S. 42ff.). Die Rahmenbedingungen des Brandschutzes, der Vorfertigung, des Energiekonzepts und der Bauphysik sind nicht nur bestimmend für die Kon­struktion an sich, sondern bereits für Planung und Entwurf. So ermöglichen etwa sichere Fluchtwegkonzepte den Ein­ satz von Holz auch jenseits der durch die Bauordnungen abgesicherten Bereiche. Ebenso kann eine sinnvolle Anordnung von schallemit­tierenden Räumen und Einheiten mit lärmempfindlicher Nutzung Schallschutz­ anforderungen an die Bauteile senken. Besonders prägend für den Bauprozess im heutigen Holzbau ist die Vorfertigung: Ele­ mentgrößen und Montageablauf müssen in die Entwurfsüberlegungen integriert wer­ den, da Transportwege und Fertigungsmög­ lichkeiten schon den Vorentwurf mitbestim­ men. Dies zeigt sich am deutlichsten beim Planen mit Raumzellen. Die Vorfertigung erfordert frühzeitig definitive Entscheidun­ gen. Korrekturen vor Ort sind kaum noch möglich, denn Änderungen haben mit fort­ schreitendem Planungsprozess einen wach­ senden Einfluss auf Termine, Qualität und Kosten (siehe „Vorfertigung”, S. 162ff.). Der wesentliche baukonstruktive Unter­ schied zum Massivbau liegt darin, dass

­ er Holzbau im wörtlichen Sinne vielschich­ d tiger und daher komplexer ist. Der Markt bietet eine fast überdifferenzierte Auswahl an Materialien mit entsprechend vielen Konstruk­tionsmöglichkeiten. Bauaufsichtli­ che Zulas­sungen sind oft an einzelne Pro­ dukte gebunden und für vermeintlich iden­ tische Konkurrenzerzeugnisse nicht gültig. Diesbezüglich gibt es derzeit noch keine übergreifende Standardisierung im Holzbau. Jedes Holz­bauunternehmen bevorzugt – je nach Pro­duktionsmöglichkeiten, Zuliefer­ netzwerk und Erfahrungsschatz – eigene Aufbauten und Details, was eine firmenun­ abhängige Planung erschwert. Da vor allem der Brand- und Schallschutz beim Innenausbau, aber auch der Feuchteund Wärmeschutz bei der Gebäudehülle in der Regel vom gesamten Schichtenauf­ bau, also von Rohbau und Ausbau gemein­ sam, geleistet werden, sind bei der Planung die Konstruktionen über sämt­liche Schich­ ten zusammenhängend zu betrachten und durchzuplanen. Insbesondere bei sichtba­ rer Konstruktion müssen Fassade und Innen­ ausbau weitgehend zeitgleich im selben Ent­ wurfsschritt mit der Holzbaustruktur konzi­ piert werden, wodurch sich die Komplexität der Planung wesentlich erhöht (Abb. D 1.2).

Planungsprozess Jedes Bauvorhaben weist seine Besonder­ heiten und eine eigene Dynamik auf. Die Ursache für auftretende Probleme im Pla­ nungsprozess liegt dabei oft in der Nicht­ einhaltung einiger Grundvoraussetzungen – und dies betrifft nicht nur den Holzbau: Grundsätzlich ist es ratsam, die generellen Anforderungen und Ziele bereits in der Phase der Projektentwicklung mit dem Auf­ traggeber so weit wie möglich zu definie­ ren. Budget und Terminrahmen, funktionale Anforderungen und persönliche Vorstellun­ gen bilden wichtige Planungsgrundlagen. Der projektspezifische Bedarf an Fachpla­

PLA NUNG

nung sollte im Sinne eines integralen Pla­ nungsansatzes sehr früh bestimmt sowie das Planungsteam frühzeitig zusammen­ gestellt und beauftragt werden. Denn nur die Einbe­ziehung des Spe­zialwissens der Fachplanung bereits in die ersten Entwurfs­ überlegungen ermöglicht ein schlüssiges Gesamtergebnis. Das Forschungsprojekt leanWOOD zeigt dahingehend Lösungs­ ansätze und Empfeh­lungen auf (Abb. D 1.5, S. 149) [1].

allen Planungs­beteiligten hilfreich. Eine regelmäßige Ergebniskontrolle mit dem Bau­ herrn sollte mit dem Ziel erfolgen, dass Kor­ rektu­ren nur innerhalb einzelner Leistungs­ phasen, nicht aber phasenübergreifend stattfinden und die defi­nierten Planungs­ leistungen aller Beteiligten abgestimmt vor­ liegen. Denn gerade das Verständnis für die Erfordernisse und die Per­spektive der jeweils anderen Disziplinen erleich­tert die Zusammen­arbeit.

Zeitplanung und Kommunikation Die Ressourcenplanung aller Beteiligten sollte auf der Grundlage eines realistischen und verbindlichen Terminplans stattfinden. Eine gute Kommunikationsstruktur mit regel­ mäßigen Abstimmungstreffen bildet dafür die Voraus­setzung. Des Weiteren bedarf es klarer Vereinbarungen zu Planläufen und zum Änderungsmanagement zwischen allen Beteiligten. Für einen erfolgreichen Prozess ist ein vollständiger Abschluss der einzel­ nen Leistungsphasen in Abstimmung mit

Planungszeit Insbesondere im Holzbau ist es wichtig, eine Planungszeit anzusetzen, die der Komplexi­ tät der Aufgabe angemessen ist. Dem in der Regel längeren Planungsprozess steht die Zeitersparnis in der Bauphase gegenüber. Kompetenz und Erfahrung im Holzbau soll­ ten im Idealfall nicht nur bei den Disziplinen Architektur, Tragwerksplanung, Brandschutz und Bauphysik vorhanden sein, sondern auch bei der Planung der technischen Gebäudeausrüstung (TGA). Hier ist eine

Grundlagenermittlung

Vorplanung

Entwurfsplanung

Kontrolle + Überarbeitung: ­Ergebnis – Kosten – Termine

Kontrolle + Überarbeitung: ­Ergebnis – Kosten – Termine

147

klare Schnittstellendefinition besonders wich­ tig. Dabei gilt es, kritische Punkte an Schnitt­ stellen von Baukonstruktion, Brandschutz und technischer Gebäudeausrüstung früh­ zeitig zu erkennen und die Verantwortlich­ keiten und die zu liefernden Planungsleistun­ gen in den jeweiligen Phasen klar zu defi­ nieren und zu vereinbaren. Systemgrenzen klären Tragwerk, Ausbau und Haustechnik müssen in der Planung aufeinander abgestimmt wer­ den. Die Planung der Haustechnik ist spezi­ fisch auf die Belange des Holzbaus auszu­ legen. Die Lage der Schächte und Trassen, Querungen und Durchführungen muss real dimensioniert sein. Dabei ist es notwendig, in einem frühen Projektstadium schon sehr genau Größen und Querschnitte festzule­ gen. Das heißt, die Nutzung und Raumbele­ gung sowie das Gebäudeenergiesystem müssen frühzeitig definiert werden. Auch die Anforderungen an Brandschutz und Schall­ schutz sind von allen Beteiligten zu bestim­

Ausführungsplanung

Produktionsplanung

Kontrolle + Überarbeitung: ­Ergebnis – Kosten – Termine

Anfrage Programm

definierte Aufgabe

Ort Anforderungen Budget / Zeitrahmen Planungsteam

Raumkonzept

Synthese, Vorentwurf

Tragwerk Vorfertigung Brandschutz Bauphysik Energie / Technik

Raumkonzept Tragwerk Vorfertigung Brandschutz Bauphysik Energie / Technik

Synthese, Entwurf Tragwerk Vorfertigung

Synthese, Ausführungsplanung

Produktion

Brandschutz

Aufbereitung CNC

Bauphysik

Kapazitäten

Energie / Technik

Ablauf Materialbestellung

Rahmenbedingungen

Konzepte

Detaillierung

Organisation D 1.2

148

Ausschreibung + Vergabe

weitere Ausführende

weitere Planende

Input Koordination / Synthese Bauphysikplanung

Holzbauunternehmen

Brandschutzplanung

Architektur

Haustechnikplanung

Tragwerksplanung

Status quo:

Planung

men. Wichtig ist die Leistungsabgren­zung an der Systemgrenze zwischen Haustech­ nik (Rohrleitungsführung) und Konstruktion (Architektur /Tragwerk), da es vor allem an den Durchführungen von Bauteilen immer wieder zu Konflikten aufgrund ungeklärter Zuständigkeiten kommt (Abb. D 1.9, S. 153).

Ausführung

a

Strategie 1:

Ausschreibung + Vergabe

holzbauspezifisches Fachwissen

Planung

Ausführung

umsetzbare Planung

b

c

Überlappung = kooperatives Planen

Planung

Ausschreibung + Vergabe

Strategie 2:

Ausführung

D 1.3

Detaillierungsgrad Im Planungsprozess erleichtert die Defini­ tion eines Detaillierungsgrads in Abhängig­ keit von der Projektreife das gemeinsame Projektverständnis. Verständliche und nur auf das jeweils Notwendige reduzierte Infor­ mationen vereinfachen die Kommunika­ tion im Projekt­ablauf der Entwurfs-, Ausfüh­ rungs- und Werkstattplanung. Es muss nicht alles von Beginn an dargestellt werden. Bei­ spielsweise reicht in einem frühen Entwurfs­ stadium die Darstellung einer mehrschich­ tigen Wand allein mit den Außenlinien, wobei die Wandstärke die Gesamtstärke der Schichten berücksichtigen sollte. Im modernen Holzbau müssen aufgrund der Vorfertigung wesentliche Entscheidun­ gen zu einem früheren Zeitpunkt getroffen werden als beim konventionellen Bauen. Daher bietet es sich an, projektprägende Festlegungen den einzelnen Leistungspha­ sen zuzuordnen (Abb. D 1.6, S. 150): • Vorplanungsphase: Definition der wesent­ lichen Anforderungen aller Disziplinen (Brandschutz, Schallschutz, Energie, Trag­ werk, Vorfertigung) und Integration in die Entwicklung des Raumkonzepts • Entwurfsphase: Entwicklung und Klärung aller grundlegenden Konzepte hinsichtlich Tragwerk, Holzbausystem, Schichtenauf­ bauten, Fügung, Oberflächen, Definition der Schnittstellen, Vorfertigungsgrad und Ele­mentgrößen • Ausführungsplanung der Architekten und Fachplanenden: detaillierte Ausarbeitung der im Entwurf festgelegten Konzepte, Ab­stim­mung von Montageablauf und Fügungsmethoden (Elementstöße, Fugen und Verbindungen)

• Werk- und Montageplanung der ausfüh­ renden Unternehmen: Zusammenbringen der Ausführungsplanung Architektur mit der Ausführungsplanung Tragwerkpla­ nung in einen kongruenten Planstand sowie Umsetzung der planerischen Vor­ gaben in konkrete, für den jeweiligen Zweck bauaufsichtlich zugelassene Bau­ produkte Sind nach diesem Vorgehen die inhaltlichtechnischen Fragen bezüglich der Werk- und Montageplanung schon weitgehend gelöst, kann man sich auf organisatorische Aspekte der Produktion und Montage konzentrieren (z. B. Arbeitsvorbereitung mit Kapazitätenund Ab­­laufplanung, Materialbestellung). Integrative und holzbaugerechte Vergabeund Kooperationsmodelle Die Begriffe Vergabemodell und Koope­ rations­modell beschreiben die Art der Ver­ gabe und die Organisationsstrukturen der Zusam­menarbeit in Planung und Ausfüh­ rung. Die Modelle definieren Verantwortlich­ keiten, Rollen sowie Informations- und Kom­ munikationswege. Die Wahl des Vergabeund des Koope­rationsmodells hängt vom Profil des Auftraggebenden, der spezifi­ schen Bauaufgabe und deren Rahmen­ bedingungen ab. Im deutschsprachigen Raum hat sich auf Grundlage der Vergaberichtlinien die Tren­ nung von Planung und Ausführung etabliert. Dabei garantieren die Vergabemodelle die Unabhängigkeit von wirtschaftlichen Interes­ sen und basieren auf einer detaillierten Leis­ tungsbeschreibung mit Leistungsverzeich­ nissen, die eine Vergabe nach Einzelgewer­ ken bedingt. Fachlich getrennte und hierar­ chisch gegliederte Strukturen in Planung und Ausführung bilden dabei die Grundlage (Abb. D 1.3 a). Diese Modelle haben sich über Jahre im Kontext konventioneller Bau­ weisen bewährt. Sie stoßen aber an ihre Grenzen, wenn die holzbauspezifische Kompetenz im Pla­nungs­team nicht vorhan­

PLA NUNG

149

Anteile Leistung Holzbauingenieurbüro mit Leistungsanteil

Architektur

Tragwerksplanung Holzbauingenieurwesen

D 1.3 Status quo und mögliche Strategien für Planung und Ausführung a Status quo: Kommunikationshürde Vergabe, Trennung von Planung und Ausführung b Strategie 1: Integration von holzbauspezifi­ schem Fachwissen in die Planung c  Strategie 2: Vergabe in früher Projektphase D 1.4 Berufsbild Holzbauingenieurwesen D 1.5 Gegenüberstellung eines konventionellen Pla­ nungsprozesses und einer Planung mit koopera­ tivem ­Planungsteam

Holzbauunternehmen

D 1.4

den ist: Ohne dieses spezialisierte Holzbau­ wissen in der frühen Planungsphase wird nach der Vergabe häufig eine RedesignPhase notwendig. Erschwerend kommt hinzu, dass Holzbauunternehmen oft eigene Spezifika wie Produk­tionsweise, Erfahrungs­ schatz, Pla­nungs­kom­petenz oder das Zulie­ fernetzwerk mitbringen, die Einfluss auf die Konstruktion haben. Auch die Einzelgewerk­ vergabe steht im Widerspruch zum Prinzip der Vorfertigung. Im modernen Holzbau ist es sinnvoll, den konstruktiven Holzbau und die Gebäudehülle (Fassade, Fenster und Notdach) zu verbinden, um das Prinzip der „dichten Hülle” im Fertigungsprozess zu gewährleisten. Vergabe konventionell (Theorie)

Für die Integration der holzbauspezifischen Kompetenz in frühe Projektphasen eignen sich grundsätzlich zwei Strategien: • Strategie 1: Einbeziehung von holzbau­ spe­zifischem Fachwissen (Abb. D 1.3 b) • Strategie 2: Vergabe in einer frühen Pro­ jektphase (Abb. D 1.3 c) Im ersten Fall bringt das Planungsteam die notwendige Kompetenz in den Planungs­ prozess ein. Dies kann über die Beratungs­ leistung eines Holzbauunternehmens oder über eine unabhängige Fachstelle erfolgen, z. B. ein Holzbauingenieurbüro, wie es in der Schweiz praktiziert wird (Abb. D 1.4). Dort hat sich das Berufsbild seit Jahren eta­

Planung Architekten + Ingenieure

bliert. Der Leistungsanteil des Holzbauinge­ nieurs differiert je nach Holzbaukompetenz weiterer Planungsbeteiligter und fällt, dem jeweiligen Projekt entsprechend, mehr oder weniger umfangreich aus. Das Holzbauin­ genieurbüro übernimmt in der Regel die Tragwerks­planung und die Ausschreibung der Holzbaukonstruktion, wirkt in der Detail­ lierung mit und ist häufig auch ausgebildet, die Werk- und Montageplanung für das aus­ führende Unternehmen zu erstellen. Zum Teil bieten diese Ingenieurbüros auch die Planungsleistungen zu Brandschutz und Bauphysik an. Auf diese Weise lässt sich die Lücke zwischen der Planung und Aus­ führung unabhängig vom ausführenden

Vertrag Holzbauunternehmen

Termin Übergabe

Werkstattplanung Holzbauunternehmen Vorfertigung Montage

Vergabe konventionell (Praxis)

Planung Architekten + Ingenieure

Input

Redesign = Verzögerung durch zu späte Einbindung der Holzbaukompetenz Werkstattplanung Holzbauunternehmen

Termin Übergabe

Verzug Vorfertigung

Verzug Montage

Vertrag Holzbauunternehmen

kooperative Planung

Planung Architekten + Ingenieure Holzbau­ kompetenz

Vertrag Holzbauunternehmen

Termin Übergabe

Werkstattplanung Holzbauunternehmen Vorfertigung Montage

Zeitersparnis D 1.5

150

D 1.6 Leistungsbilder gemäß HOAI 2013 mit Input Holzbau D 1.7 Gegenüberstellung mit Vor- und Nachteilen von konventionellen und kooperativen Planungs­ modellen aus Bauherrnperspektive

Unternehmen schließen. Die Honorierung der Leistung des Holzbauingenieurbüros hängt stark von den im Einzelfall tatsächlich übertragenen Leistungen ab. Wird die bera­ tende Leistung vom Holzbauunternehmer erbracht, kann dieser unabhängig von einer möglichen späteren Beauftragung als Aus­ führender in das Planungs­team mit entspre­ chender Honorierung integriert werden. Im zweiten Fall gelangt die Holz­baukom­pe­ tenz über die frühere Vergabe in den Pla­ nungsprozess. Der öffentliche Auftraggeber

unterliegt dabei den Regeln der Vergabe­ ordnung, während der private die Art der Kooperation und die Form der Auftragsver­ gabe frei verhandeln kann. In der Regel erfolgt die Vergabe dann über die Methode der Leistungsbeschreibung mit Leistungsverzeichnis, die neben der allge­ meinen Baubeschreibung eine detaillierte Beschreibung der Teilleistungen beinhaltet, oder über ein Leistungsverzeichnis mit ­Leistungsprogramm, wobei letztere Mög­ lichkeit auch als funktionale Ausschreibung

be­zeich­net wird. Im Leistungsprogramm für die funktionale Ausschreibung werden die geforderten Qualitäten gestalterisch, funk­ tional und konstruktiv beschrieben und der Handlungsspielraum für Optimierung definiert. Wichtig dabei ist es, die Schnitt­ stellen der Gewerke zu definieren und die ­Eignungs- und Zuschlagskriterien bekannt­ zugeben. Letztere sollten in allen Fällen Bestandteil einer Ausschreibung sein. Beide Strategien sind grundsätzlich auch im Totalunternehmer-Modell abgebildet.

Grundlagenermittlung

Vorplanung

Entwurfsplanung

Genehmigungsplanung

Ausführungsplanung

Haustechnik

•  Klärung Aufgabe • Planungsrandbedingungen • Beratung zum Leistungs­ bedarf

• Grundlagenanalyse • Erarbeitung Planungs­ konzept in Varianten mit Vordimensionierung • Aufstellung Funktions­ schema • Klärung Prozesse, ­Randbedingungen, ­Schnittstellen • Vorverhandlung mit ­Behörden • Kostenschätzung

• Planungskonzept • Festlegen Systeme und ­Anlagenteile • Bemessung technischer Anlagen • Übergabe Berechnungen • Kostenberechnung • Verhandlung mit Behörden • Kostenberechnung

• Komplettierung der Bau­ vorlagen • Komplettierung der Pläne und Berechungen

• Ausführungsplanung • Fortschreibung Berech­ nungen • Schlitz- und Durchbruchs­ planung • Fortschreibung Terminplan • baubegleitende Planung • Prüfung Firmenplanung

Tragwerk

• Klärung Aufgabe • Zusammenstellung ­Planungsabsichten

• Grundlagenanalyse • Beratung zu Tragwerk • Mitwirkung an Planungs­ konzept • Mitwirkung an Vorverhand­ lung der Genehmigungs­ fähigkeit • Mitwirkung an Kosten­ schätzung • Mitwirkung an Termin­ planung

• Tragwerkslösung • überschlägige Dimen­ sionierung • Konzept konstruktive Details • überschlägige Mengen­ ermittlung • Mitwirkung an Objekt­ beschreibung, Behörden­ verhandlung, Kosten­ berechnung

• prüffähige Berechnungen • Positionspläne • Abstimmung Prüfämter • Komplettierung der Pläne und Berechnungen

• Durcharbeitung Planung • Schalpläne • Konstruktionszeichnungen •  Stahl- und Stücklisten für Verbindungsmittel • Fortführung Abstimmung Prüfämter

Architektur

• Klärung Aufgabe • Ortsbesichtigung • Klärung Leistungsbedarf • Definition Fachplanerbedarf

• Grundlagenanalyse • Abstimmung Zielvorstellung • Vorplanung in Varianten • Klärung der Zusammen­ hänge • Koordination Fachplaner • Vorabklärung der Geneh­ migungsfähigkeit • Kostenschätzung • Grobterminplanung

• Entwurfsplanung • Koordination Fachplaner • Objektbeschreibung • Behandlung der Geneh­ migungsfähigkeit • Koordination Fachplaner • Kostenberechnung • Fortschreibung Terminplan

• Komplettierung der Bau­ vorlagen • Einreichen der Vorlagen

• Ausführungsplanung • Koordination Fachplaner • baubegleitende Planung • Prüfung Firmenplanung • Fortschreibung Terminplan

Input Holzbau

• Bauherrnberatung

• Beratung Kosten • Konzept Elementierung

• Leitdetails • Vorfertigungsgrad • Elementgrößen

• Bauteilaufbauten • Anschlussdetails • Abstimmung Fertigung • Elementgrößen • Montageablauf D 1.6

PLA NUNG

151

konventionelle Modelle mit Trennung von Planung und Ausführung

kooperative Modelle mit Inte­gration der Ausführenden in die Planung

+ gute Vergleichbarkeit der angebotenen Leistungen und Qualität durch präzise Leistungsbeschreibung als klare ­Entscheidungsgrundlage

– Vergleichbarkeit unterschiedlicher Angebote ­benötigt qualitative und differenzierte Evaluation

+  singulärer Lösungsansatz

+ kreative Lösungsansätze möglich

– Einhaltung von Kosten und Terminen muss laufend überwacht werden

+ Kosten- und Terminsicherheit wird durch integrative Entwicklung erhöht

– Risiko bei Unvorhergesehenem während der Bauphase liegt beim Bauherrn

+ Risiko bei Unvorhergesehenem liegt beim ­Ausführungsteam D 1.7

Totalunternehmer-Modelle Der Totalunternehmer (TU) übernimmt neben der Ausführung auch die Planung. Dies ist besonders für große Bauunterneh­ men interessant. Vermehrt bieten auch große Holzbauunternehmen, die prozess­ bedingt über eige­­ne Planungsabteilungen verfügen, Gesamtleistungen vor allem für private und gewerbliche Bauherrn an. Die Planung und Ausführung aus einer Hand hat für Auftraggebenden den Vorteil einer Ansprechperson sowie Kosten- und Termin­ sicherheit zu einem frühen Zeitpunkt. Nach­ teile des Modells sind: • Kosten- und Qualitätskontrolle werden an den TU abgegeben. Damit gehen weitere Risiken einher: Das Vier-Augen-Prinzip, d. h. die gegenseitige Kontrolle von Pla­ nenden und Ausführenden entfällt. Zudem kann es sein, dass der Holzbau damit unter dem Kostendruck des TU steht. ­Nutzerbedarfe und baukulturelle Aspekte werden nicht mehr aus (wirtschaftlich) unabhängigem Standpunkt beurteilt. • Der Bauherr verliert die fachkundige ­Beratungs- und Sachwalterfunktion des Architekten /der Architektin. • Interpretationsspielraum in der Ausschrei­ bung kann zu Qualitätsverlust und Mehr­ kosten führen. • Änderungen nach Vertragsabschluss sind selten kostenneutral Funktionale Ausschreibung Die funktionale Ausschreibung bietet die Möglichkeit, die Vergabe auf Grundlage eines frühen Planungsstands durchzuführen. Auf Basis baubehördlich genehmigter Pläne und wesentlicher architektonischer Leit­ details werden von den Unternehmen Ange­ bote eingeholt. Damit bleibt dem Unterneh­ mer der Spielraum, eine geeignete Konstruk­ tionslösung vorzuschlagen. Die detaillierte technische Entwicklung findet im Anschluss im Team mit den Architekten statt. Besonde­ res Augenmerk muss auf die Definition von Qualitäten und Leistungsgrenzen gerichtet

werden, um Konflikte in der Ab­­rechnung zu vermeiden. Nachteil des Modells ist, dass das Nachtragsmanagement nicht auf Basis gewohnter Vorgehensweisen erfolgen kann. Kriterienmatrix Holzbauunternehmen Ein oft unterschätzter Punkt bei der Auswahl des (Holzbau-)Bauunternehmens ist das Thema Wertung und Zuschlag. Gemäß Ver­ gabeverordnung ist der Zuschlag nicht dem billigsten Anbieter zu erteilen, sondern dem wirtschaftlichsten. Beim vorgefertigten Holz­ bau sind qualitative Wertungskriterien der ausführenden Firma von besonderer Bedeu­ tung. Erst durch die optimale Umsetzung aller Prozesse, von der Werkstattplanung über die Vorfertigung bis hin zur Montage, lassen sich die Vorteile der vorgefertigten Bauweise effizient nutzen. Kriterien wie die Lieferung der geforderten Qualitäten gemäß Ausschreibung und termingerechte Umset­ zung sind bekannt. Zusätzlich ist es wichtig, Themen wie die Qualität der Werkstattpla­ nung, Erfahrung des technischen Büros, Elementierungskonzepte, aber auch Logis­ tikkonzepte sowie Taktung der Modulanlie­ ferung und Montagekonzeption in die Bewer­ tung miteinfließen zu lassen. Die Kompetenz und Erfahrung des Holzbauunternehmers in all diesen Belangen ist entscheidend für einen reibungslosen Ablauf. Im Umkehr­ schluss kann man sagen: Der günstigste Preis verliert erheblich an Bedeutung, wenn die genannte, notwendige Prozesskette gestört oder nicht beherrscht wird. Bauteam-Modelle Integrative Planungsansätze, die planende und ausführende Kompetenzen – optimaler­ weise auch bereits in frühen Phasen – zusam­­ menführen, sind nicht neu. In Deutschland wurden, das Vorbild der nieder­ländischen „Bouwteams” aufgreifend, mehrfach Pro­ jekte im Rahmen geförderter Modellvorha­ ben durchgeführt. Die unterschiedlichen Vorgehensweisen und Projekt­abwicklungen der ersten deutschen Bauteams zeigen,

dass zu dieser Zeit noch kein einheitlicher Standard für die Verfahrensabwicklung exis­ tierte, deshalb sprach man auch von „Bau­ team-Modellen”. Bei diesen frühen BauteamModellen war für die vertragliche Bindung nur ein Vertrag zwischen dem Bauteam und dem Bauherrn vorgesehen. Neuere Ansätze der Bauteam-Modelle in den Niederlanden haben unter anderem die ­haftungsrechtliche Situation verbessert. Sie basieren nun auf der gesonderten vertragli­ chen Bindung der einzelnen Planenden und Ausfüh­renden mit dem Bauherrn, um Haf­ tungsfragen besser lösen zu können. Dabei regelt ein zusätzlicher Bauteam-Rahmen­ vertrag die Erfolgskri­terien der kooperativen Entwicklung im ­Bauteam und definiert Aus­ stiegsklauseln für den Fall des Nichterfolgs im Team. Die Ausschreibung der Leistun­ gen erfolgt dabei funktional. Eine weitere Variante des Bauteam-Modells besteht darin, dass der Unternehmer auf Grundlage eines Architekturentwurfs mit einem Bauteam-Vertrag in die technische Planung und Optimierung eingebunden wird. Kann er für das Projekt nach Ab­schluss der Planung innerhalb des vorab definierten ­Budgetrahmens die termin­gerechte Ausfüh­ rung zusichern, wird er anschließend mit einem Bauvertrag weiter beauftragt. Kommt keine Einigung zustan­­de, werden seine bis­ her erbrachten Leistungen vergütet und der Bauherr kann alternativ weitere Angebote auf Basis der erarbeiteten Grundlagen einholen. Diese integrativen Planungsansätze, die auf dem Prinzip der Einbeziehung aller erforder­ lichen Fach- und Ausführungsdisziplinen zu einem frühen Zeitpunkt basieren, befinden sich allerdings noch im Anfangsstadium ihrer Entwicklung. Im Gegensatz zu reinen Architektur- oder Preiswettbewerben wer­ den im Bauteam hochwertige Gestaltung und wirtschaftliche Umsetzung als Einheit betrachtet. Für die Anwendung im vorgefer­ tigten Holzbau bietet das Modell die Chance einer frühen Beteiligung des Holzbauunter­ nehmens mit allen damit verbundenen Vor­

152

a

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c

teilen der kooperativen Entwicklung. Wäh­ rend das Modell für den privaten Bauherrn uneingeschränkt anwendbar ist, sind bei öffentlichen Auftraggebern wegen der recht­ lich bindenden Rahmenbedingungen kon­ krete Verfahrensweisen zu berücksichtigen.

müssen mehr Zeit in frühe Planungsphasen investieren. Die Notwendigkeit einer frühen und verbindlichen Festlegung von Konstruk­ tionssystemen, Bauteilanschlüssen und -auf­ bauten machen eine frühzeitige Inte­gration und Koordination aller beteiligten Fachpla­ nenden unabdingbar. Eine vertiefte Aus­ arbeitung der Planung muss bereits zum Ende der Entwurfsphase erfolgt sein. Der mit Entwurfs­abschluss erzielte Planungsstand dient als Grundlage für eine weitere, stö­ rungsfreie Projektabwicklung mit hoher Kos­ ten- und Terminsicherheit. Das führt zu einer Verschiebung von Leistungen innerhalb der gängigen Leistungsbilder der gültigen Hono­ rarordnungen und -empfehlungen. Diese Leistungsbilder basieren auf den Gesetzmä­ ßigkeiten der konventionellen Bauweise, die eine umfassende Ausarbeitung der Planung erst in der Ausführungsplanung und teilweise baubegleitend vorsieht. Die geltenden Hono­ rarordnungen bieten jedoch die Möglichkeit, auf holzbauspezifische Planungsabläufe zu rea­gieren. Eine Leistungsverschiebung ist möglich. Die Gestaltung der zu erbringenden Leistungen und des entsprechenden Zeit­ punkts ist projektspezifisch und wird bei Auf­ tragserteilung vertraglich festgelegt.

Ausführende oder Holzbauingenieure be­darf (Abb. D 1.7, S  151). Holzbaugerechtes Entwerfen erfordert Exper­ tise in der Planung. Unterschiedliche Koope­ rationsmodelle und Komplexitätsgrade von Projekten bieten jedem Architekturbüro die Möglichkeit, in die Planung von mehrge­ schossigen Holzbauten einzusteigen oder sich auf diesem Gebiet weiterzubilden. Für einen erfolgreichen Planungsprozess ist es notwendig, dass holzbauspezifische Kompe­ tenz und Erfahrung entweder im Planungs­ team vorhanden sind oder durch die frühe Einbeziehung des ausführenden Unterneh­ mens in die Planung gewährleistet werden. Für private wie auch öffentlich beauftragte Projekte gibt es für beide Strategien geeig­ nete Verfahren. Schnittstellen und Kommuni­ kation sowohl innerhalb des Planungsteams als auch mit den Ausführenden bedürfen der Präzisierung und Standardisierung. Das sich derzeit etablierende Holzbauingenieurwe­ sen, das sowohl die Tragwerksplanung als auch Lösungen für den Brandschutz und die Bauphysik umfasst, kann zukünftig die Kom­ petenzlücke zwischen Planung und Ausfüh­ rung schließen. Diese Entwicklung wird durch die fortschreitende Standardisierung der zur Verfügung stehenden Holzbaulösungen wei­ ter wesentlich bestärkt und vereinfacht.

Der wettbewerbliche Dialog Eine frühe gleichberechtigte Kooperation aller Beteiligten ist grundsätzlich auch für die öffentliche Auftragsvergabe mach­bar, näm­ lich im Rahmen des sogenannten wettbe­ werblichen Dialogs: „Beim wettbewerblichen Dialog führt der Auftraggeber, nachdem eine unbeschränkte Anzahl von Unternehmern öffentlich zur Abgabe von Teilnahmeanträ­ gen aufgefordert wurde, mit ausgewählten Bewerbern einen Dialog über alle Aspekte des Auftrags. Ziel des Dialogs ist es, eine oder mehrere den Bedürfnissen und Anfor­ derungen des Auftraggebers entsprechende Lösung oder Lösungen zu ermitteln, auf deren Grundlage oder Grundlagen die jewei­ ligen Bewerber zur Angebotsabgabe aufge­ fordert werden.” [2] Dieses Szenario bietet dem öffentlichen ­Auftraggeber die Möglichkeit der früheren Vergabe von Bauleistungen. Vorteil des wettbewerblichen Dialogs ist die koopera­ tive Lösungsentwicklung, die sich auf spe­ zifische, meist komplexe Bedürfnisse der Bauherrschaft abstimmen lässt. Allerdings ist der Verfahrensablauf sehr aufwendig und erfordert einen großen zeitlichen Aufwand für Bauherrschaft und Bieterteams. Der wettbewerbliche Dialog hat sein Einsatzge­ biet damit vor allem für komplexe Aufgaben­ stellungen, die mit einem Standardverfahren schwer erfasst werden können. Vergütung von Planungsleistungen Bei der Planung vorgefertigter Holzbauten sind Entscheidungen bis in Detailebene zu einem früheren Zeitpunkt zu treffen als bei der Planung konventioneller, baustellenorien­ tierter Bauvorhaben. Das bedeutet, Architek­ tur-, Fachingenieurbüros und auch Bauherrn

Fazit Entscheidend für den Erfolg eines Holzbau­ projekts ist es letztendlich, ein für das Pro­ jekt und den Bauherrn geeignetes Vergabeoder Kooperationsmodell zu bestimmen. Unterschiedliche Modelle sind auch im Holz­ bau anwendbar. Die Wahl hängt stark davon ab, wie komplex das Gebäude ist und wel­ chen Detailanspruch Bauherr und Architekt haben. Funktionale Ausschreibungen liefern auf Grundlage guter Leitdetails überzeu­ gende Ergebnisse bei einfachen Bauauf­ gaben, bei komplexen Bauten ist eine aus­ gereifte Werkplanung als Ausschreibungs­ grundlage ratsam, die einer frühzeitigen Einbindung von Holzbaukompetenz durch

D 1.8

Anmerkungen: [1] Kaufmann, Hermann u. a. (Hrsg.): LeanWOOD. Inno­ vative und optimierte Prozesse und Kooperationsmo­ delle für die Planung, Produktion und den Unterhalt von Gebäuden in Holzbauweise. Forschungsbericht. TU München 2018, http://go.tum.de/258299 [2] Europäisches Vergaberecht, Art. 30 Richtlinie 2014/24/EU D 1.8 Planungsphasen am Beispiel des Gymnasiums in Diedorf (DE) 2015, Architekten Hermann ­Kaufmann, Flo­rian Nagler Archi­tekten a  Konzept Tragwerksplanung b  Werkplandetail Architektur c  Ausführungsdetail Holzbauunternehmen D 1.9 Festlegungen im Planungsprozess (exempla­ risch): Die Tabelle zeigt an einem Beispiel, wel­ che Planungsbeteiligten welche Festlegungen in der jeweiligen Planungsphase treffen. Der Aus­ schnitt fokussiert dabei von der Gebäudeebene zunehmend auf einen Detailpunkt.

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PLA NUNG

Raumgeometrie Ausrichtung Gebäude Raumschichten / Raumplan Geschosshöhe Konzept Erschließung Konzept Öffnungen Baukörper

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Tragwerk Lastabtragung Systemachsen

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Brandschutz Konzept (Fluchtwege etc.) Anforderungen Bauteile

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Bauphysik Konzept Schallschutz Konzept Akustik

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Vorfertigung Konzept 1D / 2D / 3D

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Haustechnik / Energie Trassenführung Lage Haustechnikräume Konzept Lüftung Konzept Heizen / Kühlen Konzept Tageslicht / Sonnenschutz Dämmstandard ­ Gebäudehülle

Bauteile Konzept und Anforderungen Bauteile

‡ Federführung ‡ Mitwirkung ‡  ohne Beteiligung

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‡ Zulassung Produkte / 

Bauphysik

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Brandschutz

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Energie

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TGA

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Tragwerk

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Holzbau

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Vorgaben Normen und ­ Richtlinien ‡ Vorgaben Stand / Regeln ‡ der Technik

Architektur

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Ausführungsplanung Bauphysik

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Brandschutz

Bauphysik

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Energie

Brandschutz

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TGA

Energie

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Tragwerk

TGA

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Holzbau

Tragwerk

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Architektur

Holzbau

Baurecht Vorgaben Bauordnung / Satzungen Vorgaben Bebauungsplan Gebäudeklasse

Entwurfsplanung

Architektur

Vorplanung

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Bauweisen

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Stärke Decken / Wände Lage, Größe, Aufschlag Türen Lage / Höhe abgehängte Decke Außenkanten Haustechnikschächte

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‡ Dimensionierung Bauteile / ‡ Komponenten ‡

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Konstruktionsart, Material Vordimensionierung Konzept Anschlüsse

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‡ Nachweis sämtlicher Bauteile ‡ Details Anschlüsse ‡

Vordim. Leitungen Schacht Vordim. Leitungen Flurdecke Anordnung / Kreuzung Medien Übergabepunkte Beleuchtungskonzept Abstimmung Durchbrüche ‡ Konzept Brandschottung TGA Konzept Revision Trassen

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Dimensionierung Leitungen Dämmungen Leitungen Abstand Leitungen Befestigung Leitungen Produkte Schalter, Dosen, Leuchten Fußbodenheizung System Fußbodenheizung Heiz­ schleifen

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Brandschutznachweis Bauteilaufbau

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‡ Anschluss Brandschott / Decke ‡ Produkt Brandschott

Brandschott Abstände

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Schallschutznachweis Akustikmaßnahmen

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‡ Detailprüfung Schallschutz ‡ Detailprüfung Akustik

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Elementgrößen / Transport Montageablauf grob Vorfertigungsgrad

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‡ Ausbildung Elementstöße ‡ Detail Montage ‡ Vorfertigungsgrad

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Bauteile Geschossdecke Folge Funktionsschichten Höhe Bodenaufbau Festlegungen Abhangdecke Bodenbelag Elementierung

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Bodenbelag Estrich Trennlage Trittschalldämmung Schüttung System Abhangdecke Oberfläche Decke

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Bauteile Trennwand Folge Funktionsschichten Stärke Wandaufbau Wandoberfläche Elementierung

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System Vorsatzschale Oberfläche Schale Dämmung Brettsperrholz Qualität

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Bauteile Glasflurwand Teilung Wandstärke

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‡ Verglasung Stärke und Qualität ‡ Ausbildung Anschlüsse

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Bauteile Schachtwand Konstruktionsprinzip

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‡ System Vorsatzschale

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Wandstärke

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Geometrie, Material, Ober­ fläche Profile

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Oberfläche Schale ‡ ‡ Dämmung Stärke und Qualitäten ‡

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Digitalisierung im Holzbau Manfred Stieglmeier, Sandra Schuster

Die digitale Prozesskette im Holzbau

D 2.1 dreidimensionales CAM-Modell als Grundlage für den CNC-Abbund D 2.2 BIM-Modell, Bürogebäude, Stavanger (NO) 2019, Helen & Hard, SAAHA a  Fachmodell Kanäle und Lüftung b  Fachmodell Holzkonstruktion D 2.3 vorgezogener und traditioneller Planungsprozess im Holzbau – Aufwandsverlagerung und Einfluss auf die Kostenentwicklung (nach MacLeamy, ­Patrick: The Effort Curve, 2004)

Mit Beginn der industriellen Vorfertigung im Holzbau geht auch die entsprechende Digitalisierung einher. Holzbauunter­nehmen sind seit über 30 Jahren in der Lage, mit 3-D-Mo­del­len zu arbeiten und diese mit geometrischen und alphanumerischen Informationen zu hinterlegen. Der ideale digitale Prozess­ablauf im Holzbau basiert auf einer durchgängigen Organisation von Daten, beginnend mit einer bauherrngerechten Bedarfsplanung, die neben den Regeln der Kooperation und den Anforderungen an das ent­stehende Gebäude auch die langfristige Nutzung der Daten definiert. Die Datenerstellung während des gesamten Planungsprozesses beginnt mit der Vorplanung im Architekturbüro und verdichtet sich immer weiter in einem iterativen und kollaborativen Prozess von Konstruktion und Berechnung mit Fachplanenden. Im Optimalfall wird diese als abgestimmtes Datenmodell an das ausführende Holzbauunternehmen übergeben und dient am Ende der digitalen Kette zur Bewirtschaftung des Gebäudes und der Wiederverwendung von Ressourcen. Bei der Übernahme der CAD-Daten (Computer-Aided Design – computergesteuerte Planung) der Werkstattplanung in die CAM-Planung (Computer-Aided Manufac­ turing – computerunterstützte Fertigung) des Holzbauunternehmens werden neben Optimierungen hinsichtlich Verschnitt auch die firmenspezifischen Besonderheiten der dort möglichen Fertigungsprozesse berücksichtigt (Abb. D 2.5, S. 157). In den fachspezifischen CAD-Modellen der Architekten und Fachplanenden sind diese Informationen nicht enthalten. Um die geome­ trischen und alpha­numerischen Daten, die meist mit unterschiedlichen Softwareprogrammen erstellt werden, als Grundlage für die CAM-Daten zu übergeben, wurde das Schnittstellenformat IFC entwickelt. Die im Zuge der Arbeitsvorbereitung erstell-

D 2.1

ten CAM-Daten bilden die Grundlage für die Maschinenansteuerung und Werkzeugauswahl von CNC-Fräsmaschinen (Comput­ erized Numerical Control – computergestützte numerische Steuerung; siehe „Subtraktive Fertigung im Holzbauunternehmen”, S. 159f.). Fertigungsrelevante Aspekte wie Verschnitt, Materialverbrauch, statische Dimensionierungen, Elementteilungen etc. lassen sich zu diesem Zeitpunkt bewerten und optimieren. An dieser Stelle des Planungsprozesses ist die Planung final fest­ gelegt und es sollte ein „Design Freeze“ unter den Beteiligten vereinbart werden. Danach sind Ände­rungen nur noch mit hohem finanziellen Mehraufwand und zeit­ lichen Verzögerungen in der Ausführung möglich (Abb. D 2.3). Die notwendige Vorverlagerung von Planungsentscheidungen in die Vor- bzw. ­Entwurfsplanung hat der moderne Holzbau mit der BIM-Methode (Building Information Modeling – Gebäudedatenmodellierung) gemein, die einen optimierten Prozess von Planung, Ausführung und Betrieb von Gebäu­ den mithilfe einer 3-D-Software beschreibt. Dabei werden alle relevanten Gebäude­ daten digital erfasst und die Planung aller Beteiligten in einem digitalen Datenmodell vernetzt. Zudem lässt sich das Gebäude als virtuelles 3-D-Gebäudemodell geometrisch anschaulich darstellen. Vorangehen sollten zu Beginn der Kooperation verbindliche Festlegungen der Beteiligten zu Schnittstellen, Detaillierungsgrad und Verantwortlichkeiten. Wer liefert was, wann, in welcher Phase des Projekts? Der Grad der Kollaboration der am Projekt Beteiligten wird durch verschiedenen Reifegrade (BIM-Level) beschrieben. Erst ab BIM-Level 2, wenn Dateien untereinander verlinkt und Daten von anderen Projektbeteiligten inte­griert werden, kann man von einer BIM-Anwendung sprechen. Durch die modellorientierte Arbeitsweise werden, im Gegensatz zur konventionellen Planung, zu einem früheren Zeitpunkt mehr Informationen in konkreter

155

D I G I T A L I S I E R UNG IM HOLZB A U

BIM Der Begriff BIM erfährt derzeit eine inflationäre Verwendung. Festzuhalten ist, dass es sich bei BIM weder um eine Software noch um ein Werkzeug handelt. Der Begriff BIM beinhaltet ein semantisches Datenmodell, das in der Praxis aus mehreren Modellen bestehen kann, die sich über ein Referenzmodell miteinander verbinden lassen. Gleichzeitig beschreibt BIM das Management des Modells oder der Modelle im Sinne der Planung und Koordination von Daten und Informationsflüssen. Darüber hinaus steht BIM auch für den Modellierungsprozess, an dem Beteiligte und Mitwirkende aus den unterschiedlichen Disziplinen teilhaben. Der Zweck von BIM ist im Wesentlichen eine strukturierte, nahtlose, datengestützte Zusammenarbeit zwischen Auftraggebenden, Auftragnehmenden, Fachleuten und Beteiligten an einem Bauprojekt und über den Bauprozess hinaus. Der Auftraggebende ist in den Planungsprozess eingebunden. Im Rahmen der Bedarfsplanung legt er fest, welche Anforde-

D 2.2

a

b

rungen (AIA – Auftraggeber-Informationsanforderung) im Projekt enthalten sein sollen.

hervorragende Voraussetzungen in die Pla­ nungsmethode BIM einzusteigen. Das haben viele Planende bereits erkannt und diejenigen, die sich seit Langem mit dem Thema beschäftigen, sehen darin durchaus Vorteile hinsichtlich Qualitätssteigerung und Ressourceneinsparung. Herausforderungen sind technisch-wirtschaftlicher, rechtlicher aber auch planungs­kultureller Natur. Langfristig ist jedoch zu erwarten, dass das Potenzial der Planung mit der BIM-Methode im vorgefertigten Holzbau von Planenden und ausführenden Unternehmen positiv beurteilt wird.

BIM-Management Neben der Bedarfsplanung kommt dem Management des BIM-Prozesses eine zen­ trale Rolle zu, um ein effektives Zusammenwirken aller Leistungen der Projektbeteiligten zu gewährleisten. Die Voraussetzung dafür ist eine organisierte Arbeitsteilung der Akteure und eine Projektstruktur, die das Zusammenwirken der Beteiligten regelt. Innerhalb des Planungsprozesses entstehen daher neue Aufgabenfelder, wie die eines BIM-Managers. Das BIM-Management kann – bei entsprechender Ausbildung – von Architektur- und Holzbauingenieurbüros übernommen werden, da sie den gesamten Prozessablauf aus Planung und Produktion im Blick haben. Architektinnen und Architekten sind zudem die einzigen am Planungsprozess Beteiligten, die Zusammenhänge über alle Leistungsphasen und alle ausführenden Gewerke kennen. BIM in der Holzbaubranche Holz und BIM passen sehr gut zusammen – die Prozesse sind ähnlich strukturiert und damit hat der Holzbau das Potenzial eine Vor­reiterrolle bei der Digitalisierung im Bauwesen einzunehmen. Der Holzbau bietet Effekt

Darstellung gefordert. Deshalb bedarf es bei der BIM-Methode gleichermaßen wie bei der Planung vorgefertigter, moderner Holzbauprojekte einer Vorverlagerung des Planungsprozesses in frühe Planungsphasen (Abb. D 2.3), um rechtzeitig eine Grundlage für Planungsentscheidungen zu schaffen. Eventuelle Kollisionspunkte in der Planung der unterschiedlichen fachlich Beteiligten können so rechtzeitig erkannt und vermieden werden. Ein kosten- und zeitintensiver, baubegleitender Planungsprozess während der Aus­führung, wie beim konventionellen Bauen üblich, lässt sich mit der BIM-Methode verhindern. Voraussetzung für einen durchgängigen Planungs- und Produktionsprozess ist die Bereitschaft der fachlich Beteiligten zur interdisziplinären, transparenten und kooperativen Kommunikation, verbunden mit einer offenen Fehlerkultur.

Closed- oder Lonely-BIM-Modell Die meistverbreitete Anwendungsform von BIM in der Holzbauvorfertigung ist derzeit das sogenannte Closed- oder Lonely-BIMModell im eigenen Holzbauunternehmen ohne Austausch von 3-D-Daten als BIMLevel 1 (Abb. D 2.4, S. 156). Die Ausführungsplanung kann mit systemkompati­bler Software in die Werkstattplanung übertragen und als CAM-Modell entsprechend der internen Prozesse beschrieben werden. Dieses Modell wird mit möglichst vielen Informationen angereichert. Über das Zeichnen der Pläne hinaus lassen sich Kosten und Massen ermitteln, Stücklisten, Angebote und Abrechnungen erstellen sowie die Baustellenlogistik organisieren. Einige Architektur-

Einfluss auf Funktion und Kosten Kosten der Entwurfsänderung vorgezogener Planungsprozess

Konzeptphase

Vorplanung

Entwurfsplanung

traditioneller Planungsprozess

Ausführungsplanung

Ausschreibung

Ausführung

Betrieb Zeit D 2.3

156

Level 0

Level 1

Level 2

BIM tools CAD Drawings, text paper exchange

2D 3D CAD

Models, objects, collaboration

Level 3

integrated BIM ISO standards: IDM, IFC, IFD Life Cycle Management

D 2.4 BIM Levels (nach Bew-Richards BIM Maturity Model, 2008) D 2.5 digitales Datenmodell über die gesamte Lebensdauer eines Holzbaus AIA = Auftraggeber-Informationsanforderung BAP = BIM-Abwicklungsplan CDE = Common Data Enviroment (gemeinsame Datenumgebung)

Interoperable data weitere Entwicklung D 2.4

büros und Fachplanende schließen sich bei wieder­keh­render Zusammenarbeit im inte­ gralen Closed-BIM-Modell mit Arbeitsvorbereitenden und Holzbauplanenden über kompatible Software auf BIM-Level 2 zusammen. 3-D-Da­ten­modelle werden meist auf der Basis gleicher Software in den jeweiligen Datenmodellen ausgetauscht, um direkt aus der Ausfüh­rungs­planung eine für das Unternehmen verwertbare Werkstattplanung zu generieren. Die ausführungsreife Planung rückt somit im Planungsprozess vor die Ausschreibung und Vergabe. Open-BIM-Modell Für einen umfassenden integrativen Planungsprozess müssen die Daten aller an der Planung und Ausführung Beteiligten in einem frühen Stadium der Planung zusammengeführt und auf den Produktionsprozess abgestimmt werden. Architekten, Fach­ planende und am Prozess beteiligte Firmen verarbeiten entsprechend einer vorherigen Vereinbarung bezüglich der Schnittstellen und des Detaillierungsgrads (LOD – Level of Development) ihre Daten im jeweiligen 3-D-Fachmodell. Diese Fachmodelle werden mittels eines Datenaustauschformats (z. B. IFC) in einem gemeinsamen Refe­renz­ modell auf einer Datenplattform zusammengeführt, geprüft und abgestimmt und fließen in die Werkstattmodelle der Unternehmen ein. Die Vorteile aus Vorfertigung und BIM ergänzen sich so effizient. Dieser objekt­ basierte Ansatz mit einer weitgehend ge­­ meinsamen Datenplattform entspricht dem Open-BIM-Modell. Allerdings steht für die Integration der CAM-Dateien des Holzbauunternehmens in ein gemeinsames Datenmodell derzeit noch keine geeignete Software zur Verfügung. Auch Bauteilbibliotheken mit einheitlichen Standards sind bisher nicht ausreichend entwickelt und der Datenaustausch aufgrund mangeln­der Schnittstellen noch weitgehend umständ­lich. Die Informationen, die mit dem Austauschformat transportiert werden, kommen derzeit nicht

in gleicher Weise beim Empfän­ger an, wie sie der Absender eingegeben hat. Viele der Informationen, die der Datei anhängen, sind mit unterschiedlicher Software nicht lesbar. Schnittmengen Holzbauplanung – BIM Die Digitalisierung beim Bauen erfordert eine phasengerechte, unter allen Beteiligten koordinierte sorgfältige Planung. Das digitale Modell des Holzbauunternehmens mit festgelegten Zeichenstandards und eigenem Bauteilkatalog – abgestimmt auf die internen Fertigungsprozesse – entspricht den Strukturen des modellbasierten Planens. Der hohe Vorfertigungsgrad und die Automatisierung in der Produktion erfordern eine Gebäudedatenmodellierung bereits in der Praxis des Holzbauunternehmens. Die Potenziale der digitalen Holzbauplanung können zur Vereinfachung des Planungsprozesses bei­ tragen. Die beiden 3-D-Modelle des tradi­ tionellen Prozesses der Planenden und des modernen Holzbaus sind dann über ein gemeinsames Kooperations- und Prozessmodell auf BIM-Basis in Einklang zu bringen. Standardisierung der Informationsmodelle In Bezug auf die Standardisierung der ­Bauteilbibliotheken trägt die Weiterentwicklung der österreichischen Bauteilplattform dataholz.eu mit geprüften Bauteilaufbauten bei. Allerdings sind die Bauteile derzeit noch nicht BIM-fähig verfügbar. Am Ende eines Weiterentwicklungsprozesses könnte eine BIM-fähige Bauteilbibliothek stehen, die geprüfte Verwendungsnachweise als alphanumerischen Datenanhang der Bauteile bereitstellt. Verbreitung von BIM Im deutschsprachigen Raum ist – anders als in den angelsächsischen und nordischen Ländern – die Anwendung von BIM bisher nicht verpflichtend. Die Verbreitung in Architekturbüros beschränkt sich hauptsächlich auf größere Bürostrukturen, die ent­spre­chend größere Auftragsvolumen bearbeiten. Für

kleine Büros (mit bis zu neun Per­so­nen), die nach einer Strukturbefragung 2021 unter Mitgliedern der Architektenkammern [1] in Deutschland 90 % der Architekturbüros ausmachen, ist die Einführung von BIM mit hohen Investitionen und Mehraufwand bei der Projektbearbeitung sowie der Beschaffung notwendiger Fachkompetenz für das BIM-Management verbunden. Das Forschungsprojekt der TU Mün­chen „Holz & BIM” kommt zu dem Schluss, dass die Hälfte der befragten Planenden BIM derzeit vornehmlich aus den vorher erwähnten Gründen nicht nutzen [2]. Wegen der genannten Probleme beim Datenaustausch verwenden laut der Umfrage 87 % der BIM-Anwender die Daten nur intern für ein eigenes BIMModell. Die durchgängige digitale Prozesskette von der Planung bis zur Vorfertigung ist also in der Praxis noch nicht angekommen. Das integrative Arbeiten mit einer von Prozessbeginn an vereinbarten Struktur, die unter Begleitung eines BIM-Managements zu einem integrativen Planungs- und Fertigungsprozess vom Entwurf bis zur Maschinenansteuerung führt, ist das Ziel des BIMbasierten Planungsprozesses.

Mehrwert für den Holzbau Der BIM-basierte Planungsprozess umfasst nicht nur die Phasen Planung, Fertigung und Montage, sondern erstreckt sich in seiner Gesamtkonzeption im Idealfall über die ganze Lebensdauer des Gebäudes, d. h. von der Festlegung langfristiger Planungsziele über die Entwurfs- und Planungsphasen sowie das Genehmigungsverfahren bis hin zu Fertigung, Logistik und Bauprozess – und darüber hinaus schließt er auch die Nutzung und Wartung des Objekts sowie Umbau- und Änderungsmaßnahmen mit ein bis hin zum Zeitpunkt, an dem das Objekt – idealerweise am Ende seiner technischen Lebensdauer – zurückgebaut wird (Abb. D 2.5). Umfassende Datensätze, die von unter-

Nachhaltigkeitskriterien Zertifizierung

D I G I T A L I S I E R UNG IM HOLZB A U

Standort

technische Qualität ökologische Qualität ökonomische Qualität soziokulturell u. funktionale Qualität Prozess­ qualität

Qualitätsziele

Projektziele

Kosten-­ ziele

Architekt

Termin-­ ziele

TGA

formale gestalterische Ziele

Fachplaner 1

TWP

Cloud

Fachplaner 2

 Kompetenzen

CAM Design for Manufacturing

As built

Entwurf

AIA

157

BAP

Daten

Kommunikation

CDE

Standort­ qualität

Facility Management

digitaler Zwilling Umbau, ­Modernisierung

Unterhalt

Rückbau D 2.5

schiedlichen Beteiligten in den verschiedenen Phasen des Lebenszyklus eines Bauwerks bearbeitet und verwendet werden, helfen dabei, komplexe Strukturen zu aktualisieren, zu verändern, auf Stand zu halten und über viele Jahre zu verwalten. Das wird langfristig für den Holzbau einen Mehrwert bedeuten, da beispielsweise Themen wie Nachhaltigkeits- und Zertifizierungskriterien bereits von Beginn an in das Datenmodell eingepflegt werden können. Der Mehrwert eines sorgfältig geführten BIM-Modells ist eine disziplin­übergreifende Datenintegration, die im Ideal­fall die nahtlose Zusammen­arbeit einer Vielzahl von verschiedenen Fachleuten, Auf­tragnehmenden und Mitarbeitenden über meh­rere Jahrzehnte hinweg erlaubt. Dahinter steht eine der grundlegenden Intentionen von BIM, nämlich diese langfristige Zusammenarbeit zu geringeren Kosten und weniger fehleranfällig umzusetzen, als das sonst möglich wäre. Teil von BIM ist ein digitales 3-D-Modell oder ein referenzierter Satz von Modellen als Quelle für alle Zeichnungen, Pläne und Ansichten. Darüber hinaus fokussiert sich BIM im Unterschied zu anderen 3-D-Modellierungstechniken auf die Semantik, auf wichtige Informationen, die jedem Planungs­pro­ jekt hinterlegt sind. Die BIM-Modellierung basiert dabei auf einem Katalog von Elementen wie etwa Wänden, Decken, Dächern, Fenstern oder Türen und kombiniert damit die geometrischen Informationen (3-D-Darstellung der Elemente) mit alphanumerischen (beschreibenden) Eigenschaften wie Material, Feuerbeständigkeit, U-Wert, Preis oder Ökobilanz des Materials und auch ihre mögliche Beziehung zu anderen Elementen des Projekts. Notwendig für den Erfolg eines BIM-Projekts sind definierte Standards und standardisierte Schnittstellen. Das spielt insbesondere für den vorgefertigten Holzbau eine wichtige Rolle. Durch die bereits beschriebene Digitalisierung der Produktionsabläufe ist es sinnvoll und notwendig, dass neben allen Akteu-

ren auch die ausführenden Unternehmen Daten über das Modell oder die Modelle speichern, darauf zugreifen und sie bearbeiten können. BIM bedeutet also auch, eine abgestimmte Aktion von Teilen der Holzbauindustrie und den Holzbauunternehmen auf der einen Seite sowie Auftraggebenden und Behörden auf der anderen Seite, um sich auf in der Folge anwendbare gültige Standards zu einigen. Langfristiges Ziel ist es, einen kollaborativen Ansatz zu verfolgen, der Informationen und damit einen integrierten, intelligenten Ablauf in den Mittelpunkt rückt: Die frühe Bereitstellung einer BIM-Modellierung als Grundlage für rechtzeitige Validierungen und Simula­ tionen, die das Gebäude auf seine strukturellen, funktionalen, ökologischen und wirt­ schaft­lichen Stärken testen und Entwurfs­ optionen durchspielen (z. B. Lebens­zyklus­ analyse, Energiesimulationen oder Kollisi­ons­ erkennung) vereinfacht die Entscheidungsprozesse der beteiligten Akteure und macht getroffene Entscheidungen langfristig nachvollziehbar. Hier kann insbesondere der nachwachsende Rohstoff Holz seine Poten­ ziale sichtbar machen. Gleichzeitig hilft die Visualisierung der (Aus-)Wirkungen eines Gebäudes dabei, den Dialog mit den beteiligten Stakeholdern zu vereinfachen und die für den Holzbau wichtigen frühen Entscheidungen zu treffen. Eine qualitative Modellierung ermöglicht es, Faktoren der Gebäudeoptimierungen schon in der Planungsphase zu verifizieren (z. B. Simulation der Energieeffizienz) und nicht erst im Rahmen einer nachträglichen Evaluierung zu beurteilen. Eine genaue und detaillierte quantitative als auch qualitative Modellierung und damit verbunden eine konsequente Kopplung von Planung und Ausführung bis hin zur Erstellung einer zuverlässigen und vollständigen Gebäudedokumentation bietet eine solide Grundlage für den Betrieb eines Gebäudes. Dieses sogenannte As-built-Modell bildet ein Bauprojekt über die gesamte Lebenszeit

als sein „digitaler Zwilling" so ab, wie es gebaut wurde. Sämtliche Änderungen, die im Rahmen eines Umbaus oder einer Renovierung am realen Gebäude vorgenommen werden, basieren auf der Grund­lage des bestehenden Datenmodells und die­ses wird entsprechend der durchgeführten Maßnahmen weitergeführt, geändert und ergänzt. Das setzt voraus, dass Daten kontinuierlich und fehlerfrei aktualisiert und gepflegt werden. Damit ist die Grundlage für eine störungsfreie Planung bis hin zur Rückbauplanung eines Gebäudes gewährleistet.

Fazit Die Anwendung von BIM-Szenarien wird von Auftraggebern bisher kaum gefordert. Eine lückenlose digitale Wertschöpfungskette ist nicht gegeben. Standards für die umfassende Abbildung von Nachhaltigkeitsaspekten in digitalen Gebäudemodellen stehen derzeit noch nicht zur Verfügung. Die Vorfertigung im Holzbau macht aktuell eine modellorientierte Werkstattplanung notwendig, die die Grundlage für die Maschinenansteuerung darstellt. Ziel ist es, mit dem in der Planung erarbeiteten digitalen Datenmodell, ergänzt mit den produktionstechnischen Erfordernissen der Arbeitsvorbereitung, direkt in die Produktion und Montage zu gehen. Mit dem hohen Anspruch der Vorfertigung an Qualität und Präzision in Verbindung mit der langen Erfahrung in der 3-D-Modellierung ist der Holzbau „BIM-ready”. Die Betrachtung und Bewertung beispielsweise von Nachhaltigkeitsaspekten in frühen Planungsphasen bedeutet langfristig einen Mehrwert für den nachwachsenden Baustoff Holz. Anmerkungen: [1] Bundesarchitektenkammer – BAK: Berichtsjahr 2019, Sonderauswertung Bürogrößenentwicklung [2] Holz & BIM – Building Information Modeling (BIM) als Planungsmethode im modernen Holzbau – eine Standortbestimmung zur Identifizierung von Anforde­ run­gen und Hemmnissen. Schlussbericht, TU München, 08/2019

158

Produktion Wolfgang Huß

D 3.1 Werkhalle eines Holzbauunternehmens mit Elementfertigung D 3.2  Kreissägeaggregat einer Abbundmaschine D 3.3 Mehrachsarm einer CNC-Fräse D 3.4 Überblick über die Bearbeitungsautomaten der subtraktiven und additiven Fertigung im Holzbau

Die Produktionskette eines Holzbaus beginnt bei der Holzernte. Im Gegensatz zu den skandinavischen Ländern, wo der Einschlag weitgehend industrialisiert, nicht selten im Kahlschlag auch von Großflächen erfolgt, wird in Mitteleuropa mit Ausnahme der Auf­ arbeitung von Windwürfen oder anderen Kalamitätsanfällen (z. B. durch Borkenkäfer­ befall) meist kleinflächiger – im Idealfall der Plenterwälder sogar einzelbaumweise – gewirtschaftet. Dabei werden die lokale Situation wie etwa der Lichteinfall und das damit einhergehende künftige Wachstum umgebender Bäume geprüft und die Bäume zum Teil noch motormanuell gefällt und entastet. Kann der Abtransport innerhalb von Tagen oder Wochen erfolgen, ist es üblich, die gefällten Bäume auf Lagerplätzen an den Forststraßen zu sammeln und noch mit der Rinde zu Poltern (Holzstößen) aufzuschich­ ten. So behalten die Stämme den Feuchte­ gehalt zum Zeitpunkt der Fällung. Dies ist wichtig für die Konservierung der Baum­ stämme, denn nur mit Wasser gefüllte Holz­ zellen verhindern das Eindringen von Außen­ luft, die Schädlinge wie z. B. Käfer zum Überleben brauchen. Bei längerer Lager­ zeit können die Stämme auch bereits entrin­ det zur Trocknung aufgestapelt werden, wodurch sich ein Pilzbefall vermeiden lässt. Voraussetzung für die entrindete Lagerung sind gesunde, also nicht von Schädlingen oder Fäulnispilzen befallene Stämme. Ins­ besondere im Kalamitätsfall ist auch die Lebendkonservierung üblich. Dabei bleibt der liegende Baum mit einem Teil des Wur­ zelwerks verbunden. Vereinzelt kommen auch luftdichte Folienverpackungen zum Einsatz. Gibt es aufgrund von Sturmschä­ den ein Überangebot an umgestürzten Bäumen, ist gegebenenfalls eine Langzeit­ lagerung über mehrere Jahre notwendig. In diesem Fall dient auch die aufwendi­ gere Nasslagerung mit Beregnung oder Wasserlagerung der Konservierung der Baumstämme.

Rohstoffindustrie

D 3.1

Die Verarbeitung des Rohstoffs Holz erfolgt zunehmend in industriellen Großbetrieben und ist von weitgehender Automatisierung geprägt. Kleinere Sägewerke spezialisieren sich hingegen immer mehr auf ausgesuchte Sortimente und Qualitäten. Anlieferung und Sortierung des Rundhol­ zes sind die ersten Prozessschritte. Dabei werden die Stämme abgelängt und entrin­ det, auf etwaige Metalleinschlüsse detek­ tiert sowie mittels Röntgenverfahren auf Fehl­stellen hin untersucht, dreidimensio­ nal vermessen und schließlich nach den ­Kriterien Holzart, Qualität, Länge, Durch­ messer und Abholzigkeit (Änderung des Stammumfangs von Wurzel zu Krone) ­sortiert und auf entsprechenden Lager­ plätzen gestapelt. In der Sägelinie wird das Holz in Haupt- und Seitenware aufge­ trennt und die Seitenware anschließend noch nachbearbeitet. Dabei kommen ­unterschiedliche Technologien wie Zer­ spaner oder Gatter-, Band- und Kreissä­ gen – auch in Kombi­nation – zum Einsatz. Danach erfolgt ein erneuter Sortiervor­ gang nach Holzart, Dimension und Quali­ tät mit anschlie­ßender Paketierung der Schnitthölzer. Im Anschluss lässt sich das Holz in Trockenkammern innerhalb weniger Tage auf die gewünschte Einbaufeuchte trocknen. Wird besonders maßhaltiges Holz oder eine glatte Oberfläche benötigt oder sollen aus der sägerauen Ware ver­ leimte Produkte hergestellt werden, macht dies einen Hobelvorgang notwendig. Die­ ser findet bei der Leimholzproduktion in der Regel maximal 24 Stunden vor der ­Verleimung statt, da die Maßhaltigkeit der Bretter dann am höchsten ist. Anfallende Produk­tionsreste wie Rinde, Abschnitte und Späne lassen sich zu Rindenmulch bzw. Holzwerkstoffplatten oder Pellets weiter­ verarbeiten oder auch als Energielieferant für die interne Produktion (Trocknung etc.) verwenden.

PR ODUK TION

Industrielle Vorkonfektionierung von Platten Die Herstellung von Vollholzprodukten und Holzwerkstoffen erfolgt in der weiterverar­ beitenden Industrie. Holzwerkstoffplatten aus Fasern und Spänen werden ausschließ­ lich als industrielle Standardware gefertigt. Dagegen beginnt bei Brettschichtholz (BSH) und Brettsperrholz (BSP) bereits an dieser Stelle die projektspezifische Maßanfertigung: Nach den CAD-Daten der ausführenden Holzbauunternehmen lassen sich etwa groß­ formatige Brettschichtholzträger und -stüt­ zen mit Bohrungen, Fräsungen und Einbau­ teilen für die Montage maßgenau vorbereiten (siehe „Die digi­tale Prozesskette im Holz­ bau”, S. 154f.). Brettsperrholzplatten wer­ den bereits im Plattenwerk nach Kundenan­ forderung produziert, anschließend meist auch im Werk mit allen Fräsungen und Aus­ sparungen in Plattenbearbeitungszentren vorkonfek­tio­niert und oft direkt auf die Bau­ stelle geliefert, wenn etwa bei Geschossde­ cken wenig weitere Vorfertigung möglich ist. Erfolgen wesentliche Vorfertigungsschritte in der Werkhalle des Holzbauunternehmens, wie es bei Außenwandkonstruktionen häu­ fig der Fall ist, kann sich auch ein weiterer Transportweg lohnen.

D 3.2

Platten: zuschneiden, Öffnungen herstellen, fünfseitig fräsen und bohren, markieren und beschriften

Ständerwerke: fügen und fixieren (halbautomatisch / vollautomatisch)

Beplankungen: auflegen, nageln und klammern, Überstände absägen, Öffnungen und Fräsungen herstellen

Tafelbauelemente Deckenelemente Dachelemente

Vollholz KVH BSH

Holzwerkstoffe max. 120 mm Werkstoffdicke

BSP / BSH max. 480 mm Werkstoffdicke

Tafelbauelemente Deckenelemente Dachelemente

CNC-Abbund­ maschine

Plattenbearbei­ tungsautomat

Plattenbearbei­ tungszentrum

Riegelwerkstation

Multifunktionsbrücke

Kombinations-Wand-System alle oben genannten Funktionen + zusätz­ liche Funktionen: Teile auflegen und ausrich­ ten, Klebungen

Subtraktive Fertigung im Holzbauunter­nehmen Unter substraktiver Fertigung im Holzbau versteht man den Abbund und die Konfek­ tionierung von Stäben und Platten aus Holz oder Holzwerkstoffen. Während Kleinst­ betriebe händisch abbinden oder die Bear­ beitung von Holzstäben an spezialisierte Abbundzentren vergeben, verfügen mittel­ große Betriebe in aller Regel über eigene Maschinen für den Abbund von Stäben mit­ tels CNC. Diese sind in der Lage, die in der CAD-Zeichnung definierte Stabgeometrie in einen automatisierten Bearbeitungsvorgang

D 3.3 additive Fertigung Elementerstellung

subtraktive Fertigung Abbund / Konfektionierung

Stäbe: ablängen und schiften, allseitig fräsen und bohren, markieren und beschriften

159

Modular aufgebaute Portalanlage mit mobiler Bearbeitungskabine

Portalanlage mit 6-Achs-Knickarm-Robotik D 3.4

160

a

b

c

zu übersetzen und selbst­ständig die Bear­ beitungsmethode und den geeigneten Werk­ zeugkopf auszuwählen. Die Mehrachsig­ keit der Werkzeuge und die Möglichkeit, im Bearbeitungsvorgang sowohl das Werk­ stück als auch die Werkzeuge zu bewe­ gen, erlauben die Herstellung nahezu jeder denkbaren Geome­trie. Zwei Typen von CNC-Fräsmaschinen kommen für die Bear­ beitung von Stäben zum Einsatz: • Anlagen mit aneinandergereihten Einzelmo­ dulen, die je einen Werkzeugtyp wie mehr­ achsige Bohrer, Fingerfräser, Scheiben­ fräser, Schwalbenschwanzfräser, Schlitz­ geräte, Markier- und Beschriftungsgeräte etc. bereitstellen (Abb. D 3.2, S. 159). Diese Geräte sind insbesondere für Unter­ nehmen mit großem Durchsatz, wieder­ kehren­den Produktionsschritten und weit­ gehend standardisierten Kon­struktionen optimierbar. • Anlagen mit Fräsroboter, die mit einem multifunktionell einsetzbaren sechsachsig schwenkbaren Arm und einem Wechsel­ magazin mit zahlreichen Werkzeugköp­ fen ausgerüstet sind und so verschiedene Aufgaben ausführen können, erlauben maximale Flexibilität in der Produktion bei etwas längeren Bearbeitungszeiten. Diese Maschinen sind besonders für komplexe und individualisierte Aufgaben prädesti­ niert (Abb. D 3.3, S. 159).

Dies ist in Kom­bination mit anderen Bau­ arten besonders bei den Fügungen zu berücksichtigen.

gehend automatisiert aufgebracht werden. Der manuelle Einbau von Bauteilen wie Fenstern oder Raffstores erfolgt dann in ­stehender Montage. Das Absenken der ­Elemente in schmalen Gräben in der Werk­ halle ermöglicht dabei ein ergonomisches Arbeiten.

Größere Holzbauunternehmen besitzen zusätzlich auch Bearbeitungsautomaten für Holzwerk­stoffplatten, die Material bis zu einer Stärke von ca. 120 mm zuschneiden und fräsen können. Diese Maschinen arbei­ ten mit verschnittoptimierender Software und lassen sich auch mit automatischer Beschickung aus­rüsten. Durch die vollautomatisierte Bearbeitung, die Verwendung von technisch getrockne­ tem Holz und die sehr geringen tempera­ turabhängigen Querschnitts- und Längen­ ände­run­gen werden Bauteile mit maximaler Maßpräzision im Millimeterbereich gefertigt.

Additive Fertigung im Holzbauunternehmen Das additive Fügen der vorkonfektionier­ ten Stäbe und Platten zu Wand-, Deckenund Dachelementen kann technisch gese­ hen weitgehend automatisiert ablaufen. ­Insbesondere bei kleineren und mittleren Betrieben ist der Anteil an Handarbeit noch relativ hoch. Große Holzbauunternehmen und Fertighaushersteller nutzen auch hier weitgehend das Potenzial der Automatisie­ rung: Die Produktion von Tafelbauwänden be­­ginnt in der Regel mit liegenden Ele­ menten (Abb. D 3.6). Halbautomatische Riegelwerkstationen mit automatischer Beschickung, Positionierhilfen sowie auto­ matischen Schraub- und Nagelaggregaten erlauben die Montage des Ständerwerks mithilfe einer Person unter ergonomischen Arbeits­bedin­gungen. Die anschließende Beplankung der Elemente erledigen Mul­ tifunktionsbrücken weitgehend automa­ tisch: Nach Auflegen der Platten mittels Vakuumhebezeugen erfolgt die Befesti­ gung am Ständerwerk mit Klammerrobo­ tern (Abb. D 3.5 b und c). Überstehende Plattenteile werden computergesteuert abgetrennt sowie Ausschnitte für Fenster­ öffnungen oder Installationen hergestellt. Schmetterlingswendetische lassen sich mit der Por­talanlage kombinieren, erleichtern die beidseitige Bearbeitung und damit das Fertigen von geschlossenen Elementen (Abb. D 3.5 a). Alternativ findet das Wen­ den auch mithilfe einer Krananlage statt. Oft folgt nun die Installation von Leerrohren, Elektroleitungen, Lüftungskanälen bis hin zu Brandschutzklappen in die Wand- und Deckenelemente – aufgrund der hohen Pro­ jektspezifik geschieht dies in Handarbeit. Lattungen und Bekleidungen können weit­

D 3.5

Kombination von subtraktiver und additiver Fertigung Modular aufgebaute Portalanlagen mit mobi­ ler Bearbeitungskabine brechen die Grenze zwischen additiver und subtraktiver Ferti­ gung auf. Sie lassen gleichermaßen die Bearbei­tung von Tafelbau- und Brettsperr­ holzelementen wie auch von Sonderbau­ teilen zu und vereinfachen zudem die Inter­ aktion von Mensch und Maschine: Die Länge des Werk­tischs ist modular belie­ big erweiterbar und wird letztlich von den Dimensionen der Halle begrenzt. Auf tisch­ begleitenden Schienen fährt eine mobile Bearbeitungsbrücke, die über Werkzeug­ köpfe für alle subtraktiven Zuschnittarbeiten wie etwa das Abnageln oder Verschrauben von Beplankungen und das Aufbringen von Lattungen verfügt. In den Tisch integ­ rierbare Wendearme und Fördersysteme ermöglichen eine beidseitige Bear­beitung und flexible Bestückung mit unter­schied­ lichen Elementen. Zusätz­liche Module wie für das Einblasen von Dämmflocken sind ergänz­bar. Ein händisch zu bedienender Portalkran erleichtert manuelle Arbeits­ schritte. Durch den modularen Aufbau lässt sich ein an die Bedürfnisse des jeweiligen Unternehmens optimierter Automatisations­ grad erreichen. Die gesamte Fertigungs­ straße ist für die Zimmerer, mit Ausnahme der eingehausten Bearbeitungsbrücke selbst frei betretbar. So können automati­ sierte und händisch ausgeführte Arbeiten wie etwa das Auflegen des Ständerwerks relativ frei miteinander kombiniert werden. Vereinzelt kommen in Holzbauunternehmen

PR ODUK TION

161

D 3.5 Vorfertigung eines Holztafelbauelements: a integrierte Wendevorrichtung in modular auf­ gebauter Portalanlage b mobile Bearbeitungskabine einer modular aufgebauten Portalanlage c Aufnageln der Beplankung an einer Multifunk­ tionsbrücke D 3.6 Herstellen des Ständerwerks eines Holztafelbau­ elements an einer Riegelwerkstation D 3.7 Produktionsabläufe, beispielhafter Grundriss der Werkhalle eines Holzbauunternehmens D 3.6

Portalroboter mit 6-Achs-Knickarm zum Einsatz, die alle beschriebenen subtraktiven und additiven Fertigungsschritte überneh­ men können. Diese Anlagen sind zudem in der Lage, komplexe und großformatige Bauteile aus Einzelstäben automatisiert zusammenzusetzen und Verklebungen durchzuführen.

Fazit und Ausblick In den größeren Sägewerken und der ­weiterverarbeitenden Industrie wie den Brettschichtholz- und Plattenherstellern ist

durch den Grad der Digitalisierung und Automatisierung ein mit anderen Industrie­ zweigen absolut vergleichbarer Status an industrieller Effizienz erreicht. In der Produk­ tion der Bauelemente vollziehen die größe­ ren Holzbauunternehmen derzeit diesen Schritt und nehmen damit im vorgefertigten Bauen insgesamt eine Vorreiterrolle ein. Parallel dazu existiert eine stark handwerk­ lich geprägte Welt von Klein- und Kleinst­ unternehmen entlang der gesamten Wert­ schöpfungskette Holz, mittelgroße Betriebe bilden alle Schattierungen zwischen diesen Extremen ab. Es bleibt abzuwarten, inwie­ weit zukünftig die kleineren Betriebe weiter­

hin das ganze Leistungsspektrum für klei­ nere Bauvorhaben anbieten werden oder ob sich noch stärker eine Spezialisierung in die Bereiche Planung, Elementproduktion und Montage entwickeln wird. Die Schnitt­ stellen zwischen der Baustoffindustrie und den ausführenden Betrieben sind ebenfalls in Bewegung. Die Digitalisierung der Bau­ stelle befindet sich dagegen derzeit noch im Anfangsstadium, aber auch hier sind größere Entwicklungen zu erwarten.

Lager und Zuschnitt Heizung und Druckluft

Spähne CNC-Fräsautomat

Abbund

Fertigungslinie 1 Tragwerk

Dämmung

Portalkran

Material Beplankung

Fertigungslinie 2 Sonderbauteile

Absaugung

Finish

Material Fenstereinbau 1

Verladung

Flockstation (Einblasdämmung)

Wertstofftrennung

Büro Fertigungslinie 1

Sonderbauteile

Lkw-Ladestation

Fassade

Hallenkran

Paletten

Magazin

Hallenkran

Materialanlieferung CNC-Brücke

überdachtes Lager

Lager

Hebelmaschine

Lager

Fenstereinbau 2 Lagerbereich

Terrasse

Personalaufenthalt

überdachtes Lager D 3.7

162

Vorfertigung Wolfgang Huß

D 4.1

Holz und Holzwerkstoffe eignen sich wegen ihrer einfachen Bearbeitbarkeit, der Fügetechnik und vor allem aufgrund des geringen Transportgewichts der Elemente und Raummodule besonders gut zur Vorfertigung großer Bauelemente und Gebäudeteile.

Vorfertigung und Individualität

D 4.1 Vorfertigung von Raummodulen, Europäische ­Schule, Frankfurt am Main (DE) 2015, NKBAK D 4.2 Vorfertigung von Tafelbauelementen in der ­Montagehalle D 4.3 Vorfertigung von linearen Elementen (Stäbe) a Prinzipdarstellung b Bürogebäude in Augsburg (DE) 2015, ­lattkearchitekten D 4.4 Vorfertigung von flächigen Elementen a Prinzipdarstellung b Bürogebäude LifeCycle Tower (LCT ONE), Dornbirn (AT) 2012, Architekten Hermann Kaufmann D 4.5 Vorfertigung von Raummodulen a Prinzipdarstellung b Hotelanbau, Bezau (AT) 1998, Kaufmann 96

Die landläufige Vorstellung von vorgefertigten Gebäuden ist noch immer stark von der Architektur der 1960er- und vor allem der 1970er-Jahre geprägt, die durch den Einsatz von seriellen Stahlbetonfertigteilen charakterisiert war. Dieser haftet ein Image von Gestaltungsarmut, Monotonie und fugen­ betonter Starrheit an. Dem besonders in den ehemaligen sozialistischen Ländern Osteuropas weitverbreiteten sogenannten Plattenbau lag dabei jedoch eine der Vor­fertigung im modernen Holzbau völlig konträre Technologie zugrunde. Die Effizienz war in der großen Stückzahl gleicher Bauteile begründet. Fertigteilschalungen ließen sich so immer wieder verwenden und die aufwendig analog erstellten statischen Nachweise mussten nicht angepasst werden. Diese starren Schemata benötigt die moderne Holzbauvorfertigung nicht. Moderne Software kann die Abbunddaten selbst komplexer Gebäude automatisiert gene­ rieren (siehe „Planung”, S. 146ff. und „Produktion”, S. 158ff.). Beim CNC-gesteuerten Abbund ist der Fertigungsaufwand unabhängig von der Differenzierung der Werkstücke. Lediglich der Aufwand für Planung und Organisation wächst mit der Zahl der Elementvarianten. Insgesamt zeichnet sich eine Individualisierung der automatisierten Fertigung ab. In der Praxis ist eher diese große konstruktive Freiheit problematisch als die Limitierung durch die Vorfertigung. Heute besitzt jeder größere Holzbau meist noch Prototypcharakter, Aufbauten und Anschlüsse werden individuell neu entwickelt und optimiert. Diese Entwicklungen

führen zu Innovationen und qualitativ hochwertigen, jedoch stark projektbezogenen Detaillösungen. Eine stärkere Standardisierung würde die Effizienz auf mehreren Ebenen erheblich erhöhen. Konventionelle Bauweise im Vergleich Die konventionelle Bauweise erscheint im Vergleich zur industrialisierten Produktion wenig optimiert. Die Abhängigkeit von der Witterung, die komplexe Koordination vieler unabhängig beauftragter Gewerke und die per se wenig ergonomischen Arbeitsbedingungen auf der Baustelle führen zu ineffi­ zienten Abläufen. Probleme werden häufig erst auf der Baustelle realisiert und gelöst, oft verzögern späte Planungsänderungen zusätzlich den Ablauf. Mitunter entstehen durch Folgegewerke zudem Schäden an bereits fertiggestellten Leistungen. Terminpläne lassen sich häufig nicht einhalten, Zusatzkosten werden erst in der Ausführung transparent. Generell führen die vielen Arbeitsschritte vor Ort und die Einhaltung notwendiger Trocknungszeiten zu beträcht­ lichen Bauzeiten und belasten so, insbesondere im urbanen Kontext, die Nutzenden sowie die Nachbarschaft im gleichen Maße. Hier können vorgefertigte Konstruktionen aus Holz eine Alternative bieten. Tradition der Vorfertigung Das Zimmererhandwerk ist seit jeher immer auch mit Vorfertigung verbunden. Historische Block- und Fachwerkbauten erforderten zumindest die Konfektionierung von Einzelstäben in der Werkstatt. Die traditionellen Zimmermannsverbindungen sind geome­ trisch komplex und verlangen ein hohes Maß an Präzision, das sich unter wettergeschützten Werkstattbedingungen wesentlich einfacher erreichen lässt. Zudem besteht die Möglichkeit, die Organisation zu optimieren und die Verfügbarkeit auch schwerer Werkzeuge ist jederzeit gewährleistet. Der Abbund in der Werkstatt mit dem Aufreißen der Konstruktion im Maßstab 1:1, das

VOR FER TIGUNG

163

D 4.2

Fertigen, Kennzeichnen und probeweise Mon­tieren der Stäbe minimiert die Notwendigkeit von Korrekturen auf der Baustelle. In der Werkstatt lassen sich auch komplexere Detaillösungen entwickeln, und die Montage solcher Konstruktionen kann hier vorab getestet werden. Vorteile im Bauprozess Die Verlagerung von Produktionsschritten in die Werkstatt verkürzt die Montagezeit auf der Baustelle (Abb. D 4.2). Das hat für den Bauprozess von Holzgebäuden zwei positive Aspekte. Zum einen lässt sich die für den feuchteempfindlichen Baustoff Holz kritische Montagephase bis zur Fertigstellung der dichten Gebäudehülle in extrem kurzer

Zeit bewältigen und damit die Witterungs­ abhängigkeit minimieren. Eine dichte Gebäudehülle impliziert die zumindest provisorische Abdichtung von Dächern und Außenwänden sowie den dichten Einbau von ­Fassadenelementen. Das Risiko von Feuchteschäden während der Bauphase wird durch die Vorfertigung reduziert, der Aufwand für Wetterschutzmaßnahmen sinkt. Der zweite Aspekt betrifft die Gesamtbauzeit. Der Vorfertigungsgrad von Gebäudetechnik, Innenausbau und Gebäudehülle ist für eine weitere Zeiteinsparung in der Ausbauphase entscheidend. Die Verkürzung der Bauzeit hat wirtschaftliche Vorteile, die je nach Projekt unterschiedlich stark zum Tragen kommen. Im Fall von Ersatzneubau-

ten reduziert sich beispielsweise der kostenintensive Nutzungsausfall. Beim Bauen im Bestand sind so auch Maßnahmen im laufenden Betrieb möglich, die beim konventionellen Bauen in dieser Weise nicht denkbar wären. Erweiterungen und Sanierungen von Schulgebäuden können während der Ferien durchgeführt werden. Der Gesamtprozess von Planung und Ausführung verkürzt sich durch die moderne Holzbauweise in der Regel nicht, da die Planungsphase aufwendiger ist und mehr Zeit in Anspruch nimmt. Das Projekt bleibt jedoch sehr lange virtuell, die Investitionskosten für die Ausführung müssen folglich erst relativ spät getätigt und so nur über einen kürzeren Zeitraum finanziert werden.

a

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D 4.3

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D 4.5

164

Geschützte und für die Fertigung optimale Werkstattbedingungen führen zu erhöhter Ausführungsqualität und besserer Kontrolle der Prozesse. Wetterunabhängigkeit, sehr kurze Wege, ständige Verfügbarkeit des kompletten Montageteams sowie der Mate­ rialien und Werkzeuge erhöhen die Effizienz. Zudem bietet der Montagetisch im Vergleich zum Baugerüst den wesentlich ergonomischeren Arbeitsplatz. Auch die Koordination und Kontrolle von Fremdgewerken ist in der Werkhalle einfacher, und die Gefahr der Beschädigung von bereits erstellten Kon­ struktionen sinkt erheblich. Darüber hinaus begünstigt die Vorfertigung auch einen sparsameren Umgang mit Mate-

Nachteile der Vorfertigung Vorfertigung beim Bauen erfordert eine hohe Planungstiefe (siehe „Planung”, S. 146ff.) Zudem bedarf es der Bereitschaft der Planenden und des Bauherrn, alle notwendigen Entscheidungen rechtzeitig und in aller Konsequenz durchdacht zu treffen. Korrekturen vor Ort haben in der Regel erhebliche negative Auswirkungen auf Termine, Kosten und Qualität. Insbesondere bei kleineren Projekten kann die Vorfertigung auch zu

flächige Elemente 2D 2D 2D

einem Mehraufwand in der Baukonstruktion führen, der mit den Vorteilen abzuwägen ist. Beim Bauen im Bestand sind für vorgefertigte Lösungen eine umfassende Bestandsanalyse und ein detailliertes Gebäudeaufmaß erforderlich.

Vom Stab zum Raummodul Neben dem Grad der Vorfertigung unterscheidet man grundsätzlich die Dimension der Vorfertigung: Zu nennen sind hier die Vorfertigung von linearen (Stäben) und ­flächigen Elementen sowie raumhaltigen Modulen (Abb. D 4.6).

Raummodul 3D 3D 3D

Dimension der Vorfertigung horizontale Elemente Dimension Dimension Dimension derder Vorfertigung der Vorfertigung Vorfertigung horizontale horizontale horizontale Elemente Elemente Elemente

Dimension der Vorfertigung vertikale Elemente Dimension Dimension Dimension derder Vorfertigung der Vorfertigung Vorfertigung vertiakle vertiakle vertiakle Elemente Elemente Elemente

lineare Elemente (Stäbe) 1D 1D 1D

rialien: Der Verschnitt wird zum Teil com­ putergesteuert optimiert, Restmaterial lässt sich im Vergleich zur Baustellenfertigung kontrollierter sammeln und verwerten.

D 4.6

VOR FER TIGUNG

165

D 4.6 vom Stab zum Raummodul – Stufen der Vorfertigung D 4.7 Anlieferung eines Raummoduls per Lkw, Europäi­ sche Schule, Frankfurt am Main (DE) 2015, NKBAK D 4.8 Transportgrößen und resultierende Maßnahmen D 4.7

2,90 m

Flächige Elemente Flächige Elemente wie Wände, Decken und Dächer stellen den häufigsten Fall im vorgefertigten Holzbau dar (Abb. D 4.4, S. 163). Das Raster der Elemente hat zwar durchaus Einfluss auf den Entwurf und die Gestaltung, da je nach Grad der Vorfertigung und gestalterischer Absicht die Elementstöße ablesbar bleiben. Trotzdem gewährleistet auch der Einsatz von flächigen Elementen – im Vergleich zum Bauen mit Raummodulen – hohe gestalterische Freiheit und es sind alle denkbaren Raumkonstellationen herstellbar. Bei vertikalen Elementen wie Außenwänden ist der Grad einer möglichen Vorfertigung hoch (Abb. D 4.11, S. 167):

4,20 m

Fall, wenn nur kleine Einbringöffnungen wie Bestandsfenster zur Verfügung stehen. Ein Vorteil liegt im kompakten Transport, zum Teil lässt sich auch mit einfachen Hebezeugen arbeiten. Erfolgt die Montage erst auf der Baustelle, können sich durchaus kleinere Vereinfachungen von Konstruktionen ergeben. Beispielsweise entfallen bei tradi­ tionell vor Ort montierten Holzbalken­decken die Balkendoppelungen, die bei vorgefer­ tigten flächigen Elementen an den Stößen notwendig sind. Das kann bei sichtbaren Unterseiten von Bedeutung sein. Dem ge­­ genüber stehen in jedem Fall eine verlängerte Aufbauphase und ein Präzisionsverlust durch die Vor-Ort-Montage.

3,10 m

Lineare Elemente (Stäbe) Lineare Elemente, also vorkonfektionierte Stäbe, stellen die einfachste Stufe der ­Vorfertigung dar (Abb. D 4.3, S. 163). Die Abhängigkeiten zwischen Entwurf und Vorfertigung sind dabei entsprechend gering. Auch heute noch kommen vorkonfektionier­ ­te Stäbe, wie sie im traditionellen Holzbau vorherrschen, zum Einsatz. Vor allem bei Skelettbauten mit größeren Spannweiten ist es durchaus sinnvoll, einzelne Stäbe erst vor Ort zu Tragwerken zusammenzusetzen oder auch mit flächigen Elementen zu kombinieren. Bei Bestandsumbauten werden Einzelstäbe eingesetzt, wenn es die örtliche Logistik erfordert. Das ist beispielsweise der

2,55 m

3,00 m

3,50 m

4,00 m

4,20 m

4,50 m

5,50 m

Breite (B) Höhe (H) Länge (L)

B  2,55 m H  2,90 m L 13,50 m

B  3,00 m H  2,90 m L 30,00 m

B  3,50 m H  2,90 m L 12,50 m

B  4,00 m H  3,10 m L 12,50 m

B  4,20 m H  4,20 m L 12,50 m

B  4,50 m H  4,20 m L 12,50 m

B  5,50 m H  4,20 m L 12,50 m

Genehmigung

keine

Ausnahmegenehmigungen erforderlich meist Dauer­ genehmigung vorhanden

Begleitfahrzeug

Für die jeweiligen Transporte müssen separate Genehmigungen beschafft werden.

Begleitfahrzeug auf Bundesstraßen erforderlich auf Autobahnen in AT, in DE /CH teilweise

Polizei­begleitung Sonstiges

Begleitfahrzeug auf Autobahnen erforderlich, in AT doppelte Begleitung Polizeibegleitung in DE /CH

mit Polizeibegleitung Tiefladerkombinationen D 4.8

166

a

b

D 4.9

In der Regel werden geschlossene Wand­ elemente mit beidseitiger Beplankung, im Werk eingebauten Fenstern und Türelementen und zumindest der Unterkonstruktion für die Fassadenbekleidung vorgefertigt. Ein maximaler Vorfertigungsgrad, der auch die Fassadenbekleidung wie die raumseitige Sichtoberfläche beinhaltet, ist je nach Projektspezifik möglich und sinnvoll. Eine gewisse Einschränkung ergibt sich durch die Elementstöße, die wie im Fall von Brandschutzkapselungen häufig vor Ort komplettiert werden müssen. Der Grad der Vorfer­ tigung hängt auch mit der Gestaltung von Fassaden und insbesondere mit der Fugenausbildung der Elementstöße zusammen. Bei mehrgeschossigen Außenwänden mit Holzbekleidung etwa müssen aus Gründen des Brandschutzes häufig geschossweise Unterbrechungen der Hinterlüftungsebene in Form von horizontalen Stahlblechen angeordnet werden. Diese ohnehin sichtbare Fuge kann einen maximalen Vorfertigungsgrad inklusive der Fassadenbekleidung begünstigen. Die Vorfertigung von Deckenelementen erfolgt aus mehreren Gründen ohne den Fußbodenaufbau. So bilden häufig lose und damit nur nachträglich einbaubare Schüttungen einen Teil des Aufbaus. In dieser Ebene werden auch Elektro- und Heizlei­ tungen über die Elementgrenzen hinaus horizontal verzogen, was einer Vorfertigung entgegensteht. Schwimmende Estriche können nur bei nachträglichem Eintrag zu größeren zusammenwirkenden Flächen verbunden werden. Und auch gestalterisch sowie technisch unbefriedigende Fugen im Boden­ belag lassen sich durch einen nachträglichen Fußbodeneinbau vor Ort vermeiden. Raummodule Bei Raummodulen sind die Limitierungen von flächigen Elementen aufgehoben: Alle Oberflächen und Anschlüsse können raumweise komplett und in hoher Qualität vorgefertigt werden, wodurch sich die Montagezeit vor

c

D 4.10

Ort auf ein Minimum reduziert (Abb. D 4.5, S. 163). Dies gilt insbesondere für geschlossene Raummodule. Auch die Mitlieferung der Innenausstattung bis hin zur festen Möblierung ist möglich. Die Haustechnik­ installation lässt sich ebenfalls weitestgehend vormontieren, sodass die Leitungen nach dem Versetzen der Module nur noch miteinander verbunden werden müssen. Der Einsatz von Raummodulen ist eine ­Planungsentscheidung, die zu Beginn der Entwurfsphase zu treffen ist, da sie den Entwurf maßgeblich prägt. Das gilt sowohl für die Grundrissstruktur als auch für die Raumabmessungen. Das maximale Raummaß hängt von den Gegebenheiten der Transportwege zwischen Werkhalle und Baustelle ab. Der limitierende Faktor ist vor allem im Wohnungsbau die Breite der Raummodule, denn bis zu einer Länge von ca. 13,50 m und einer Höhe von ca. 3,50 m ist ein Standard-Lkw für den Transport ausreichend (Abb. D 4.7 und D 4.8, S. 165).

Fertigungsmethoden Die Verlagerung der Fertigung von der ­Baustelle in die Werkhalle ermöglicht auch die Anwendung neuer Fertigungstechno­ logien, die an die Produktion in der Werkhalle gebunden sind (siehe „Produktion”, S. 158ff.). Berufsbild des Zimmerers Die sich ändernden Produktionsmethoden beeinflussen auf mehreren Ebenen das Berufs­bild des Zimmerers und erfordern in modernen Holzbauunternehmen von den Mitarbeitern zunehmend auch andere Kompetenzen; die Anfor­derungen verschieben sich vor allem bei größeren Betrieben vom rein Handwerklichen hin zum Umgang mit computerbasierten Produktionsautomaten. Durch die Industrialisierung und Digitalisierung von Prozessen ergibt sich wie auch in anderen Branchen tendenziell ein Bedarf

sowohl an hochqualifizierten als auch an eher gering qualifizierten Mitarbeitenden. Dies steht im Kontrast zur traditionellen Berufsausbildung mit umfassend im Handwerk ausgebildeten Gesellen und Meistern. So ist auf der einen Seite digitale Kompetenz sowohl an der Schnittstelle zu den Planenden, als auch in der eigenen Werkstattplanung, Logistik und Produktion gefragt. Auf der anderen Seite schafft eine fließbandähnliche Produktion auch Einsatzmöglich­ keiten für Arbeitskräfte ohne umfängliche Gesellen- oder Meisterausbildung. Das traditionell tiefe handwerkliche, planerische und prozessuale Wissen des Holzbauunternehmers behält jedoch weiterhin seine große Wichtigkeit. So ist in modernen Holzbauunternehmen eine große Bandbreite an Kompetenzen abzu­decken. Die Vorfertigung bietet geschütztere Arbeitsbedingungen. Automatisierung, und ergonomische Mensch-Maschine-Interaktion reduzieren die physische Belastung zunehmend. Das erleichtert das Arbeiten im fortgeschrittenen Alter sowie bei körperlichen Einschränkungen. Darüber hinaus wird sich so das zukunftsträchtige Berufsfeld stärker für Frauen öffnen. Handwerk versus Industrialisierung Während der Grad und die Dimension der Vorfertigung im Holzbau einen Stand er­­ reicht haben, der weitgehend abgeschlossen erscheint, finden weiterhin sehr dynamische Entwicklungen in der Art der Vorfertigung, konkret in den Produktionsmethoden, statt. Auf der einen Seite ist in Mittel­europa die Produktion von Holzbauten durch viele kleinere und mittlere Unternehmen geprägt, sodass der handwerkliche Charakter in ­dieser innovativen Branche in absehbarer Zeit weiterhin erhalten bleiben wird. Auf der anderen Seite nimmt derzeit der Automatisierungsgrad in der Vorfertigung bei vielen Vorreiterbetrieben stark zu. In industriellem Maßstab erfolgt heute schon die Produktion von Fertighäusern im Ein- und Zweifamilien-

VOR FER TIGUNG

167

D 4.9   Klassenzimmerinnenraum mit sichtbaren Fugen zwischen den Raummodulen, Europäische Schule, Frankfurt am Main (DE) 2015, NKBAK D 4.10 Fügungsmethoden vorgefertigter Elemente und entsprechende Elementstöße a Fügung weitgehend im Elementstoß b Koppelelemente c Auflösung in mehrere Schichten D 4.11 Vorfertigungsgrade am Beispiel Außenwand­ element a geringerer Vorfertigungsgrad: offene Elemente b mittlerer Vorfertigungsgrad: geschlossene Elemente mit Fenster c hoher Vorfertigungsgrad: Elemente mit komplettem Schichtenaufbau

haussegment. Im Bereich des mehrgeschossigen Holzbaus, der sich einen stetig wachsenden Anteil am Marktgeschehen erobert, etabliert sich zurzeit schrittweise eine weitgehend automatisierte Fertigung mit hohen Anforderungen an Flexibilität und Individualisierung.

Die Vorfertigung beeinflusst die Baukon­ struktion ebenso wie etwa die statischen oder bauphysikalischen Lösungen. Das ­verdeutlicht schon das einfache Beispiel der Eck­ausbildung einer Tafelbauwand: Das Detail folgt nicht mehr nur den konstruktiven und bauphysikalischen Anforde­ rungen, sondern es muss auch berücksichtigt werden, dass zwei vorgefertigte und geschlossene Wandelemente zusammen­

zufügen sind. Noch sehr viel deutlicher wird der Einfluss der Vorfertigung beim Bauen mit Raummodulen: Die aus Boden, Decke und den beiden Wandschalen von jeweils zwei Modulen bestehenden Aufbauten werden fast gänzlich aus den Montageanforderungen heraus entwickelt. Bei der Vorfertigung gibt es grundsätzlich unterschiedliche Möglichkeiten im Entwurfsansatz. So können Planende aus der strukturierenden Einteilung in vorgefertigte Elemente die Raumstruktur, die Gestaltung von Innen- und Außenfassaden, Decken­ untersichten oder Dächern ableiten, was in der Regel einen sehr hohen Vorfertigungsgrad begünstigt. Gleichermaßen ist es jedoch auch möglich, die Gestaltung und Raumbildung weitgehend unabhängig von Elementstößen vorzunehmen und diese auf das technisch Notwendige zu beschränken, was mit einem leicht reduzierten Vorfertigungsgrad einhergehen kann. Beide Fälle

erfordern schon im frühen Entwurfsstadium ein umfassendes Wissen bezüglich des Fertigungsprozesses. Beim Fügen von flächigen Elementen in der Horizontalen sowie in der Vertikalen ist in der Detailentwicklung ein Konflikt prägend: Zum einen sollen Elemente mit möglichst beidseitig vorgefertigten Sichtoberflächen aneinandergefügt werden, zum anderen besteht aus Gründen der Statik, Bauphysik oder teilweise auch des Brandschutzes die Notwendigkeit, durchlaufende Bauteilschichten miteinander zu verbinden. Dieser Konflikt lässt sich in der Fugenausbildung selbst, durch das Einführen von nachträglich zu montierenden Koppelelementen oder das Aufteilen in mehrere vorgefertigte Elemente (z. B. Außenbekleidung, Wandelement und Innenbekleidung) lösen (Abb. D 4.10). Beim Projekt Wohnbebauung Ölzbündt in Dornbirn (Abb. D 4.12 und D 4.13, S. 168)

a

c

e

Einfluss der Vorfertigung auf Entwurf und Konstruktion

D 4.11

168

a

b

kam eine Kombination der ersten beiden Strategien zur Anwendung, um die Rahmenbauelemente mit dem kompletten Wand­ aufbau an den vorab aufgestellten Skelettstützen zu montieren: Die Elemente wurden von außen aufgeschoben und von innen verschraubt. Sie sind außen winddicht verbunden, da jedes Element an ein Holzprofil im Stoß gedrückt wird. Der im Stoß entstehende Hohlraum wurde nachträglich von oben mit Wärmedämmung gefüllt. Innen­ seitig folgte in einem letzten Schritt das Aufbringen einer Platte mit eingelegten Dichtbändern, die die luftdichte Ebene und die Dampfbremse komplettiert. Das Beispiel von zwei alternativen Elementstößen von Sanierungsfassaden in Holztafel­ bauweise in Abb. D 4.14 zeigt, wie stark Mon­­ tageablauf und Vorfertigung die Detail­aus­ bildung beeinflussen. Im Fall des sanierten Wohngebäudes in Augsburg (siehe S. 228ff.) war die Verschraubung durch das geschosshohe Element möglich, sodass eine geo­ metrische Verschränkung der Holztafelkon­ struk­tion durchgeführt werden konnte, was

auch die Wärmebrücken minimierte (Abb. D 4.14 a). Bei der Sanierung eines Wohnund Geschäftshauses in München ließ die großflächige, über das Element auskragende Metallbekleidung dies nicht zu. Als Konsequenz wurden die Elemente von oben eingefädelt, aufeinandergestellt und mit Hart­ holzdübeln untereinander verbunden (Abb. D 4.14 b). Diese Konstruktion war mit dem Einheben der Elemente fertiggestellt, eine stirnseitige Befestigung nicht notwendig.

D 4.12

Kombination verschiedener Vorfertigungsstufen Wie in der gleichzeitigen Verwendung unterschiedlicher Holzbauweisen selbst liegt auch in der Kombination verschiedener Vorfertigungsstufen Potenzial, das bislang noch wenig ausgeschöpft wird. Die Raummodulbauweise ist eine geeignete Methode für kleinere, hochinstallierte oder komplex ausgestattete Räume wie Küchen, Sanitärräume und auch Erschließungskerne. Flächige oder stabförmige Elemente dagegen erweisen sich für weitspannende, flexible und offene

D 4.13

Raumstrukturen als prädestiniert. In einer intelligenten Kombination der Systeme sind extrem schnell zu montierende Gebäude mit hoher Flexibilität sowie maximalem Vorfertigungsgrad denkbar. Als weitere Anwendung ließe sich das im Wohnungsbau zen­ trale Problem der Badsanierung durch außen liegende austauschbare Zellen elegant lösen. Auch bei Aufstockungen und horizontalen Erwei­terungen im laufenden Betrieb liegt großes Potenzial in der Kom­ bination von raumhaltigen und flächigen Elementen. Hybride Bauweisen In der Kombination von Holz mit anderen Baumaterialien, vorrangig Beton und Stahlbeton, sind weitere Entwicklungen möglich und wahrscheinlich. Auf der Ebene der hybriden Bauteile wie der Holz-Beton-Verbunddecke liegen bereits Lösungen vor, die einen gemeinsamen Vorfertigungsprozess für beide Materialien vorsehen. Es gibt jedoch auch Konstruktionen, die ein intelligentes Fügen von nach Material getrennt vorgefertigten Elementen auf der Baustelle ermöglichen (siehe „Holz-Beton-Verbund­ decke”, S. 70f.) und so auf die vorhandenen, firmenspezifischen Möglichkeiten der Handwerksbetriebe bzw. Gewerke reagieren. Das Zusammenspiel der Gewerke bei der Montage ist bislang wenig erprobt. Gebäudeteile aus mineralischen Materialien wie Brandwände oder aussteifende Erschließungskerne werden in aller Regel unabhängig vom Holzbau erstellt, selbst wenn vorge­fertigte Stahlbetonelemente zur Anwendung kommen. Dies verlangsamt den Bauprozess erheblich, während sich der Auf­wand für Gerüste erhöht. Die Ursache des mangelnden Zusammenspiels liegt weniger in baukonstruktiven Hindernissen begründet, sondern vielmehr in der derzeit üblichen Gewerketrennung in je eine ausführende Firma für die Betonkonstruktion und den Holzbau sowie der daraus resultierenden Frage der Baustellenorganisation

VOR FER TIGUNG

169

D 4.12 Wohnanlage Ölzbündt, Dornbirn (AT) 1997, ­Architekten Hermann Kaufmann, Christian Lenz a vorgefertigtes Fassadenelement auf der ­Baustelle b hoher Vorfertigungsgrad, Grundriss Element­ stoß Außenwand, Maßstab 1:20 D 4.13 Ablesbarkeit der Vorfertigung im Fassadenbild, Wohnanlage, Dornbirn (AT) 1997, Architekten Hermann Kaufmann, Christian Lenz D 4.14 vorgefertigte Modernisierungsfassaden, Vertikalschnitte Elementstoß a Bekleidung lässt stirnseitiges Schrauben zu, Sanierung eines Wohngebäudes, Augsburg (DE) 2012, lattkearchitekten b Bekleidung lässt stirnseitiges Schrauben nicht zu, Sanierung eines Wohn- und Geschäftshauses, München (DE) 2016, Braun Krötsch Architekten D 4.15 Typologie Raummodule: Verhältnis Raum – Modul

(z. B. hinsichtlich Kranbelegung). In Mittel­ europa zeichnet sich derzeit die Tendenz ab, dass große, als Generalunternehmer auftretende Baufirmen mit Holzbauunternehmen fusionieren, um sich einen Anteil am Zukunftsmarkt Holzbau zu sichern. So werden möglicherweise verstärkt Unternehmen entstehen, die hybride Bauweisen mit einer organisatorisch entsprechenden Firmenstruktur hinterlegen, wodurch sich der Bauablauf hybrider Gebäude erheblich beschleunigen wird.

Maximale Vorfertigung: Die Raummodulbauweise Raummodule in Holzbauweise werden in Deutschland seit den 1970er-Jahren rea­ lisiert. Zunächst nur in eingeschossigen Gebäuden eingesetzt, entstanden mehrgeschossige Raummodulbauten aus Holz seit den 1990er-Jahren vor allem in Vorarlberg und der Schweiz. Die maximale Vorfertigung wurde bei frühen Projekten genutzt, um etwa Hotelbauten mit minimalen Ausfallzeiten aufzustocken (z. B. Hotel Fetz im Skigebiet am Bödele von Leopold Kaufmann, 1997). Der Bau des fünfgeschossigen Hotel Ammerwald bei Reutte 2009 markiert einen Meilenstein in der Entwicklung der Raummodulbauweise mit Holz und stellte mit 96 Modulen eine neue Dimension dar. Ab den 2010er-Jahren entstehen international Bauten an und über der Hochhausgrenze. Aktuell wächst der Marktanteil von Raummodulbauten in Holzbauweise, sodass diese mittlerweile einen festen Platz im Repertoire des Holzbaus einnimmt. Entwurf und Typologie Die Raummodulbauweise hat erheblichen Einfluss auf die Logik des Raumgefüges (Abb. D 4.15). Der Transport und die Lastabtragung sind dabei die am stärksten limitierenden Faktoren. Den klassischen Anwen­ dungsfall von Raummodulen stellen Bau­ aufgaben mit kleinen, abgeschlossenen und

a

b

wiederkehrenden Nutzungseinheiten wie Wohn- und Pflegeheime oder Hotels dar. Ein Vorfertigungsgrad von 100 % ist hier möglich. Die Module werden im Idealfall mit kompletter Möblierung und abgeschlossener Tür auf die Baustelle geliefert und erst zur Abnahme wieder geöffnet. Über diese klassische Anwendung hinaus gibt es die Tendenz, die Transportgrößen maximal auszunutzen und ganze Apartments in einem Raummodul zu organisieren. Größere Wohnungen lassen sich aus mehreren Raummodulen zusammensetzen. Insbesondere im Schulbau werden große Räume wie Klassenzimmer meist aus drei gut transpor-

tierbaren Raummodulen zusammengefügt (Abb. D 4.9, S. 166). Bei diesen offenen Raum­modulen ist der Vorfertigungsgrad etwas geringer, der Bodenaufbau muss oft vor Ort eingebracht werden. Den strukturell betrachtet häufigsten Anwen­ dungsfall bilden stringent übereinander­ gestapelte, primär lastabtragende Raum­­ module (Abb. D 4.17, S. 170). Es gibt jedoch auch lediglich selbst­tragende, eingestellte Raummodule. Darüber hinaus sind ebenfalls Kombinationen möglich: Beim Wohnhochhaus Treet im norwegischen Bergen, dem zur Bauzeit 2015 weltweit höchsten Holzbau, wurden jeweils vier Geschosse

Modul für ein komplettes Apartment

D 4.14

z. B. Büroraum aus zwei offenen Modulen gebildet

Modul mit inkludierter Nasszelle

z. B. Klassenzimmer aus mehreren Modulen gebildet

Modul = Raum D 4.15

170

D 4.16 Nocken zur Übertragung von Aussteifungs­ lasten im unteren Modul D 4.17 Typologie Tragwerkshierarchie D 4.18 Varianten von Raummodulen, Vertikalschnitte ­Modulstoß, Maßstab 1:20 a Hybridbauweise mit nach oben offenen Raummodulen, Studierendenwohnheim, ­Heidelberg (DE) 2013, LiWood AG b schlanke Konstruktion dank geringer Spannweiten der BSP-Decken, Europäische Schule, Frankfurt am Main (DE) 2015, NKBAK c Die massive BSP-Decke bildet auch den ­Gehbelag, Körperschallentkoppelung nur ­zwischen den Elementen. Hotel Ammerwald bei Reutte (AT) 2009, Oskar Leo Kaufmann, Albert Rüf D 4.19 Rohbaufertigung von Raummodulen aus Brettsperrholz D 4.16

von Raummodulen insgesamt dreimal ­über­einandergestapelt und in ein großmaßstäbliches Leimholz-Exoskelett eingestellt (Abb. A 1.12, S. 11). So können die hohen Windlasten abgetragen werden. Eine typische Kombination von flächigen und drei­ dimensionalen Elementen besteht im Einhängen der Decken etwa von Mittelfluren zwischen Raummodulen.

Holzbaukonstruktion Aus konstruktiver Sicht ist der Unterschied lastabtragende Raummodule selbsttragende, eingestellte Raummodule zwischen geschlossenen und offenen Raum­ lastabtragende Raummodule modulen erheblich: Bei geschlossenen a Modulen findet die Lastabtragung in aller Regel über die Modullängsseiten statt, die Decke spannt also in der kurzen Richtung. Das geschlossene Modul ist in sich ein statisch stabiles System aus sechs Scheiben. Entfällt mehr als eine Scheibe, wie dies etwa bei einem mittleren Modul eines aus drei Modulen gebildeten Klassenzimmers der Fall ist, muss das Modul zumindest für TransportKombination: und Montage temporär zusätzlich sekundär tragende Raummodule ausgesteift und im eingebauten Zustand in Primärstruktur eingestellt selbsttragende, eingestellte Raummodule dann entsprechend in das Gesamtsystem eingebunden werden. Dies erfordert ein Dreselbsttragende, eingestellte Raummodule stabtragende Raummodule selbsttragende, eingestellte hen Raummodule der Deckenkonstruktion, sodass die b Decke über die lange Seite spannt, oder Unterzüge ersetzen die lastabtragende Funktion der Längswände (Abb. D 4.9, S. 166). Für die Konstruktion von Raummodulen steht die gesamte Klaviatur des Holzbaus zur Verfügung. Besonders häufig sind Brettsperrholzkonstruktionen und Holztafelbauweise. Dies hat neben konstruktiven Erwägungen auch viel mit der Firmen­spezifik zu tun: Kombination: sekundär tragende Raummodule Unternehmen, die ohnehin hochgradig autoin Primärstruktur eingestellt matisiert Holztafelbauelemente produzieren, Kombination: fertigen auch Raum­module aus diesen Elesekundär tragende Raummodule in Primärstruktur eingestellt menten, um die Wertschöpfung im Betrieb 2D trägt 3D: 3D trägt 2D: eingestellte Raummodule in flächig Raummodule mit eingehängten zu maximieren. Andere Firmen nutzen die aufgebauter Gebäudestruktur Deckenscheiben Vorleistung von Brettsperrholzplattenwerken und beziehen bereits fertig vorkonfektioKombination: nierte Brettsperrholzelemente. So ist kaum sekundär tragende Raummodule Abbund im Betrieb notwendig, ein aufwendiin Primärstruktur eingestellt ger Maschinenpark damit nicht erforderlich. c

D 4.17

Darüber hinaus kommen auch Hybridkon­ struktionen zum Einsatz: Filigrane Stahlbetonfertigteile für die Böden stellen eine wirtschaftlich wie auch bauphysikalisch interessante Variante dar (Abb. D 4.18 a). Um die Gebäudeaussteifung zu gewährleisten, werden die Module oft an Erschließungs­ kerne aus Stahlbeton angeschlossen. Die einfachste Variante besteht darin, die Module gleichsam zwischen zwei Kerne „zu klem­ men”, da so nur horizontale Druckkräfte zu übertragen sind, was die Verbindung erheblich vereinfacht. Alternativ lassen sich auch die Modulwände selbst zur Gebäudeaussteifung heranziehen oder durch zusätzliche Maßnahmen ertüchtigen. Bestehen Schallschutzanforderungen, so werden Raummodule durch elastische Lager sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen entkoppelt miteinander verbunden. Neben dem Zielkonflikt von Kraftübertragung und Schallschutzentkoppelung ist bei der Montage die geometrisch exakte Positionierung der übereinanderliegenden Module zu gewährleisten. Dies wird beispielsweise durch Nocken und Taschen oder konische Stäbe gelöst, die eine Selbstpositionierung bewirken (Abb. D 4.16). Schichten – Hülle – Technik Die Doppelschaligkeit der Wände und Decken ermöglicht einen effektiven Schallschutz. Auch beim Brandschutz ist die Dopplung von Vorteil: Trennt die Modulwand gleichzeitig verschiedene Nutzungseinheiten voneinander, so kann davon ausgegangen werden, dass Brandbelastung gleichzeitig nur auf einer Wandseite auftritt. Auf der dem Brand zugewandten Seite ­werden Öffnungen etwa für Steckdosen im Brettsperrholz um einige Zentimeter ausbrennen. Dies führt in aller Regel aber nicht zum Kollaps der Wandscheibe, die Trag­ fähigkeit (R) bleibt über die Feuerwiderstandsdauer erhalten. Die Rauchdichtigkeit und Hitzeabschottung (EI) kann die dem Brand abgewandte Modulwand überneh-

30,6 cmcm 30,6 30,6 cm

171

28 cm 28 cm 28 cm

32,5 cm 32,5 cm 32,5 cm

28 cm 28 cm 28 cm

VOR FER TIGUNG

23cm cmcm 23 23

26,8 cmcm 26,8 26,8 cm

a

b

c

men. Bei der Deckenkonstruktion ist es brandschutztechnisch von Vorteil, wenn die Moduldecke nicht zur Gebäudeaussteifung beiträgt. Dann ist sie nicht Teil der Tragstruk­ tur, muss also im Brandfall nicht geschützt werden, sondern kann im Brandfall ihrerseits den dar­über­liegenden Modulboden schützen. Bei der Fassadenkonstruktion muss auch im Modulstoß die Kontinuität der Bauteilschichten gewährleistet sein: Während bei geschlossenen Einheiten jeweils die vorgefertigten Modulwände die luftdichte Schicht ausbilden, erfolgt das Schließen von Wärmedämmung, Winddichtung und Fassadenbekleidung nach der Modulmontage. Wenn die Fassadenbekleidung bereits mit vorgefertigt wird, muss sie am Modulstoß nachträglich ergänzt werden. Je nach Art der Fassadenbekleidung bleibt dieser Stoß in der Fassadengestaltung sichtbar oder lässt sich kaschieren. Raummodule werden häufig auf einem massiven Sockelgeschoss montiert, wenn die Raumstruktur des Erdgeschosses von der Modulstruktur abweicht. Das ist beispielsweise bei Hotelbauten der Fall, da in der Regel Lobby, Restaurant etc. offene Raumzusammenhänge erfordern. Bei einer reinen Raummodulbauweise dagegen kann das Fundament – insbesondere bei perma­nen­ ten Gebäuden – als flächige Bodenplatte aus (Stahl)Beton ausgeführt werden. Das hat den Vorteil, dass die erdge­schossigen Module nicht vom Regelmodul abweichen müssen. Es bietet sich an, das Fundament zeitgleich mit der Vorfertigung der Module auszuführen. Bei temporären Gebäuden ­hingegen ist eine linien- oder punktförmige Fundamentierung naheliegend. Die Module sind dann unterseitig hinterlüftet. Die Fügung der kontinuierlich durchlaufenden Schichten der Wärmedämmung und der Winddichtung ist besonders sorgfältig zu planen, da der Montagezugriff – verglichen mit der frei zugänglichen Fassadenmontage – erheblich erschwert ist.

Flachdachaufbauten werden in der Regel vor Ort ergänzt. Es besteht auch die Möglichkeit, Steildachkonstruktionen aufzusetzen oder aber die Dachmodule schon entsprechend mit Schrägdach auszubilden. Die für Bauablauf und Maximierung der Vorfertigung beste Trassenführungen besteht bei typischen Modulbauten darin, die Installation innerhalb des Moduls komplett fertigzustellen und verbindende Schächte und Trassen außerhalb des Moduls, etwa im Flurbereich, nachträglich vor Ort zu ergänzen. So müssen die Module weder zur Fertigstellung noch zur Wartung betreten werden. Außerhalb des Moduls liegende Leitungen können auch von nicht an der Vorfertigung beteiligten Sanitärfirmen auf der Baustelle komplettiert werden.

Tag sehr schnell. Ausbau und Rest­arbeiten auf der Baustelle sind auf ein Minimum reduziert. Neben den zeitlichen Vorteilen erlaubt es diese Vorgehensweise auch, dass ausführende Firmen die Kon­struktion noch mit optimieren können, ohne den Prozessablauf zu beeinträchtigen.

Prozess Die Fertigung von Raummodulen in Holzbauweise erfolgt in der Regel durch Teams aus mittelständischen Betrieben unter Führung des Holzbauunternehmens (Abb. D 4.1, S. 162 und D 4.19). Für die Modulproduktion sind im Wesentlichen entsprechende Raumkapazitäten und Förderanlagen in der Werkhalle erforderlich. Die Projektlaufzeit eines Raummodulgebäudes ist gegenüber einem flächig vorgefer­ tigten Holzbau oder einem konventionellen Massivbau erheblich kürzer. Im Entwurf kann nicht zwingend mit einer Zeitersparnis gerechnet werden, jedoch in folgenden Projektphasen. Denn bei Raummodulgebäuden erfolgt die Vergabe fast immer nach der Entwurfsplanung auf Grund­lage einer funktio­ nalen Ausschreibung, die wesentlich weniger Planungsvorlauf als eine detaillierte Leistungsbeschreibung erfordert. Die ausführende Firma ist dann bereits in die Ausführungsplanung eingebunden und in der Regel in der Lage, diese sehr effektiv und entsprechend schnell umzusetzen. Die Vorfertigung der Module erfolgt parallel mit den Vorbereitungsmaßnahmen auf der Baustelle. Die Montage ist mit 10 – 20 Modulen pro Kran /

D 4.18

Wann ist die Raummodulbauweise sinnvoll? Notwendige Grundvoraussetzungen für die Raummodulbauweise bestehen in der prinzipiellen Eignung des Projekts für den Holzbau, einem sinnvoll in Raummodule umsetzbaren Raumprogramm, geradliniger Last­ abtragung und der Offenheit aller Beteiligter für diese Bauweise. Begünstigende Rahmenbedingungen sind darüber hinaus hohe Anforderungen an die ökologische Qualität, der Wunsch nach sichtbaren Holzoberflächen, Stückzahlen gleicher Module von mehr als 10 –15, die Entsprechung von Nutzungseinheit und Raummodul, ein hoher Installationsgrad innerhalb der Module und das Verlangen nach Kostensicherheit. Für Raummodulbauten prädestiniert sind Gebäude, bei denen zusätzlich ein temporärer Charakter gegeben und/oder Wiederverwendbarkeit gefordert ist und die Priorität auf einer kurzen Bauzeit, einer emissionsarmen Baustelle und hoher Ausführungsqualität liegt.

D 4.19

172

Lösungen für Gebäudemodernisierung und Bestandserweiterung Frank Lattke

D 5.1

D 5.1 Montage Fassadenelement, Wohnanlagen­ sanierung Grüntenstraße, Augsburg (DE) 2012, lattkearchitekten D 5.2 parametrisches Gebäudemodell auf Basis eines digitalen Aufmaßes, Wohnanlage Grüntenstraße D 5.3 Vergleich der Aufmaßmethoden D 5.4 Aufstockung Flachgasse, Wien (AT) 2007, Dietrich /Untertrifaller Architekten

Ein Großteil des heutigen Gebäudebestands in Deutschland ist in die Jahre gekommen: Bauteile haben das Ende der Lebenszeit erreicht, der Betrieb erweist sich als energe­ tisch unzulänglich und entspricht oft nicht mehr den gegenwärtigen Nutzunganforde­ rungen an Barrierefreiheit und Komfort. Dar­ über hinaus wird in manchen urbanen Bal­ lungszentren bezahlbarer Wohn­raum und Baufläche knapp. Die Moder­nisierung, das Weiterbauen und Aufstocken bestehender Bausubstanz gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. Die umfassende Modernisie­ rung von Hülle und Haustechnik sowie eine funktionale Raumänderung bis hin zur Bar­ rierefreiheit stellen wichtige Bauaufgaben der Gegenwart dar. Es sind gerade die groß­ volumigen Gebäude wie Schul-, Büro- oder Wohnbauten, die im laufenden Betrieb umge­ baut und modernisiert werden, weil keine Ausweichmöglichkeiten in ausreichender Größe zur Verfügung stehen oder eine wirt­ schaftlich sinnvolle Alternative darstellen. Hier sind Konzepte und Methoden gefragt, die schnell, präzise und möglichst störungs­ arm umgesetzt werden können. Dabei geht es um dauerhafte, wirtschaftli­ che und ökologische Lösungen, die im bes­ ten Fall aus dem bestehenden Bauwerk ein zukunftsgerechtes Gebäude machen – ener­ gieeffizient, CO2-neutral und mit einer Nut­ zungsstruktur, die den heutigen Ansprüchen angepasst ist. Gleichzeitig kann der Charme baukulturell prägender Gebäude und Quar­ tiere in der Wandlung bewahrt werden. Das Weiterbauen schafft aber auch die Möglich­ keiten der Neugestaltung und Aufwertung der Architektur. Vor allem aber liegt im Erhalt bestehender Bausub­stanz mit der darin gespeicherten Primärenergie im Gegensatz zu einem Ab­­ bruch und der Entsorgung von Baumate­ rialien ein großes ökologisches Potenzial. Der Einsatz von Bauprodukten aus nach­ wachsenden Rohstoffen reduziert zusätzlich die Umweltbelastung. Holz und holzbasier­ ten Baustoffen kommt daher für das Bauen

im Bestand eine wichtige ökologische Bedeu­tung zu [1]. Der bauliche Eingriff einer umfassenden Modernisierung bedeutet neben der Erfül­ lung der ökonomischen, baurechtlichen und kon­struktiven Anforderungen wie Wärme-, Brand- und Schallschutz sowie Stand- und Erdbebensicherheit stets eine Veränderung des Erscheinungsbild eines Gebäudes. Das bietet die Chance, die innen- oder außenräumliche Situation architektonisch und gestal­terisch aufzuwerten und die ­Bauwerksstruktur durch konstruktive Ver­ änderungen zu verbessern. Der Bestand kann durch eine neue Hülle, gegebenen­ falls in Kombination mit einer Aufstockung, überformt werden und dadurch einen ganz neuen architektonischen Ausdruck erhalten. Der Gestaltung sind dabei kaum Grenzen gesetzt. Gerade in der Gebäudemodernisierung ent­ faltet die Holzbauweise ihr gestalterisches Potenzial. Bewährte Wandaufbauten können ­verputzt oder mit einer breiten Palette an Fassadenwerkstoffen bekleidet werden, denen man den hölzernen Charakter nicht ansehen muss. Technisch bietet das gerin­ gere Konstruk­tionsgewicht der Holzbau­ weise im Vergleich zu Stahlbeton- oder Mauerwerkskonstruk­tionen viele Vorteile. Vorgefertigte Holztafelbauelemente oder Raummodule eignen sich für die Fassaden­ ertüchtigung, den Ersatz oder die Ergän­ zung einzelner Bauteile bis hin zu räumli­ chen Erweiterungen als Anbau oder Auf­ stockung (Abb. D 5.4). Dafür kann man auf konstruktiv erprobte, holzbauspezifi­ sche Lösungen aus dem Neubaubereich zurückgreifen. Mithilfe der weitverbreiteten CNC-Produk­tions­technologie (Compute­ rized Numerical Control – rechner­gestützte nume­rische Steuerung) werden selbst kom­ plexe, drei­dimen­sional an den Bestand angepasste, vorge­fertigte sowie hochwär­ megedämmte Bauteile für die Tafel- oder Raummodulbauweise seriell hergestellt (Abb. D 5.2).

L Ö S U N G E N F Ü R G E B Ä U D E ­M O D E R N I S I E R U N G U N D B E S T A N DSER WEITER UNG

Tachymetrie geometrische Übereinstimmung

173

Fotogrammetrie

3-D-Laserscanning

++

+

++

Detailgenauigkeit

+

++

+

Vollständigkeit Modell

™

+

++

Störungen durch äußere Einflüsse

™­1)

+

    ™­1)

Integration Innenraum

++

+

++

Analysemöglichkeiten

+

+

++

++ sehr gut   + akzeptabel   ™ lückenhaft oder fehleranfällig 1)  Abwertung aufgrund von Anfälligkeit gegen Vibrationen sowie verschatteter Fassadenbereiche D 5.2

Der hohe Vorfertigungsgrad und der daraus resultierende schnelle Bauprozess mit einer präzisen Planung und Logistik vermindert gerade im städtischen Umfeld unnötige Belästigungen durch den Baustellenbetrieb. Gängige Transport- und Hebetechniken erlauben selbst bei beengten Situationen im Gebäudebestand eine präzise Montage großformatig vorgefer­tigter Wandelemente oder Raummodule. Die erhöhte Mon­tage­ geschwindigkeit sorgt auch für einen bes­ seren Schutz des Gebäudes vor Durch­ nässung durch Niederschlag während der Bauphase. Dadurch reduziert sich das Scha­ denspotenzial durch Witterungseinflüsse. Bestandserfassung Soll ein Gebäude modernisiert und /oder aufgestockt werden, ist eine gründliche Bauwerksanalyse durch die Architekten und Fachplanung unumgänglich, um die Anfor­ derungen be­züglich Baurecht, Brandschutz, Tragwerk, Schad­stoffmanagement, Nutzung und technischer Gebäudeausrüstung zu erfassen. Je mehr W ­ issen über die Gebäudeund Tragstruktur sowie die verbauten Bau­ materialien gesammelt werden kann, desto besser können Lösungen in der Planungs­ phase gefunden und aufeinander abge­ stimmt werden. Die Untersuchung sollte sich dabei nicht auf die Oberfläche beschränken, sondern durch die Öffnung /das Aufbohren von Bauteilen auch in die Tiefe gehen. In einer holzbaugerechten Planung gilt es, neben den architektonischen Überlegun­ gen, einer umfassenden Gebäudeanalyse und den baurechtlichen Rahmenbedin­ gungen auch die Größe und Geometrie der Bauelemente, deren Transportlogistik und die Montagebe­dingungen zu berücksichti­ gen. Die statischen und kon­struktiven Eigen­ schaften des bestehenden Bauwerks sind dabei maßgebend für den richtigen An­­ schluss der neuen Bauteile, damit insbeson­ dere die Anforderungen an den baulichen Brandschutz, Luftdichtheit und Schallschutz sichergestellt werden können. Bewährte

D 5.3

Fugen- und Anschlussdetails aus dem Neu­ baubereich gewährleisten die Einhaltung der kon­struktiven und bauphysikalischen Anforderungen an die Holzbaukonstruktion. Eine hohlraumfreie Ausführung der Bauteile und Anschlüsse ist dabei wichtig, um unkon­ trollierbare Konvektion und Brandweiter­ leitung in der Konstruktion zu verhindern. Die exakte Erfassung der Geometrie des Be­standsgebäudes bildet die Grundlage für die Planung der vorgefertigten neuen Gebäudehülle. Der Anschluss an den Be­­ standsbau erfordert die Berücksichtigung angemes­se­ner Toleranzen, um Uneben­ heiten und Abwei­chungen der Konstruktion auffangen zu können. Wie eine Schablone soll das Neue auf das Alte passen. Dabei gilt es zu beachten: Je höher der Vorferti­ gungsgrad der Bauteile, desto geringer sind die Montagetoleranzen. Die Detaillie­ rung im Grundriss und Schnitt auf Basis von Bestandsplänen oder einem groben Aufmaß

reicht oft für die Entwurfs- und Ausführungs­ planung der Architektur aus. Das exakte, digitale Aufmaß liegt idealerweise als Leis­ tung bei der ausführenden Baufirma oder Zimmerei, die dieses im Rahmen ihrer Pro­ duktionsplanung erstellt. Damit trägt das Unternehmen die Verantwortung für die spä­ tere Maßhaltigkeit der Bauteile. Die berührungslose Vermessung (z. B. Foto­ grammetrie, Tachymetrie oder 3-D-Laser­ scan) liefert ein dreidimensionales, digita­ les Gebäudemodell, das die Basis für die Werkstattplanung im CAD bildet. Die Defi­ nition aller zu messenden und dokumentie­ renden Punkte am Gebäude und die ge­­ meinsame Interpretation der Ergebnisse im Planungsteam stellen den wichtigsten Teil der Vorbereitung dar. Das präzise Aufmaß umfasst insbesondere die Gebäudekanten, die Fensteröffnungen mit der Lage der inne­ ren und äußeren Laibungen sowie Gebäu­ devor- und -rücksprünge. Aus den ermittel­

D 5.4

174

D 5.5

ten Rohdaten, die dann in 3-D-Punktwolken oder 3-D-Linien übertragen werden, wird ein digitales Modell des Istzustands des Bau­ werks generiert. Erfolgt die weitere Planung auf Basis eines BIM-Prozesses (Building Information Modeling – Gebäudedatenmo­ dellierung), sind im Vorfeld die Anforderun­ gen an die Modellstruktur, die zu erfassen­ den zusätzlichen Bauteil­informationen und die Zuständigkeit bei Planung und Bau­ ausführung zwischen den Beteiligten fest­ zulegen. Die Wahl der Methode hängt vom gewünschten Ergebnis und den techni­ schen Möglichkeiten der unterschiedlichen Aufmaßmethoden ab (Abb. D 5.3, S. 173).

Aufstockung Der Gebäudebestand weist in den meisten Fällen eine ausreichende statische Last­ reserve auf, um eine oder mehrere Ebenen baulich zu ergänzen. Eine Aufstockung ist

oft eine wirtschaftlich interessante Mög­ lichkeit, um über den Gewinn attraktiver Nutzfläche die Baumaßnahme zu finanzie­ ren. Für den Ausbau oder Ersatz vorhan­ dener Dachgeschosse bzw. für eine Auf­ stockung um ein oder mehrere Stockwerke bietet der Holz­bau die Vorteile einer leich­ ten, vorgefertigten und schnellen Bauweise (Abb. D 5.6). Die Be­­einträchtigung der dar­ unterliegenden Etagen lässt sich in der Bauphase weitgehend minimieren. Der Bau­ werksschutz hat hohe ­Priorität, der Schutz vor Schädigungen durch Witterungsein­ flüsse kann durch ein Notdach, Zu­­satz­ge­ rüste oder eine Abdichtung auf der oberen Geschossdecke erfolgen (Abb. D 5.5). Das rasche Bauen reduziert allerdings bereits das Risiko der Durchnässung des Bestands beträchtlich. Die Aufstockung bestehender Gebäude mit einer Konstruktion in Leichtbauweise bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten für räumliche Erweiterungen. Weiterbauen bedeutet dabei,

die Entwurfsziele der späteren Nutzung und Gestaltung von Anfang an mit der vorhan­ denen Bauwerksstruktur in Einklang zu brin­ gen. Je mehr vom ursprünglichen Bauwerk erhalten werden soll, desto intensiver ist in der Planung die Auseinandersetzung mit dem Bestand, um die Möglichkeiten und Abhängigkeiten der Bausubstanz zu ergrün­ den. Die bestehende Konstruktion und die vorhandenen Erschließungs- und Versor­ gungselemente bedingen die Struktur der Aufstockung. Die Bandbreite der an den Bestand anpass­ baren Holzbauelemente reicht von abge­ bundenen Einzelteilen (z. B. Pfetten, Stützen, Träger) über vorgefertigte Holztafelbauele­ mente für Wand- und Dachflächen bis hin zu kom­pletten Raummodulen. Die Kombina­ tion einer Aufstockung mit einer Fassaden­ ertüchtigung in Holztafelbauweise hat den Vorteil, dass der Übergang von der Fassade zur Dachkon­struktion wärmebrückenfrei und die Ausbildung der Schnittstelle durch ein und dasselbe Ge­werk erfolgen kann. Lastabtragung Neben der Erfüllung der baurechtlichen Anforderungen ist die Realisierbarkeit einer Aufstockung in erster Linie eine Frage der Tragfähigkeit des Bestands. Die Aufsto­ ckung mit einem oder mehreren zusätzli­ chen Geschossen ist abhängig von den ­statischen Lastreserven der vorhandenen Fundamente, Stützen, Wände und Decken. Aufgrund des geringeren Gewichts der Holzbauweise im Vergleich zu Mauerwerk oder Beton ist die Belastung der beste­ henden Bauwerksstruktur geringer. Im Fall eines Erdbebens bedeutet dies, dass die horizontalen Massenkräfte, die aus den neuen Aufbauten resultieren, vergleichs­ weise klein sind. Entspricht die bestehende Konstruktion jedoch nicht mehr den ver­ schärften Anforderungen an die Stand­ sicherheit im Erdbebenfall, muss sie durch zusätzliche Aussteifungen in Längs- und Querrichtung verstärkt werden.

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aufgeschraubte Holzwerkstoffplatte aufgeschraubte Holzwerkstoffplatte

Die Lasteinleitung der Aufstockung erfolgt entweder direkt in die bestehenden Bauteile oder in zusätzliche Wände oder Stützen, die auch in die Ebene einer neuen vorgesetzten Fassade integriert sein können. Durch das geringere Gewicht der Holzkon­struktion ist es mitunter auch möglich, die Lasteinleitung in den Be­­stand punktuell zu konzentrieren, die tragenden Bauteile im Gebäudeinneren anzuordnen und die Fassade zugunsten einer größeren Gestaltungs­freiheit der Öff­ nungen weitgehend von statisch lastab­ tragenden Elementen frei­zu­hal­ten, wie es bei der Aufstockung eines ehemaligen Bahnbetriebsgebäudes zu einem Wohn- und Gewer­behaus in Zürich der Fall war. Der usprünglich zweigeschossige Aufbau über dem Sockelgeschoss wurde ohne zusätz­ liche Verstärkungsmaßnahmen durch eine viergeschossige Aufstockung ersetzt [2]. Die Konstruktion aus Holzrahmenbauwänden und Hohlkastendecken bedeutet eine Redu­ zierung des Eigengewichts der Konstruktion um mehr als 50 % im Vergleich zur minera­ lischen Massivbauweise. Im Zuge einer Modernisierungs- und/oder Erweiterungsmaßnahme kann es notwendig werden, bestehende k­ onstruktive Bauteile zu ertüchtigen. Die Kon­struktion der obers­ ten Geschossdecken ist, insbesondere bei Gebäuden der 1950er- und 1960er-Jahre, oft ausgedünnt und ohne weitere Lastreserve ausgebildet [3]. Hier wird eine Verstärkung notwendig, wenn die Tragfähigkeit der Be­­ standskon­struktion, der Schallschutz oder die Aus­steifung des Gebäudes ertüchtigt werden muss. Dabei bieten sich folgende konstruktive Möglichkeiten an (Abb. D 5.7): • Verstärkung der Schubsteifigkeit der Ori­ ginaldecke (z. B. Aufschrauben einer Holzwerkstoffplatte oder Ausbildung einer Holz-Beton-Verbunddecke) • Ertüchtigung des tragenden Querschnitts (z. B. Auflage einer Balkenlage oder einer Brettsperrholzplatte) • Ersatz der Bestandskonstruktion durch eine neue Holzdecke

aufgeschraubte Holzwerkstoffplatte

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D 5.5  Bauzustand mit Notdach, Treehouse Bebelallee, Hamburg (DE) 2010, blauraum Architekten D 5.6  Treehouse Bebelallee mit Aufstockung in Holz­ bauweise D 5.7  konstruktive Möglichkeiten zur Decken­ verstärkung: a Verstärkung der Schubsteifigkeit der Bestandsdecke  b  Ertüchtigung des tragenden Querschnitts c Ersatz der Bestandskonstruktion durch eine neue Holzdecke D 5.8  Holzbauelemente folgen der vorhandenen ­Tragstruktur von Wänden und Decken D 5.9  Anordnung der Holzbauelemente quer zur Holz-Beton-Verbunddecke ­vorhandenen Tragstruktur D 5.10 mögliche Geometrien der Aufstockung Holz-Beton-Verbunddecke Holz-Beton-Verbunddecke

a Verstärkung a Verstärkung a Verstärkung Auflage einer Brettsperrholzplatte

Auflage einer Balkenlage

Auflage einer Brettsperrholzplatte

Auflage einer Balkenlage

Auflage einer Brettsperrholzplatte

Auflage einer Balkenlage

b Ertüchtigung b Ertüchtigung b Ertüchtigung neue Balkenlage

neue Brettsperrholzdecke

neue Balkenlage

neue Brettsperrholzdecke

neue Balkenlage

neue Brettsperrholzdecke

c Ersatz c Ersatz

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c Ersatz

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D 5.10

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Umgang mit dem Bestand Die einfachste Form der Ergänzung ist die Ertüchtigung oder der Ersatz des bestehen­ den Dachstuhls. Abb. D 5.10 (S. 176) zeigt mögliche Geometrien einer Aufstockung. Bei der Aufstockung um ein oder mehrere Geschosse wird die neue Raumstruktur grundsätzlich durch die vorhandene Erschlie­ ßung, das raumbildende Gefüge lastabtra­ gender Wände und Stützen sowie durch die Versorgungsschächte der haustechnischen Anlagen bestimmt. Der Übernahme d ­ ieser Strukturelemente steht oft der Bedarf nach einem differenzierten Raumangebot auf­ grund einer neuen Nutzungsstruktur oder der Wunsch nach grö­ßerer gestalterischer Freiheit entgegen. Mit großforma­tigen Holz­ tafelbau­wand­elementen und weit­spannen­ den Decken- und Dachkonstruk­tio­nen als Balken-, Brettstapel-, Brettsperrholz- oder Hohlkastendecke sowie mit Raummodulen ist es möglich, der Anordnung der Bestands­

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D 5.11 Aufstockung, Berlin Metropolitan School, Berlin (DE) 2020, Sauerbruch Hutton a, b  Der hohe Vorfertigungsgrad ermöglichte den Bauablauf während des Schulbetriebs. c sichtbare Konstruktion aus Furnierschichtholz im Auditorium  d  Dachaufbau mit einer Außenhülle aus Kupfer e Die Dachaufbauten auf dem Bestandsge­ bäude sind in Holzmassivbauweise errichtet. Eine Konstruktion aus Furnierschichtholz ­bildet das Dach des neuen Anbaus aus Stahlbeton. D 5.12 Aufstockung, Wylerpark, Bern (CH) 2008, Rolf Mühlethaler

wände oder -stützen zu folgen (Abb. D 5.8, S. 175) oder aber das neue Tragwerk quer zur Hauptrichtung der bestehenden Wände oder Stützen anzuordnen (Abb. D 5.9, S. 175). Dabei muss nicht zwangsweise die bestehende Raumstruktur übernommen werden, es kann auch eine neue Raum­ typologie entstehen, die der künftigen Nut­ zung entspricht. Mit wand­artigen Trägern, Rahmen- und Rippen­kon­struktio­nen lassen sich auch größere Raumvolumen überspan­ nen, wenn die Lasteinleitung aus dem Auf­ bau in die bestehende Tragstruktur sicher­ gestellt ist. Die Aufstockung der Berlin Metropolitan School wurde aufgrund des leichten Ge­­ wichts bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit als Holzkonstruktion geplant, die das Archi­ tekturbüro Sauerbruch Hutton dem 1987 errichteten Stahlbetonplattenbau 2020 auf­ setzte (Abb. D 5.11). Die Schule wurde im laufenden Betrieb erweitert und die Block­ randbebauung um ein bis zwei Geschosse aufgestockt. Der hohe Vorfertigungsgrad der Holzrahmenbauelemente und ein einfa­ cher Anschluss ohne Eingriff in Fundamente und Tragwerk des bestehenden Platten­ baus erwiesen sich als vorteilhaft für den Bauablauf. Auf ca. 3650 m2 entstand ein ­differenziertes Raumangebot für Audito­ rium, Schulbibliothek sowie Bereiche für die Gemeinschaft, für selbstständiges Lernen und Grup­pen­arbei­ten. Der mit Kupferblech bekleidete vorgefertigte Holzaufbau unter­ scheidet sich optisch von der Tektonik des verklinkerten Bestandsbaus. Die Prinzipien der Elementierung und Fügung der unter­ schiedlichen vorelementierten Bausysteme bleiben ablesbar. Die Stahlbetonaußenwände tragen weiter­ hin nur die Lasten des Plattenbaus in die Fundamente ab. Das Primärtragwerk der Aufstockung, bei der die Trennwände aus Brettsperrholz um 90° zu den Außenwänden des Haupttragwerks des Bestands gedreht sind, leitet die Lasten der Dachkonstruktion aus Hohlkastenelementen in die aussteifen­

den Wände des Plattenbaus ein. Diese wei­ sen wie die Außenwände in den Fundamen­ ten ausreichende Lastreserven auf. Das zweigeschossige Auditorium wird über 16 m von einer in den Gelenkpunkten verscho­ benen rahmenförmigen Binderkonstruktion überspannt. Die nach außen geneigte Fas­ sade bildet einen wahrnehmbaren Dach­ rand und fasst so den Raum im Innenhof. Schmale und breitere Öffnungen an der Fassade der Aufstockung folgen der Logik der neuen kon­struktiven Struktur und der Raumnutzung. Innen ist die Konstruktion sichtbar belassen, die weiß lasierte Holz­ oberfläche verleiht den Räumen eine helle und freundliche Atmosphäre. Die Ausrichtung und Drehung der Trag­ werkssysteme von Neu zu Alt schafft einen großen Spielraum für die Architektur und die räumliche Gestaltung. Exemplarisch für die Überlagerung unterschiedlicher Nutzungen ist das Projekt Wylerpark in Bern von Rolf

Mühlethaler (Abb. D 5.12) [4]. Auf einen zweigeschossigen Bürobau aus Stahlbeton mit zwei unterirdischen Lager­geschos­sen wurde ein dreigeschos­siger Wohnbau in Holzbauweise aufgesetzt. Das Raster der Tragstruktur, die Art der Erschließung und die Haustechnikinstallation wechseln zwi­ schen Büro- und Wohngeschossen. Eine vorgefertigte Betonrippenplatte liegt auf einem Betonstützenraster und kragt über das zweigeschossige Erdgeschoss aus. Auf dieser lastverteilenden Plattform befindet sich ein aufgeständerter Hohlraumboden zur Verteilung der Lüftungs- und Sanitär­ installationen von wenigen Schächten aus der Büronutzung auf mehrere Schächte im Wohnbau. Die dreigeschossige Wohnauf­ stockung mit Schotten in Holztafelbaubau­ weise und Holzdecken folgt in Raster und Schachtführung ihrer eigenen Logik. Die Erschließung des Wohnbaus geschieht über Laubengänge. Die Erhöhung des Büroge­

D 5.12

178

D 5.13 horizontale oder vertikale Anordnung der ­Fassadenelemente D 5.14 Montage von Fassadenelementen a eingestellt b vorgestellt c angehängt d abgehängt D 5.15 Ableitung der Vertikallasten über Einzelfun­ dament D 5.16 Ableitung der Vertikallasten über Kragträger D 5.17 Ableitung der Vertikallasten über Konsole

bäudes um drei Wohngeschosse war nur aufgrund des geringen Gewichts der Holz­ bauweise sowie der Auslastung des Unter­ geschosses und der Fundamente ohne zusätzliche Ertüchtigung möglich.

D 5.13

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Baurecht und Brandschutz Ein Dachausbau oder eine Bauwerksauf­ stockung können die Verschärfung relevan­ ter baurechtlicher Anforderungen an die Konstruktion zur Folge haben, wenn das Gebäude nach der Veränderung einer höheren Gebäudeklas­­se zuzuordnen ist. Normalerweise bestehen an die tragenden Bauteile des obersten Ge­­schosses keine erhöhten Anforderungen, sofern es sich nicht um ein Sonderbauteil wie eine Brand­ wand handelt. Es ist jedoch dann bei der Planung frühzeitig zu prüfen, welche Anfor­ derungen sich an die Feuerwiderstands­ dauer von Bauteilen und die Brennbarkeit von Bau­stoffen in Abhängigkeit der geän­ derten Gebäudeklasse für das gesamte Bauwerk ergeben. Gege­benenfalls ist der Bestandsbau zu er­­tüchtigen und die Holz­ baukonstruktion in hochfeuerhemmender oder feuerbeständiger Bauweise zu errich­ ten (siehe „Brandschutz”, S. 78ff.).

Fassade

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Hochwärmegedämmte, vorgefertigte Holz­ tafelbauelemente stellen eine interessante Alter­native zu den gängigen Maßnahmen zur ener­getischen Sanierung der Gebäude­ hülle wie Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) oder Elementfassaden aus Alumi­ nium oder Stahl dar. Die Elemente werden additiv vor eine Bestandswand gesetzt oder als Fassadenersatz verwendet. Meist kom­ men dabei ge­schlossene Holztafelbauele­ mente mit Rippen aus Konstruktionsvollholz (KVH), Brettschichtholz (BSH) oder Steg­ trägern und statisch wirksamer Beplankung inklusive Wärmedämmung in den Gefachen (z. B. Zellulose, Mineralfaser) und eingebau­ c

d

D 5.14

ten Fenstern zum Einsatz. Die Fassadenbe­ kleidung bildet eine eigene Ebene. Je nach baurechtlicher Anforderung ist die Schicht zum Holztafelbauelement aus Gründen des Brandschutzes mit nicht brennbaren Bau­ stoffen auszuführen und die Hinterlüftungs­ ebene geschossweise zu unterbrechen. Die tragende Konstruktion des Holztafelbauele­ ments erlaubt die Befestigung einer Band­ breite unterschiedlicher Bekleidungswerk­ stoffe (z. B. Brettschalung, Holz- oder Holz­ fasertafeln, Glas, Metall) und eröffnet damit ein weites Spektrum von Möglichkeiten für die Fassadengestaltung. Die Ertüchtigung der Gebäudehülle bietet die Chance, die gestalterischen, konstruk­ tiven und technischen Eigenschaften der Bestandsfassade in Abhängigkeit von der ursprünglichen Konstruktion neu zu gestalten. Der Aufwand für eine Änderung der Ö ­ ffnungen in der Gebäudehülle hängt we­­sentlich von der konstruktiven Struktur der bestehenden Außenwand ab. Bei last­ abtragendem, monolithischem Mauerwerk sind die Eingriffsmöglichkeiten zur Verän­ derung begrenzt. Eine gemauerte Fenster­ brüstung lässt sich zwar einfach abbre­ chen, die seitliche Vergrößerung der Öff­ nung stellt jedoch vor allem im bewohnten Zustand eine aufwendige Maßnahme dar. Eine Vorhangfassade aus einer Stahl-Glasoder Stahlbetonkonstruktion kann dagegen einfacher abgebaut und durch eine neue Fassade ersetzt werden. Das bietet die Option, die architektonischen und techni­ schen Eigenschaften der Fassade komplett neu zu ­definieren. Auch bei mehrschichti­ gen Fassaden aus Stahlbetonfertigteilen, bei denen die äußere Schale den Wetter­ schutz übernimmt, besteht die Möglichkeit, die vorgefertigte hölzerne Hülle vor den Bestand zu stellen, um vorhandene Fas­ sadenschichten zu erhalten, was die Wirt­ schaftlichkeit des ­Systems erhöht. Auskragende Bauteile wie Balkone oder Loggien stellen meist gravierende Wärme­ brücken dar, die entfernt werden müssen,

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da eine Überdämmung nicht machbar oder unwirtschaftlich ist. Die Einhausung dieser Bauteile kann eine Lösung sein und zusätz­ lich die räumliche Situation aufwerten, indem die Flächen als Wohnraumerweite­ rung dem beheizten Gebäudevolumen zugeschlagen werden. Bei der Modernisie­ rung der Wohnanlage an der Grüntenstraße in Augsburg wurde beispielsweise die Stahl­ betonstruktur der Balkone belassen und mit vorgefertigten Fassadenelementen ­eingehüllt. So konnten die Balkone dem beheizten Gebäudevolumen zugeschlagen werden (Abb. D 5.19, S. 181 und Projekt­ beispiel S. 228ff.). Lastabtragung von Fassaden Die horizontale und vertikale Zusatzbean­ spruchung einer neuen Fassadenebene kann über die Tragstruktur des Bestands­ gebäudes oder über eigene Fundamente abgeleitet werden. Grundsätzlich sind ­deshalb im Rahmen der Planung die Last­ reserven des Bestands genau zu bestim­ men, damit gegebenenfalls das zusätzliche Eigen­gewicht sowie Wind-, Schnee- und Erdbebenlasten kraftschlüssig vom Bestand aufgenommen werden können. Unter Um­­ ständen ist die Bestandskonstruktion vor der Montage neuer Bauteile konstruktiv zu ertüchtigen. Lastübertragende Befestigun­

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gen müssen daher statisch nachgewiesen und auf die Bestandskonstruktion abge­ stimmt werden. Die Holztafelbauelemente lassen sich je nach Gebäudegeometrie horizontal ge­­ schossweise oder vertikal gebäudehoch vor die bestehende Außenwand montieren (Abb. 5.13). Die Anbringung vor die beste­ hende Tragstruktur kann entsprechend der Art der Lasteinleitung in vier Varianten erfolgen (Abb. 5.14): • eingestellt auf die bestehende Decken­ kante  •  vorgestellt auf einem Zusatzfundament • angehängt • abgehängt

179

Die Einleitung der Horizontal- und Vertikal­ lasten ist über ein und dasselbe Auflager möglich. Werden sie jedoch getrennt abge­ leitet, wird die Vertikallast aus Eigengewicht über Zusatzfundamente oder Auflagerkon­ solen verteilt und die Horizontallasten mittels Rückverankerung in die Bestandskonstruk­ tion der Decken geführt. Idealerweise erfolgt die Ableitung der Verti­ kallasten direkt im Sockelbereich über ein Einzelfundament (Abb. D 5.15), einen Krag­ träger (Abb. D 5.16) oder eine Konsole (Abb. D 5.17). Hierbei ist auf die Einhaltung des konstruk­tiven Holzschutzes der neuen

Wandelemente zu achten und der Sockel­ punkt vor dauerhafter Durchfeuchtung zu schützen. Die Horizontallasten aus Windsog und Winddruck können geschossweise über eine Verankerung im Bereich der Deckenstirnkanten mittels Stahlwinkelkon­ solen lastabtragend eingeleitet werden. Eine günstigere Lösung stellt die Veranke­ rung eines umlaufenden Richtbalkens („Bauchbinde”) auf Höhe der Deckenstirn­ kante dar. Dieser Querschnitt dient als Anschlag für das Fassadenelement wäh­ rend der Mon­tagephase und als Befesti­ gungspunkt zur Übertragung der Horizon­ tallasten. Wird die Fassade vor eine bestehende Außenwand montiert, erweist sich ein Abstand von 6 bis 8 cm als zweckmäßig, um Unebenheiten der Wandfläche aus­ zugleichen. Diese Ausgleichsebene zwi­ schen der Bestandswand und der neuen Fassade muss mit Dämmstoff hohlraum­ frei gefüllt werden, der als Flocken einge­ blasen oder vorher auf die Rückseite des Fassadenelements in Form einer Matte ­aufgebracht wird, um unkontrollierte Kon­ vektion zu vermeiden. Bei einem eingestellten Fassadenelement ist wie beim Hybridbau die offene Anschluss­ fuge zwischen dem Element und der Ge­­ schossdecke zu verfüllen, beispielsweise

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D 5.18 Sanierung der Wohnanlage Grüntenstraße, Augsburg (DE) 2012, lattkearchitekten a  Brandschottung und Abdichtung Fenster­ laibung, Ansicht, b  Horizontalschnitt Fensterlaibung, Maßstab 1:20 c  Vertikalschnitt Fensterlaibung, Maßstab 1:20 D 5.19  Fassade Grüntenstraße nach der Sanierung a

durch einen Dämmstoff mit einer Hitze­ beständigkeit von > 1000 °C [5]. Die Innen­ seite des Fassadenelements wird als luft­ dichte Ebene und Dampfbremse ausge­ führt, um den Wandaufbau vor Feuchte durch Konvektion und Diffusion zu schüt­ zen. Bei Gebäuden mit unterschiedlichen Nutzungseinheiten wie beispielsweise mehr­ geschossige Wohnbauten muss darauf geachtet werden, dass keine Schall­brücken durch Hohlräume in der Ausgleichsebene des Elements entstehen. Fugen- und Anschlussdetails, die sich im Neubaubereich für die Fügung von Holz­ tafelbauelementen bewährt haben, gewähr­ leisten die Dichtheit der Fassade auf der Außenseite. Bei einem hohen Vorfertigungs­ grad mit bereits aufgebrachter Fassaden­ bekleidung ist auf eine gute Erreichbarkeit der Verankerungs- und Fügepunkte zu ach­ ten. Die Erfahrung zeigt, dass eine form­ schlüssige Stoßverbindung in Form einer Zapfen- oder Nut-und-Feder-Verbindung den Montageablauf der einzelnen Bauteile als Führungshilfe deutlich vereinfacht und zudem eine exzentrizitätsfreie, horizontale Verankerung am Bestand ermöglicht.

b

Fenstereinbau Durch ein exaktes Aufmaß und eine sorgfälti­ ­ge Planung mit den erforderlichen Toleranzen können Fenster mit Laibung, Fensterblech und Sonnenschutz bereits bei der werkseiti­ gen Vorfertigung in die Fassadenelemente eingebaut werden. Damit lassen sich An­­ pass­arbeiten auf der Baustelle reduzieren. Eine besondere Herausforderung stellt der Anschluss der inneren Fensterlaibung zur vorgestellten Holztafelbaufassade dar. Ins­ besondere beim Fenstereinbau im bewohn­ ten Zustand empfiehlt es sich, die alten Fenster von außen auszubauen. Nach Mon­ tage der Fassadenelemente wird die innere Laibung begradigt und verputzt oder mit einer doppelten Lage Gipskarton bekleidet. Auf der ersten Lage kann der Blendrahmen, der in der Ebene des Holztafelbauelements c

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auf der Innenkante sitzt, luftdicht abgeklebt werden. Diese Lösung stellt eine sichtbar homogene und glatte Ausführung dar, erfor­ dert jedoch mehrere Arbeitsgänge in der Wohnung. Eine schnellere Alternative, die sich insbe­ sondere im bewohnten Zustand eignet, ist die Ausbildung des Fensteranschlusses als vorgefertigter Laibungskasten (z. B. aus Holz­ werkstoffplatten), der von innen gegen den Blendrahmen des Fensters geschoben wird (Abb. D 5.18 b und c). Ein besonderes Augenmerk bei der Planung ist auf den Anschluss und die Abdichtung einer zweiten wasserführenden Ebene unter dem Fensterblech zu legen, die nach außen entwässert. Der Fensterblendrahmen muss entsprechend den normativen Anforderun­ gen wärmebrückenreduzierend von außen überdämmt werden. Die Abdeckung und Kapselung der Fens­ terlaibung und insbesondere des Sturz­ bereichs sind aus brandschutztechnischer Sicht relevant. Der Übergang zwischen Wand- und Fensteröffnung, der durch den Ausgleichsspalt entsteht, muss mit einem mindestens 50 cm dicken, umlaufenden Mi­­ neralwollstreifen (Schmelzpunkt > 1000 °C) ausgefüllt und mit einer brandschutztaug­ lichen Konstruktion geschlossen werden. Hier können nicht brennbare Bauplatten oder zementgebundene Spanplatten der Baustoffklasse A2-s1, d 0 zum Einsatz kom­ men (Abb. D 5.18 a). Baurecht und Brandschutz Außenwandelemente, die bei der Moderni­ sierung der Gebäudehülle mit dem Bau­ werk verbunden werden, um ausschließlich Eigen- und Windlasten zu übertragen, gelten im brandschutzrechtlichen Sinn als nicht ­tragende Bauteile [6]. Das heißt, eine feuer­ hemmende Ausführung der Konstruktion ist auch bei höheren Gebäuden ausreichend. Dabei ist zu beachten, dass das neue Wand­element im baurechtlichen Sinn raum­ abschließende Funktion (EI) übernimmt,

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Anmerkungen: [1] König, Holger: Bauen mit Holz als aktiver Klima­ schutz. In: Kaufmann, Hermann; Nerdinger, Winfried: Bauen mit Holz – Wege in die Zukunft. München 2011 [2] Schihin, Yves: Brown land densification – Urbane Aufstockung in Zürich. In: Tagungsdokumentation 18. Internationales Holzbau-Forum. Garmisch-­ Partenkirchen 2012 [3] Isopp, Anne: Belastungstest. Was ist dem Bestand zuzumuten? In: zuschnitt 42, 06/2011 – Obendrauf, S. 9 [4] Mooser, Marcus u. a.: Aufstocken mit Holz – ­Verdichten, Sanieren, Dämmen. Basel 2014 [5] wie Anm. 3 [6] ebd.

wenn es als Fassadenersatz eingesetzt wird. In jedem Fall gilt es, darauf zu achten, dass Hohlräume vermieden werden und die Befes­tigung in entsprechender Feuer­ widerstandsdauer ausgebildet ist, sodass im Brandfall eine Gefährdung durch das Herab­fallen größerer Teile ausgeschlossen werden kann. Gebäudetechnik Für die Erneuerung und Anpassung der Gebäudetechnik im Rahmen der Moderni­ sierung oder Bestandserweiterung sind neben den Hinweisen zur Planung und Aus­ führung (siehe „Digitalisierung im Holzbau”, S. 154ff.) insbesondere die Voraussetzun­ gen der vorhandenen technischen Struktur zu beachten. Sofern nicht in einer tiefgrei­ fenden Überarbeitung des Bestands die Technikstränge neu angeordnet werden, muss die Lage der Schächte und Trassen in der Planung berücksichtigt und gegebe­ nenfalls verlängert werden. Im Rahmen der Fassadenmodernisierung ist zu überlegen, ob sich eine innen liegende, aufwendige Strang­sanierung vermeiden lässt und die Leitungen in die Fassadenkonstruktion inte­ griert werden können. Meistens sprechen jedoch zwei gewich­tige Argumente dage­ gen: Oft liegen Nassräume oder bestehen­ ­de Schächte nicht an der Fassade. Bei einem größeren Umbau ist daher die Strang­ sanierung nur noch eine „kleine” Aufgabe. Außerdem gibt es gerade im Gebäude­ bestand der 1950er- und 1960er-Jahre oft eine Vielzahl von alten Kaminschächten, die meist an der richtigen Stelle liegen und umgenutzt werden können. Bei mehrge­ schossigen Bauten sind auch die Schächte besser zugänglich, als dies bei in der Fas­ sadenkonstruktion geführten Leitungen der Fall ist. Dagegen liegt es nahe, einzelne Komponenten wie Außenwanddurchlässe, dezentrale Lüftungsgeräte oder solaraktive Module in die Bekleidungsebene zu integ­ rieren. Diese können bereits in der Vorferti­ gung eingebaut werden. D 5.19

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Anschlüsse im Detail Stefan Krötsch

Die Möglichkeiten der Kombination verschie­ dener Tragwerkssysteme, die Vielschichtig­ keit von Bauteilen, unterschiedliche Arten und Grade der Vorfertigung, aber auch ste­ tig wachsende Anforderungen an die Bau­ konstruktionen führen zu überaus komplexen und sehr spezifischen Detailausführungen. Selbstverständliche und verallgemeiner­ bare – bestenfalls standardisierte – Ausfüh­ rungen sind bis heute im Holzbau eher die Ausnahme als die Regel. Bleibt das Trag­ werk sichtbar, sind die technischen Aspekte der Bauteilanschlüsse unmittelbar mit den ge­­stalterischen verknüpft. Der Anschluss der Geschossdecke an die ­tragende Außenwand dokumentiert die Ab­­ hängigkeiten beim Fügen der Bauteile im mehr­geschossigen Holzbau besonders gut: Die Kontinuität des Schichtenverlaufs der Außenwand als Teil der thermischen Gebäudehülle sowie die Decken als Tren­ nung zwischen den Geschossen sind mit dem Auflager der Decken und dem Ableiten der Lasten aus darüberliegenden Geschos­ sen in Einklang zu bringen. Diese Parameter werden weiter überlagert durch die spezifi­ schen Gesetzmäßigkeiten aus Vorfertigung und Bauprozess. Je höher das Gebäude ist, umso entscheidender wird dieses sich in jedem Stockwerk wiederholende Regelde­ tail für die Gesamtkonstruktion. Als Einleitung der Projektdokumentationen werden in diesem Kapitel die Details des Deckenauflagers in der Außenwand von fünf

sehr unterschiedlichen Holzbauten einan­ der vergleichend gegenübergestellt. Das Bürogebäude in Vandans und das Gemein­ dezentrum in St. Gerold sind Skelettbau­ ten, die allerdings hinsichtlich Nutzungs­ anforderungen, Deckenkonstruktion und Montageprozess unterschiedlicher kaum sein könnten. Die Tragwerke des Studieren­ denwohnheims Woodie in Hamburg und des landwirtschaftlichen Zentrums in Salez bestehen aus Wandscheiben und Decken­ platten aus Brettsperrholz. Sie unterschei­ den sich jedoch fundamental: auf der einen Seite die Vorfertigung der Apartments als Raummodule, auf der anderen Seite die konven­tionelle Montage der Internatszimmer aus Wand- und Deckenelementen. Diesen Beispielen werden die Wohnhäuser in Zürich, mehrgeschossige Gebäude mit tra­ genden Tafelbauwänden, vergleichend gegenübergestellt. Während die Projekte im Dokumentations­ teil ausführlich beschrieben und in ihrer Gesamtheit dargestellt sind, wird hier zunächst nur ein spezielles Detail – der Anschluss von Geschossdecke an die Außenwand – vergleichend betrachtet. Jeder dieser Anschlüsse ist – analog zu den Themenschwerpunkten in den voran­ gegangenen Kapiteln B, C und D – nach den Gesetzmäßigkeiten des Tragwerks, der Baukonstruktion und des Bauprozes­ ses analysiert und im Kontext des Gesamt­ systems des Gebäudes dargestellt.

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Detail 1 Tafelbauwand – Brettstapeldecke

Wohnhäuser in Zürich

Projektdokumentation S. 232ff. Isometrien ohne Maßstab Vertikalschnitte M  1:50

Tragwerk Die tragende Außenwand besteht aus Tafel­ bauelementen. Eine L-förmige Wandpfette, die in eine Ausnehmung der Ständer am oberen Ende der Elemente eingelegt ist, ­bildet ein lineares Auflager für die Decken aus Brettstapelelementen. Die Tafelbauele­ mente haben weder Schwelle noch Rähm, die Ständer laufen über die ge­­samte Wand­ höhe durch, sodass die vertikalen Lasten über den Elementstoß querholz- und set­ zungsfrei von Hirnholzfläche zu Hirnholz­ fläche der Ständer übertragen werden. Schichtenverlauf Die Tafelbauelemente der Außenwände sind zweilagig ausgedämmt. Die innere Beplankung mit verklebten Stößen bildet die luftdichte Schicht. Sie ist als Folienlap­ pen um die einbindenden Geschossdecken herum fortgesetzt und im Bereich des Fuß­ bodenaufbaus mit der Beplankung verklebt. Kurze Vordächer schützen Holzfassade und Fenster vor Bewitterung. Die Anforderungen des Schall- und Brandschutzes an die Ge­­ schossdecken werden durch einen schwim­ menden Estrich und eine unterseitige Ab­­ hangdecke erfüllt. Vorfertigung und Montage Die Tafelbauelemente wurden einschließlich Fenster, Vorrichtung Sonnenschutz, Innen­ bekleidung, Unterkonstruktion der Außen­ bekleidung und äußere Sturzbekleidung als ­Bauteile mit jeweils vier Fensterachsen vor­ gefertigt. Lediglich die ebenfalls vorgefer­ tigten, ge­schoss­hohen Paneele der Außen­ wandbekleidung und die Vordächer muss­ ten vor Ort ­angebracht werden. Nach dem Aufstellen des Wand­elements wurden die Deckenelemente auf­gelegt und oberseitig mit einer Richtlatte ver­sehen, in die dann das darüber folgende Wandelement mit einer unterseitigen Aussparung einzupas­ sen war.

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Detail 2 Tafelbauwand / Skelettkonstruktion – Brettstapeldecke

Gemeindezentrum in St. Gerold Projektdokumentation S. 258ff. Isometrien ohne Maßstab Vertikalschnitte M  1:50

Tragwerk Stützen und Träger aus Konstruktionsvoll­ holz, die in die Außen- und Innenwände integriert sind, bilden ein Skelett, dessen Stützen sich in den Fensterbändern able­ sen lassen. Die Decken aus verdübelten Brettstapelementen liegen auf den Trägern linear auf. Das tragende Skelett ist zusam­ men mit zusätzlichen Ständern in die Tafel­ bauelemente der Außenwände integriert, die mit einer diagonalen Brettschalung aus­ gesteift sind. Die Aussteifung erfolgt über die vier Außenwände und den Liftschacht aus Brettsperrholztafeln, sodass die Brettstapel­ decken keine steife Scheibe bilden müssen. Schichtenverlauf Die Tafelbauelemente der Außenwand sind gedämmt und mit einer außenseitigen zwei­ ten Dämmlage versehen, in der die Fenster posi­tioniert wurden. Diese läuft ungestört vor Deckenauflager und Tragwerk durch. Die luftdichte Schicht bildet ein Ölpapier zwischen innerer Brettschalung und Däm­ mung. Im Bereich der Decken verbindet ein um die Deckenstirn geführter Folienlappen die luftdichte Schicht der oben und unten anschließenden Wand. Die Anforderungen des Schall- und Brandschutzes an die De­­ cken werden durch einen schwimmenden Estrich und eine Abhangdecke erfüllt. Vorfertigung und Montage Zunächst wurden die Außenwände aus ge­­ bäudehohen Tafelbauelementen und der Aufzugskern aus Brettsperrholzelementen errichtet. Schlitze in den Wänden dienten zum Einfädeln der Brettstapelemente der Decken, ein eingelegter Folienlappen verbin­ det die luftdichte Schicht der Wände. Die Aufstellung der Innenwände, Stützen und Träger erfolgte sukzessive mit der Montage der Geschossdecken. Nach Fertigstellung des Tragwerks wurden die zweite Lage der Dämmschicht, Fenster, Fassadenbeklei­ dung, Installationsschicht, Abhang­decke und der Bodenaufbau vor Ort eingebaut.

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Detail 3 Brettsperrholzwand – Brettsperrholzdecke

Landwirtschaftliches Zentrum in Salez Projektdokumentation S. 288ff. Isometrien ohne Maßstab Vertikalschnitte M  1:50

Tragwerk Die zweischaligen Brettsperrholzwände zwi­ schen den Internatszimmern bilden eine tra­ gende Schottenstruktur. Dazwischen span­ nen Brettsperrholzplatten mit einer Aufbeton­ schicht. Die Decken liegen jeweils auf einer Schale der Wände auf und bilden Einfeld­ träger, was für die Holz-Beton-Verbundkon­ struktion optimal ist. Die Flurwände steifen die Schotten aus und dienen als Auflager der Decken im Bereich des Flurs. Die Außen­ wand aus Tafelbauelementen ist vor die Schottenstruktur gestellt und trägt die Krag­ platte des Vordachs, von der die Balkonkon­ struktion über Hängestützen abgehängt ist. Schichtenverlauf Da die Außenwand die Decken nicht trägt, sondern vor der Tragkonstruktion ange­ bracht ist, verlaufen die Bauteilschichten der Gebäudehülle annähernd ungestört. Die vorgehängte Balkonschicht ist als ­wasserdurchlässige, bewitterte Eichenholz­ konstruktion an einzelnen Punkten an der Außenwand befestigt. Diese liegen in der Hinterlüftungsschicht auf der Unterspann­ bahn. Die Zweischaligkeit der Wandkonst­ ruktion zwischen den Internatszimmern und die raumweise Trennung der Decken­ elemente minimieren die Schall- und Flan­ kenschallübertragung. Vorfertigung und Montage Nach dem Aufstellen der abgebundenen Brettsperrholztafeln von Decken und Wän­ den erfolgte die Montage der gebäude­ hohen Tafelbauelemente der Außenwand einschließlich Dämmung, Beplankung und Unterspannbahn. Danach wurde der Ortbe­ ton auf die mit Kerven versehenen Decken­ platten gegossen. Die Anbringung der Krag­ platte für die Balkone fand statt, nachdem die Dampfsperre bzw. das Notdach auf die Dachfläche aufgebracht waren. Balkon­ abhängung, Balkonbelag, Fenster, Fassa­ denbekleidung, Fußbodenaufbau und Wand­ vertäfelung wurden sukzessive eingebaut.

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Detail 4 Brettsperrholzwand / Brettsperrholzdecke bei Raummodulen

Studierendenwohnheim in Hamburg Projektdokumentation S. 280ff. Isometrien ohne Maßstab Vertikalschnitte M  1:50

Tragwerk Das sechsgeschossige Holztragwerk steht auf einem „Tisch“ aus Stahlbeton und bildet eine Schottenstruktur aus tragenden Wän­ den und Decken aus Brettsperrholz. Die Deckenplatten aus asymmetrischen Brett­ lagen liegen jedoch nicht auf, sondern sind zwischen den Wänden montiert. So bilden sich Hirnholzstöße zwischen den stehenden Brettlagen der oberen und unteren Wand, die durch Elastomerauflager schalltech­ nisch getrennt sind, aber keine Querholz­ pressungen erzeugen. Die Flure aus Stahl­ betonfertigteilen übernehmen die horizon­ tale Aussteifung. Schichtenverlauf Eine sichtbare Brettsperrholzplatte an der Innenseite der Außenwand bildet die luft­ dichte Schicht. Die Fuge zwischen den Modulen ist luftdicht abgeklebt. Die Fenster liegen in der zweilagigen Dämmschicht mit Unterkonstruktion, die außenseitig mit einer Fassadenbahn abgeschlossen ist. Die hin­ terlüftete Fassadenbekleidung besteht aus geschlossenen, reliefierten Holzbrettern und Blechtafeln. Die Zweischaligkeit der Decken und Wohnungstrennwände, die sich aus der Raummodulkonstruktion ergibt, sorgt zusammen mit den entkoppelten Auflagern für einen angemessenen Schallschutz. Vorfertigung und Montage Die Logik der Vorfertigung der Module bestimmte alle Bereiche des Montagepro­ zesses. Die schallentkoppelte Stapelung der Raummodule bildet das Tragwerk, die doppelten Wände und Decken begünstigen den Schallschutz. Die Stöße der Außenwand wurden auf der Baustelle gedämmt und abgedichtet. Ebenso vor Ort erfolgte die Montage der Fassadenbekleidung, welche die seitlichen Modulstöße verdeckt. Die Module waren bis auf die Fassadenbeklei­ dung komplett vorgefertigt. Die Installatio­ nen wurden vom Flur aus angeschlossen und bekleidet.

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Detail 5 Skelettkonstruktion – Holz-Beton-Verbundbalkendecke

Bürogebäude in Vandans Projektdokumentation S. 240ff. Isometrien ohne Maßstab Vertikalschnitte M  1:50

Tragwerk Stützen in den Längsfassaden und mit ­doppeltem Abstand im Gebäude­inneren ­bilden zusammen mit den Hauptträgern die primäre Tragkonstruktion. Zwischen den Hauptträgern spannen Balkendecken als Holz-Beton-Verbundkonstruktion. Der Rand­ balken der vorgefertigten Deckenelemente besteht wie die Decklage aus Beton und bil­ det feldweise den Hauptträger. Auf diesen Randbalken stehen jeweils die Stützen des folgenden Geschosses, sodass die Lasten der darüberliegenden Stockwerke quer­ holzfrei von den Hirnholzflächen der Stützen durch den Beton übertragen werden. Schichtenverlauf Die Außenwand besteht aus Fensterbändern und geschlossenen Brüstungen als Tafel­ bauelemente mit zweilagiger Dämmschicht. Das Tragwerk (Stützen und Betonrandbal­ ken) liegt in der Ebene der inneren Dämmla­ ­ge. Die äußere Dämmlage auf Fensterebene läuft wärmebrückenfrei durch. Die innere Be­­ plankung der Brüstungsfelder bildet eine luft­ dichte Schicht, die um die Geschossdecken und die sichtbaren Stützen herumgeführt und an die Fensterrahmen angeschlossen ist. Die Vordächer in jedem Geschoss schüt­ zen Holzfenster und Fassade vor Bewitte­ rung und nehmen den Sonnenschutz auf. Vorfertigung und Montage Die Holz-Beton-Verbunddecken sind als Ele­ mente mit je vier Holzbalken sowie Randbal­ ken und Decklage aus Beton vorgefertigt und wurden über eingelegte Hülsen auf die Dor­ ne am Stützenkopf gesteckt, sodass sie in ihrer Position sofort fixiert sind. Nach Verguss der Elementstöße gewährleistete die Beton­ schicht den Feuchteschutz während der Bau­ zeit. Die Brüstung und drei Stützen bilden zu­­ sammen ein vorgefertigtes Element, so­dass alle Anschlüsse der Stützen an die Tafelbau­ elemente bereits werkseitig hergestellt wer­ den konnten. Fenster, Fassadenbekleidung und Vordächer wurden vor Ort angebracht.

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Studierendenwohnheim Vancouver, CA 2017

Architektur: Acton Ostry Architects, Vancouver Tragwerksplanung: Fast + Epp, Vancouver

Text: Hermann Kaufmann

Konzept Die University of British Columbia ist Bauherr eines der ambitioniertesten Holzbauprojekte. Das Wohnheim für 400 Studierende war 2017 zum Zeitpunkt seiner Fertigstellung mit 53 m das weltweit höchste Gebäude aus Massivholz. Seine 18 Geschosse werden über zwei Treppen und Liftkerne aus Stahlbeton er­schlossen. Das Projekt ist im Rahmen der von der kanadischen Regierung gestützten „Tall Wood Building Demonstration Initiative“ entstanden. Diese hat zum Ziel, das Potenzial der Massivholzbauweise und der modularen Vorfertigung als Alternative zum herkömmlichen Rahmenbau der BalloonFrame-Bauweise zu nutzen und in Zusam­ menarbeit mit der lokalen Bauwirtschaft zu fördern. Der 18-geschossige Holzbau auf dem ­Campus Brock Commons demonstriert mit rund 15 000 m2 Nutzfläche die Effizienz des Baustoffs. Um Holzbauten in die Höhe wachsen zu lassen, hatten die lokalen Behörden be­­reits 2009 die maximal zulässige Geschosszahl von vier auf sechs erhöht. Außerdem sieht das kanadische Baurecht Ausnahmeregelungen im Rahmen einer „site-specific regulation“ vor. Zudem verfügt der Campus über eine eigenständige Bauverwaltung. Diese Faktoren ermöglichten schließlich unter strengen Auflagen einen Holzbau in dieser Dimension.

Konstruktion Die vertikalen Konstruktionselemente bilden Stützen aus Brettschichtholz von 26 ≈ 26 cm und zwei in Ortbeton mittels Gleitschalung errichtete Treppentürme, die die Aussteifung gewährleisten. Die Stützen sind in einem Raster von 2,85 ≈ 4,00 m angeordnet. Auf ihnen liegen Deckenplatten aus fünfschichtigem Brettsperrholz (BSP) in einer Gesamt­ stärke von 16,6 cm direkt auf. Die versetzt angeordneten Zwei- und Dreifeldplatten sind zweiachsig gespannt und ermöglichen eine

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Decke ohne Unterzüge. Neben einer schnellen Montage birgt dies außerdem den Vorteil, dass die technische Gebäudeausrüstung einfach verlegt werden kann. Der Schubverbund zwischen den einzelnen BSP-Platten erfolgt durch eine versenkte Dreischichtplatte, wodurch aus den Einzelplatten eine statisch nutzbare Scheibe entsteht. Alle horizontalen Kräfte (Wind und Erdbeben) werden über Stahlbänder aus dieser Scheibe in die betonierten Treppenhäuser übertragen. Bei hohen Gebäuden stellt die Lastweiterleitung von Stütze zu Stütze eine besondere Herausforderung dar, die hier über eigens entwickelte Stahlteile erfolgt,

welche zugleich eine schnelle Montage ermöglichten. Das Gebäude konnte innerhalb kürzester Zeit errichtet werden: Pro Woche wuchs der Bau um zwei Geschosse.

Brandschutz Um die Widerstandsfähigkeit der Holz­ konstruktion gegen Brand zu erhöhen, sind die Holzbauteile mit Gipskarton für eine Feuerwiderstandsdauer von 120 Minuten gekapselt. Lediglich im obersten Geschoss, das als Aufenthaltsraum für die Studierenden dient, ist die Konstruktion sichtbar und gestattet einen anschaulichen Blick auf die

8 8 8

b b b

8 8 8

9 9 9

9 b 9 b 9 b

8 8 8 Regelgeschoss 2.–18. OG

8 8 8 a a a 3 3 3

1 1 1

4 4 4

3 3 3

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Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten  Bauzeit Holzbau  Bauzeit gesamt 

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7 7 7

EG Grundrisse • Schnitt Maßstab 1:400

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2 2 2

6 6 6

5 5 5

a a a 1 Eingang 2 Gemeinschaftsraum 3 Küche

4 Arbeitsraum 5 Technik / Elektro 6 Müll

7 Wäscherei 8 Einzimmerapartment 9 Wohngemeinschaft

aa

18 15 115 m2 ca. 35 Mio. € ca. 2 Monate 17 Monate

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Tragstruktur Beton

Holzbauweise des Hochhauses. Das Brandschutzkonzept geht davon aus, dass ein Feuer aufgrund der Kapselung und der ­Balkendicke nach 90 Minuten von selbst erlischt, bevor die Konstruktion zur Brandlast beitragen würde. Zusätzlich ist eine Sprinkleranlage eingebaut, ein redundantes System versorgt diese auch dann noch mit Wasser und Strom, wenn die Anschlüsse an das öffentliche Netz unterbrochen sind.

Fassade Die Fassaden bestehen aus der in Kanada üblichen Stahlrahmenkonstruktion mit einer Bekleidung aus Schichtpressstoffplatten (HPL) aus Holz und Papier, wobei sich ­Elemente mit großformatigen HPL-Platten und raumhohen Fenstern abwechseln, die Verglasungen werden übereck geführt. Das Gebäudes passt sich in seinem Er­­ scheinungsbild der nüchternen Sprache des gesamten Campus an. Die Fassadenelemente inklusive eingebauter Fenster wurden vorgefertigt und geschossweise in die zuvor an die Decken montierten Stahlwinkelprofile eingehängt, wodurch die Konstruktion zügig vor der Witterung ge­­ schützt werden konnte – essenziell im regnerischen Klima Vancouvers. Neben der Demonstration des technisch Machbaren im Holz-Hybridbau, wurden ambitionierte Ziele bezüglich Nachhaltigkeit erreicht: Das Gebäude verfügt über eine LEED-Gold Zertifzierung und soll den Standard ASHRAE 90.1-2010 (Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings) erfüllen. Gegenüber einem konventionell erstellten Gebäude muss das Wohnheim dafür 25 % graue Energie und Verbrauch im Betrieb einsparen. Einen wichtigen Beitrag zum Schutz der Umwelt hat die Bauherrschaft bereits mit der Wahl des Bau­materials geleistet: Mit der Konstruktion aus Vollholz konnte ein Volumen von 2650 m3 Beton eingespart werden, was einem Äquivalent von rund 500 t CO2 entspricht.

Tragstruktur Holz

Installationen

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c

c

1 4

7

2

8 9

6

5 3

BSP-Decken und Stützen mit Stahlverbindungsstück

bb c Vertikalschnitt Horizontalschnitt Fassade 1 Maßstab 1:20 4

c

1 Aluminiumfenster mit Zweifachisolierverglasung 7 2 Verbindungsstück der Fassadenelemente 2 Abdichtung 3 vorgefertigte Fassade: 6 5 8 mm Schichtpressstoff­platte (HPL) Lattung 25 mm Stahlunterkonstruktion thermisch 3 ­getrennt, dazwischen Wärmedämmung 50 mm Abdichtung dampfdurchlässig (flüssig aufgebracht) Gipskartonplatte 13 mm Unterkonstruktion Stahl, dazwischen Wärmedämmung Glasfaser 152 mm vor Ort eingebracht: Dampfbremse Gipskartonplatte 16 mm Innenanstrich 3 1

4 Fensterbank Zierholz 5 Stahlwinkel fortlaufend installiert nach Fasaden­ einbau, verankert in Dichtungsschicht zur Verhinderung von Wasser- und Estricheintritt im Bauablauf 7 6 Geschossdecke: Bodenbelag Estrich 40 mm 8 Trennlage 9 Brettsperrholzdecke 169 mm Gipskarton feuchtebeständig 16 mm Abhangdecke Halteprofil Stahl 38 mm Stahlunterkonstruktion 19 mm Gipskartonplatte 2≈ 16 mm Innenanstrich 7 Stütze Brettschichtholz (Standardmaß 265 ≈ 265 mm im Grundraster 2,85 ≈ 4,00 m) Bekleidung Gipskartonplatten dreilagig 8 Gewindestab Ø 16 mm 9 Stahlverbindung als Steckverbindung

teilweise Bekleidung der Elemente im Bauablauf

7

cc

3

1

fertige Konstruktion

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Wohn- und Geschäftshaus Berlin, DE 2014

Architektur: Kaden Klingbeil Architekten, Berlin Tragwerksplanung Holzbau: Pirmin Jung, Rain

Text: Stefan Krötsch

Konzept Das Wohn- und Geschäfthaus c 13 füllt eine Baulücke in einer gründerzeitlichen Block­ randbebauung im Berliner Stadtteil Prenzlauer Berg. Es besteht aus einem sieben­ geschossigen Vorderhaus und einer fünfgeschossigen rückwärtigen Bebauung, sodass die gesamte Tiefe der Parzelle entlang einer 46 m langen, sechsgeschossigen Brandwand des westlich anschließenden Gebäudes ausgenutzt wird. Gegenüber dem östlichen Nachbargebäude ist die Bebauung versetzt. Hier ist auch die vertikale Erschließung in Form von zwei frei stehenden Treppenanlagen organisiert und gibt den Blick ins Innere des Stadtblocks frei. Das Rückgebäude ist von der Brandwand über drei Innenhöfe abgerückt, die Süd- und Ostlicht in die Tiefe des Gebäudes transportieren und sorgfältig inszenierte Ein-, Aus- und Durchblicke erlauben. Trotz der konstruktiven Disziplin, die für die wirtschaftliche Umsetzung als Holzbau notwendig war, ist eine außergewöhnliche räumliche Vielfalt über alle Geschosse entstanden, die den unterschiedlichen Nut­ zungen des Gebäudes von Bistro, Begegnungsstätte, Kindertages­stätte, Familienzentrum bis hin zu Arztpraxen, Büros und Wohnungen in unterschiedlichsten Formen gerecht wird. Die Skelettkonstruktion mit ihren großen Spannweiten und das unabhängige Erschließungssystem über die gesamte Länge des Gebäudes ermöglichen eine hohe Flexibilität, die sich bereits während der Planung bewähren musste, da das Nutzungskonzept mehrfach geändert wurde.

Brandschutz Die Berliner Bauordnung lässt für Gebäu­­de, deren oberstes Geschoss höher als 13 m Oberkante Fertigfußboden (OKFF) liegt, keine Brennbarkeit wesentlicher Tragwerksteile zu. Die Genehmigung verdankt der Holzbau trotz oberster Fußbodenhöhe von

W O H N - U N D G E S C H Ä F T SHA US IN B ER LIN

Lageplan Maßstab 1:3000 Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:500 1 Spielstraße 2 Hof 3 Kita

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten   Bauzeit Holzbau  Bauzeit gesamt 

B

aa

C/D 9

9

10

9

11

9

2

3

Eine hybride Skelettkonstruktion aus deckengleichen Stahlträgern, die im Erdgeschoss auf Betonstützen, in den oberen Geschos-

4. OG

1

7 3

6

EG

8

7 4673 m2 ca. 4,7 Mio. € (netto) 5 Monate 15 Monate

Tragwerk und Vorfertigung

11

a

 4 Küche  5 Büro  6 Saal  7 Bistro  8 Tiefgaragenzufahrt  9 Luftraum 10 Terrasse 11 Wohnung

19,50 m einem individuellen Brandschutzkonzept, dessen wesentliche Elemente analog zum Vorläufergebäude e 3 (Abb. A 1.8, S. 10) ausgeführt sind, das 2008 der erste sieben­geschossige Holzbau in Deutschland war. Die Entscheidung für offene, vom Ge­­ bäude abgerückte Treppenhäuser und die äußere Erschließung der Nutzungseinheiten auf allen Ebenen, entstammt dem städtebaulich-architektonischen Konzept des vertikal verzahnten und multifunktionalen Stadthauses. Für den Brandschutz bietet es den besonderen Vorteil, dass jede Nutzungs­ einheit direkt ins Freie entfluchtet wird und aufgrund der offenen Ge­­staltung keine Verrauchung des Fluchttreppenhauses droht. Die Holzkonstruktion von Wänden und Stützen wurde mit Gipsfaserplatten gekapselt, sodass sie mindesten 90 Minuten Feuer­ widerstand leistet. Die Untersichten der Brettstapeldecken besitzen eine transparente, schwer entflammbare Brandschutzbeschichtung und die Stahlträger sind unterseitig mit Gipsfaserplattenstreifen bekleidet, die die Konstruktion nachzeichnen.

A

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1 Wärmedämmverbund­system mit Putz mineralisch 110 mm Gipskartonplatte 18 mm, Dampfbremse Massivwand Brettsperrholz 140 mm Gipsfaserplatte 2≈ 18 mm 2 Geschossdecke Wohnraum: Bodenbelag Parkett 16 mm Heizestrich 74 mm, Trennlage Trittschalldämmung 30 mm, ­Abdichtung Aufbeton bewehrt 120 mm Brettstapeldecke mit Brandschutzanstrich (B1) 140 mm 3 Deckenaufbau Erker (Nacktdach): Abdichtung Kunststoff einlagig Gefälledämmung EPS im Mittel 135 mm Aufbeton bewehrt 120 mm Brettstapel­decke mit Brandschutzanstrich (B1) 140 mm 4 Stahlträger HEB 220 Gipskarton (Brandschutzbekleidung) 25 mm Gipsfaserplatte 15 mm 5 Holzfenster Fichte mit Isolierverglasung 6 Wärmedämmverbund­system mit Putz, mineralisch 150 mm Gipskartonplatte 18 mm, Dampfbremse Massivwand Brettsperrholz 100 mm Gipsfaserplatte 2≈ 18 mm 7 Stütze Stahlbeton 300/300 mm 8 Wärmedämmverbund­system Putz, mineralisch 70 mm Gipsfaserplatte 18 mm Holzständerkonstruktion 60/180 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralfaser 180 mm Gipsfaserplatte 18 mm, Dampfbremse Gipsfaserplatte 18 mm 9 Randunterzug Funierschichtholz (FSH)

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A

W O H N - U N D G E S C H Ä F T SHA US IN B ER LIN

A Vertikalschnitt Vorderhaus (Nordfassade) Maßstab 1:20 B Vertikalschnitt Hinterhaus (Südfassade) Maßstab 1:20 C statisches System D Schubverbund E Umkehrung des Momentenverlaufs im Auflager­ bereich durch Auskragung der Decke Vertikalschnitt Decke über Außenraum, 4. OG ­Rückgebäude  Maßstab  1:10

b

b

a

a Die Brettsperrholzwand mit horizontaler Deckenlage funktioniert als wandartiger Träger. Position und Größe der Fenster sind auf die Trägerwirkung der Wand abgestimmt. b Der Betonsteg des Treppenhauses liegt auf der Wand auf. c Die Wand spannt von Stütze zu Stütze. d Brettsperrholzwand mit Schubnocken an der Unterseite. Die Brettsperrholzwand steht auf Stahlträgerstützen auf und nicht auf der Geschossdecke. e Die Aufbetonschicht der Holz-Beton-Verbunddecken ist mit Kerven der Wand schubsteif vergossen.

C

sen auf Stützen aus Furnierschichtholz und Brettschichtholz aufliegen, unterteilt das Gebäude in annähernd gleiche Decken­ felder von etwa 5 m Spannweite, die von Brettstapeldecken mit Auf­beton als Verbundkonstruktion überspannt werden. Die 14 cm starken Brettstapel sind unterseitig sichtbar und liegen auf dem unteren Flansch der HEB-Profile der Primärträger auf, während die 12 cm starke, vor Ort aufgebrachte Betonschicht mit der Oberkante der Träger abschließt. Die aussteifenden Wände des fünfgeschossigen Rückgebäudes bestehen aus Tafelbauelementen, in die die Stützen des Skeletttragwerks teilweise integriert sind. Die ausstei­fenden Wände des siebenge-

schossigen Vorderhauses sind aus Brettsperrholz (BSP), die Stützen stehen hier vor den Wänden. Bei der Montage des Tragwerks wurden die BSP-Elemente mit unterseitigen Kerven auf die Stahl­träger gestellt. Durch Vergießen der Kerven beim Aufbringen der Betonschicht konnte die schub­ steife Verbindung mit den Holz-Beton-Verbunddecken (HBV) auf äußerst einfache Art hergestellt werden. Die BSP-­Elemente der westlichen Außenwand dienen über die reine Aussteifung hinaus als wand­artige Träger, die beidseitig auf den Stahlträgern und somit auf den Stützen aufliegen, an die über die Erschließungsstege das Treppenhaus angehängt ist.

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14 E 10 Decke über Außenraum: Bodenbelag Parkett 16 mm, Zementestrich 80 mm Trittschalldämmung 30 mm, Abdichtung, Aufbeton bewehrt 120 mm, Brettstapeldecke 140 mm Dampfbremse, Metallprofil, dazwischen Wärmedämmung 100 mm, Putz 10 mm 11 Stahlarmierung 12 Verguss Quellmörtel 13 Stahlprofil HEB 220 14 Wärmedämmverbundsystem 70 mm Gipsfaserplatte 18 mm, Holzständerkonstruktion dazwischen Wärmedämmung 180 mm Gipsfaserplatte 18 mm, Dampfbremse Gipsfaserplatte 18 mm

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c

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e

D

Die Erker an der Straßenfassade und das vierte Obergeschoss des Rückge­ bäudes werden durch Auskragungen der bDecken getragen. Eigentlich sind HBV-­ Konstruktionen in ihrer üblichen Wirkungsweise als Durchlaufträger und für Aus­ kragungen wegen der Umkehr von Druckund Zugzone aungeeignet. Über eine Verstärkung der Armierungslage, die durch Ausspa­rungen in den Stahlträgern geführt ist, wird die Aufbetonschicht jedoch in die c Zugzone eines Kragträgers umgewandelt. Der druckfeste Anschluss der Brettstapeldecke an den Stahlträger über Quellmörtel ermöglicht deren Wirkung als Druckzone (siehe Abb. E).

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Kulturzentrum und Hotel Skellefteå, SE 2021

Architektur: White Arkitekter, Stockholm Robert Schmitz, Oskar Norelius Tragwerksplanung: TK Botnia, Burträsk

Text: Stefan Krötsch

Konzept Die schwedische Stadt Skellefteå mit ihren ca. 35 000 Einwohnern liegt 770 km nörd­ lich von Stockholm am Bottnischen Meer­ busen. Mit einer Geschossfläche von rund 28 000  m2, einer Höhe von ca. 82 m und einer Grundfläche von etwa 60 ≈ 160 m befindet sich hier eines der größten Holz­ gebäude der Welt, das Sara Kulturzentrum, benannt nach der schwedischen Schriftstel­ lerin Sara Lidman. Der Gebäudekomplex vereint unterschiedliche kulturelle Nutzun­ gen und bildet damit das neue Zentrum der Stadt. Es beherbergt mehrere Theaterbüh­

nen und öffentliche Veranstaltungsräume, einen Konzertsaal, ein Kunstmuseum, eine Kunstgalerie, Räume für Tanz und Ballett, die städtische Bibliothek sowie ein Hotel mit Konferenzzentrum. Die Bauplastik als Addi­ tion mehrerer Volumen versinnbildlicht diese Heterogenität. Das Hotel überragt das Kul­ turhaus als schlankes Hochhaus, das einen weiten Ausblick über die nordische Wald­ landschaft jenseits der Stadtgrenzen bietet. Sowohl an der Fassade als auch im Inneren sind die Oberflächen fast ausschließlich aus Holz, was vor allem in den langen, dunklen, subarktischen Wintern eine behagliche Atmosphäre schafft. Das großzügig ver­

glaste Foyer im Südwesten des Gebäudes und die von außen einsehbaren Ausstel­ lungsräume im Nordosten sorgen für Trans­ parenz und verbinden Außen- und Innen­ raum. Die Galerien sowie die große Tribüne mit ihren Sitzstufen verleihen dem Foyer den Charakter eines Markplatzes. Die Ausführung eines Gebäudeensembles dieser Größe und Komplexität als fast reiner Holzbau ist einerseits dem ökologischen Anspruch von Bauherren und Planern zu verdanken, andererseits wird damit die lokale Bautradition aufgegriffen und die für die Region wichtige Holz verarbeitende Industrie eingebunden.

K U L T U R Z E N T R U M U N D H O T EL IN SK ELLEFTE�

10 Lüftungszentrale 11 Magazin / Bibliothek 12 Lagerräume 13 Atelier 14 Tischlerei 15 Schmiede 16 kleiner Theatersaal 17 Auditorium 18 Foyer 19 großer Theatersaal 20 Konzertsaal 21 oberes Foyer 22 Küche 23 Ausstellungsraum 24 Hotelzimmer

Lageplan Maßstab 1:3000 Grundrisse Maßstab 1:750 1 Bibliothek 2 Hauptfoyer mit „Kulturtreppe“ 3 Garderobe 4 Matinee-Bühne 5 Lobby Hotel 6 Rezeption 7 Küche Hotel 8 Nebenraum Hotel 9 Technikzentrale

24

6.–18. OG

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23

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1. OG

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EG

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Tragwerk Die Grundstruktur des vielschichtigen ­Tragwerks bildet ein Skelett aus Stützen und Trägern aus Brettschichtholz, das mit tragenden und aussteifenden Wänden sowie Decken aus Brettsperrholz ergänzt ist. In Räumen mit großen Spannweiten wie beispielsweise im Konzertsaal kommen Fachwerkträger aus Brettschichtholz zum Einsatz. Im öffentlichen Foyer prägt eine sichtbare Hybridkonstruktion aus Holz und Stahl den Charakter des Raums. Die schlan­ ken Stahlstäbe als Untergurte und Diago­ nalen sowie Obergurte und Luftstützen aus

Holz verleihen den hohen Decken ein ein­ drucksvolles Relief. Die Wände der Theatersäle sind zweischa­ lig konstruiert, um eine akustische Entkop­ pelung zu den umliegenden Räumen herzu­ stellen. Sie bestehen aus einer Kombination von Brettschichtholzstützen und Brettsperr­ holzwänden, die sich gegenseitig aussteifen. Das kleinteilige Stützenraster der Hotel­ struktur wird unterhalb der Hoteletagen über geschosshohe Stahlfachwerkträger in drei­ fach blockverleimte Brettschichtholzstützen umgelenkt, um den Luftraum des darunter­ liegenden, öffenlich zugänglichen Foyers zu überspannen.

Konstruktion Hotelturm 13 der insgesamt 15 Geschosse des Hotel­ turms sind oberhalb eines Abfanggeschos­ ses als vorgefertigte Raummodule lastabtra­ gend aufeinandergestapelt. Die Kleinteilig­ keit und Serialität der Hotelzimmer ebenso wie die Schallschutzanforderungen an die Trennwände und Geschossdecken begüns­ tigen diese Bauweise. Ausschlaggebend war jedoch die dadurch mögliche Reduzie­ rung kostenintensiver Montagezeit vor Ort. In den Wänden der Raummodule befinden sich Brettschichtholzstützen, welche die Lasten über Hirnholzstöße in die Stützen der

Schnitt Maßstab 1:750

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  1 Hauptfoyer mit „Kulturtreppe“  2 Garderobe  3 Matinee-Bühne  4 Konzertsaal   5 großer Theatersaal   6 kleiner Theatersaal   7 Übungsraum / Tanzbühne  8 Restaurant   9 Technikzentrale Hotel 10 Hotelzimmer 11 Restaurant / Skybar 12 Wellnessbereich Hotel

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13 Dachaufbau: Abdichtung Bitumen Gefälledämmung EPS 250 –50 mm Wämedämmung EPS 180 mm Dampfsperre, Brettsperrholz Fichte 160 mm 14 Träger Brettschichtholz Fichte 500/220 mm 15 Unterzug Brettschichtholz Fichte 300/350 mm 16 Sonnenschutz innenliegend 17 Brettschichtholz 90/345 mm 18 Dreifachisolierverglasung in Aluminiumrahmen 19 Riegel Brettschichtholz Fichte 225/280 mm 20 Fassade: Holzschalung Fichte druckimprägniert 22/145 mm

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Fassade Ost /Atelier Vertikalschnitt • Horizontalschnitt Maßstab 1:20

Lattung 28/70 mm, Konterlattung/Hinterlüftung 34 mm Dampfbremse Holzständerkonstruktion, dazwischen Wärmedämmung dreilagig 260 mm Brettsperrholz Fichte 120 mm 21 Lamelle Brettschichtholz 90/225 mm 22 Bodenaufbau: Dielenboden Fichte 25 mm Spanplatte 22 mm Gipskartonplatte 12,5 mm Trittschalldämmung 2≈ 20 mm PE-Folie, Stahlbeton 300 mm 23 Fassade Sockel: Fassadenbekleidung Terrazzoplatte 20 mm Hinterlüftung, Wärmedämmung 100 mm Dampfsperre, Stahlbeton 280 mm 24 Stütze Brettschichtholz 320/220 mm

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unteren Geschosse übertragen, sodass sich die Module zu einer Skelettstruktur zusammenschließen. Um den Schallschutz zwischen den einzelnen Geschossen zu gewährleisten, wurden zwischen den Stö­ ßen der Stützen pro Stockwerk Elastomer­ lager eingelegt. Horizontal sind die Decken der Raummodule mit einzelnen Stahllaschen zu einer ausreichend steifen Deckenscheibe verbunden, um die horizontale Schallüber­ tragung zu minimieren. Die eigentliche Aussteifung des Hotelhoch­ hauses übernehmen die beiden Treppen­ hauskerne, zwischen denen die einzelnen Raummodule eingespannt sind. Durch ihre Lage an den Schmalseiten des Turms wir­ ken nur minimale Kräfte aus Horizontallas­ ten auf die Zimmermodule. Die Kerne sind

aus viergeschossigen, etwa 40 cm starken Wänden zusammengesetzt, die aus zwei bzw. drei miteinander verleimten Brettsperr­ holztafeln bestehen. Zu deren Berechnung entwickelten die Tragwerksplanenden eigens eine Software. Die Wandelemente sind über Stahlplatten miteinander ver­ schraubt, nur so konnte eine Gebäudehöhe von ca. 82 m erreicht werden. Die Tragwerksplanung hatte den insgesamt 20 Stockwerke hohen Hotelturm ursprüng­ lich als reine Holzkonstruktion vorgesehen. Im Laufe des Planungs- und Bauprozesses wurde jedoch als zusätzliche Masse eine Betonschicht auf die Deckenkonstruktion der obersten beiden Stockwerke aufgebracht, um potenzielle Schwingungen in Folge von Windlasten zu reduzieren.

Brandschutz Obwohl das Kulturhaus mit Hotel die Hoch­ hausgrenze deutlich überschreitet, erlaubte das Brandschutzkonzept eine Ausführung als Holzkonstruktion mit weitgehend sicht­ baren Strukturen und Holzoberflächen. Das schwedische Baurecht sieht generell keine Begrenzung für die Brennbarkeit von Tragwerksteilen, Rettungswegen oder Ober­ flächen vor. Selbst die Treppenhäuser des Hotelturms sind vollständig aus Brettsperr­ holz und auf Abbrand dimensioniert. Zusätz­ lich wurden Wände und Decken teilweise mit Gipsfaserplatten oder mit einem Brand­ schutzanstrich versehen, um so die Brand­ last zu verringern. Eine Sprinkleranlage ist Bestandteil des Brandschutzkonzepts.

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Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse Bruttogrundfläche (BGF) Baukosten Bauzeit Holzbau Bauzeit3 gesamt 4

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1 Sicherheitsverglasung VSG 2≈ 10 mm in Stahlrahmen 2 Lüftungselement Aluminium 3 Lüftungslamellen Aluminium 4 Sperrholz 22 mm 5 Fassade: Brettsperrholz 19 mm mit Feuerschutzanstrich Wärmedämmung 70 mm, Dampfsperre Stütze Brettschichtholz 215/405 mm 6 Sonnenschutz textil 7 Dreifachverglasung in Aluminiumrahmen

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  8 Bodenaufbau: Fußbodenbelag Teppich 8 mm Spanplatte zementgebunden 22 mm Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm Trittschalldämmung 2≈ 20 mm Brettschichtholz 140 mm Wärmedämmung 100 mm zwischen den Raummodulen   9 Stütze Brettschichtholz 215/405 mm 10 Zimmertrennwand: Brettsperrholz 120 mm Luftschicht 15 mm (Modulstoß) Wärmedämmung 120 mm Brettsperrholz 120 mm 11 Brettsperrholz 32 mm zur Verschattung der Glasfassade

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Wohn- und Geschäftshaus Zürich, CH 2010

Architektur: pool Architekten, Zürich Tragwerksplanung: Henauer Gugler, Zürich Tragwerksplanung Holzbau: Ingenieurbüro SJB.Kempter.Fitze, Herisau

Text: Anne Niemann

Konzept Die Wohn- und Gewerbeüberbauung an der viel befahrenen Badenerstraße ist als erstes Gebäude in Zürich konsequent nach den ­Kriterien der 2000-Watt-Gesellschaft entwickelt worden. Jedem Einwohner steht demnach mittelfristig ein dauerhafter Energie­ bezug von 2000 Watt und die Emissionen von 1 t CO2 pro Jahr zu. Der Holzbau eignet sich besonders gut, diese hohen Standards zu erfüllen. Sechs zueinander versetzte Gebäude­ volumen mit vier bis sechs Wohngeschossen erheben sich über einem Supermarkt. Die vor- und rückspringenden Gebäude­ einheiten ermöglichen eine optimale Be­­ lichtung der bis zu 24 m tiefen Wohnungsgrundrisse. Aufgrund der im Norden verlaufenden, verkehrsreichen Straße erfolgt die Ausrichtung der Fenster nach Osten und Westen – bzw. nach Süden zum Park – und sichert den Wohnungen so den nötigen Lärmschutz. In den 54 Wohnungen erlaubt die lineare Abfolge von Räumen durchgehende Sicht­bezüge, die trotz der beschränk­ ten Fläche der Zwei- und Dreizimmerwohnungen ein großzügiges Raumgefühl erzeugen. Die Fassadenstruktur unterstützt den städtischen Charakter und verweist auf die Bossenquaderung großbürgerlicher Wohnhäuser der Gründerzeit, ohne die vorgehängte Kons­truktion zu verheimlichen.

Tragwerk Das Sockelgeschoss und die Erschließungskerne sind aus Brandschutzgründen und zur Gebäudeaussteifung in Stahlbeton ausgeführt, die darüber versetzt angeord­ Schnitt • Grundriss Maßstab 1:750 1 Supermarkt 2 Wohnen 3 Küche

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  7 Dachaufbau: Rundkies 80 mm, Schutzbahn 10 mm Abdichtung Bitumen zweilagig (obere Schicht ­wurzelfest), Gefälledämmung Mineralwolle ­ 150 − 250 mm (im Randbereich nahe Attika W ­ ärmedämmung PUR, aluminiumkaschiert druckfest 130 mm) Abdichtung EVA 3,5 mm, OSB-Platte 10 mm Brettstapeldecke 200 mm Luftdichtungsfolie, Unterkonstruktion mit Feder­ bügeln 27 mm, Gipsfaserplatte (Brandschutz) 18 mm, Weißputz 5 mm   8 Sonnenschutz Rafflamellenstores   9 Geschossdecke: Bodenbelag Parkett 10 mm Zementestrich mit Fußbodenheizung 70 mm Trennlage PE-Folie Wärme- und Trittschalldämmung Mineralwolle 30 mm Hohlkastenelement (insg. 240 mm) aus: Dreischichtplatte 40 mm, Holzrippen 160 mm, dazwischen Splittschüttung ca. 50 mm Dreischichtplatte 40 mm Unterkonstruktion mit Federbügeln 27 mm Gipsfaserplatte (Brandschutz) 18 mm, Weißputz 5 mm 10 Bodenkanal mit Stahlplatte 80 ≈ 150 mm, in Gipsfaserplatte verschraubt 11 Bodenaufbau Dachterrasse: Holzrost Lärche massiv lasiert Lattung 35 mm, Trennlage / Dachfolie 8 mm Abdichtung Bitumen zweilagig Gefälledämmung PUR mit Aluminiumkaschierung, druckfest 60 −100 mm, Dampfsperre Gipsfaserplatte 15 mm Brettstapeldecke 200 mm, Luftdichtungsfolie Unterkonstruktion mit Federbügeln 27 mm Gipsfaserplatte (Brandschutz) 18 mm Weißputz 5 mm 12 Fassade: Fassadenbekleidung Glasfaserbetonelement 70 mm Holzunterkonstruktion/Hinterlüftung 30 mm Windpapier, Wärmedämmung Mineralwolle 160 mm Brettstapelwand 100 mm Wärmedämmung Mineralwolle 80 mm Unterkonstruktion 30 mm, Filzbahn Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm Weißputz oder Spachtel 5 mm Glasgewebe 13 Wohnungstrennwand: Glasgewebe Weißputz oder Spachtel 5 mm Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm, Filzbahn Unterkonstruktion 30 mm Holzbohle 100 mm Wärmedämmung Mineralwolle 40 mm Holzbohle 100 mm Unterkonstruktion 30 mm, Filzbahn Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm Weißputz oder Spachtel 5 mm, Glasgewebe

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Axonometrie zur Steck­verbindung Wand – Geschossdecke – Wand Montagesequenz des Holzbaus über der Decke des Supermarkts im Erdgeschoss: Erstmals wurde bei dem Wohn- und Geschäftshaus ein neu entwickeltes Massivholzsystem aus ­geschosshohen Fichtenkant­hölzern verwendet.

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neten Wohngeschosse in Holzbauweise. Die einfache, über alle Geschosse gleichbleibende Schottenstruktur erlaubt eine wirtschaftliche Erstellung und wird im Laden­ geschoss in Stützenreihen aufgelöst. Für die Außen- und Wohnungs­trennwände wurde erstmals ein neu entwickeltes Massivholzsystem eingesetzt: Aneinander­ gereihte raumhohe Bohlen in der Abmessung 100 ≈ 195 mm sind ohne Hilfe von Maschinen mittels Hartholzdübeln auf ein Schwellenholz aufgesteckt und auf mittiger Höhe mit einem Querdübel untereinander ausgerichtet. Bei Fensteröffnungen kamen kürzere Bohlen zum Einsatz. Eine Zweiermannschaft konnte so pro Tag eine Etage bauen. Rähm und Schwelle bestehen aus Birkensperrholz, wobei sich durch den großen Flächenanteil von stehendem Holz keine Probleme durch Querholzpressung ergeben. Auf die mit einem horizontalen Einbinder in die Flucht gebrachten Wände wurden vorgefertigte Deckenelemente aus Kastenträgern aufgelagert. Die Elemente sind in ihrer Ebene als Scheibe zur Gebäudestabilisierung ausgebildet und geben ihre horizontalen Kräfte an die massiven Treppenhäuser 1

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ab. Im Hohlraum zwischen den Rippen sorgt eine Schlackeschüttung für hervorragenden Schallschutz. Die Holz­oberflächen sind aus Brandschutzgründen mit Gips­ karton beplankt und daher nicht sichtbar.

Nachhaltigkeit und Haus­ technik Die Bohlen der Wände sind untereinander und mit anderen Bauteilen lediglich über Holzdübel verbunden und lassen sich somit aus der Struktur heraustrennen und wiederverwenden. Die vorgehängte Fassade aus Glasfaserbetonelementen kann einfach ausgewechselt werden. Das stranggepresste Profil ist durch seine geknickte Form besonders stabil – die Unterlattung wurde in einem größeren Abstand montiert, wodurch Material gespart werden konnte. Die kontrollierte Wohnungslüftung erfolgt dezen­tral mit einem in die Fenster integrierten Einzelraumlüfter mit Wärmerückgewinnung. Dadurch konnte komplett auf die ­aufwendige Montage und brandschutztechnische Bekleidung von Lüftungskanälen

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verzichtet werden. Eine Steuerungseinheit misst den CO2-Gehalt der Abluft und regelt die Luftleistung. Die Wärmeerzeugung erfolgt über die Abwärmenutzung der Kühlaggregate des Supermarkts im Erdgeschoss und über eine Grundwasserwärmepumpe. Der Strom für die Wärmerückgewinnung, die Lüftungs­ ventilatoren und den Betrieb der Haustechnik wird auf dem Dach generiert. Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten  Bauzeit Holzbau  Bauzeit gesamt 

7 13 876 m2 33,5 Mio. € ca. 2,5 Monate 18 Monate

Horizontalschnitt Fenster Maßstab 1:10 1 Glasfaserbetonelement 70 mm Holzunterkonstruktion/Hinterlüftung 30 mm Windpapier, Wärmedämmung 160 mm Brettstapelwand 100 mm Wärmedämmung Mineralwolle 80 mm Unterkonstruktion 30 mm, Filzbahn Gipsfaserplatten 2≈ 12,5 mm Glasgewebe 2 Holz-Metall-Fenster mit Zweifachisolierverglasung 3 Lüftungselement

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Wohnanlage Jyväskylä, FI 2015 (Haus 1), 2017 (Haus 2), 2018 (Haus 3)

Architektur: OOPEAA, Helsinki /Seinäjoki Tragwerksplanung Holzbau: SWECO, Helsinki

Text: Wolfgang Huß

Konzept Das erste achtstöckige Holzwohngebäu­ ­de Finnlands wurde an der Peripherie von Jyväskylä, einer Stadt mit rund 143 000 Einwohnern, 270 km nördlich von Helsinki errichtet. Über einer verbindenden Sockel­ zone aus Beton mit P ­ arkplätzen und Abstell­ räumen entstanden in Koope­ration mit der Stadtplanungsbehörde in mehreren Bauab­ schnitten 150 Wohnungen in drei solitären Baukörpern mit leicht geknickten Fassaden und flach geneigten Satteldächern. Mit diesem Pilotprojekt sollten ökologisch hochwertige und bezahlbare Wohnun­ gen geschaffen werden: Die Mieter be­­ teiligen sich mit einer moderaten Start­ zahlung und werden nach 20 Jahren Miet-/ Ratenzahlungen zu Eigentümern der ­Wohnungen. Der Bebauungsplan wurde eigens ange­ passt, um die hohe Dichte der Bebauung zu ermög­lichen. Der Flächenverbrauch des Gebäudes auf dem hügeligen Grund­ stück ist soweit wie möglich minimiert, um auf der Westseite ein kleines Wäldchen und damit einen Frei­bereich mit hoher Auf­ enthaltsqualität zu erhalten. Ansonsten wird das Grundstück von breiten Straßen umge­ ben. Die Baukörper reagieren auf diese Lage in Form und Material: Auf der „grünen“ Seite treten zum Teil verglaste Loggien bzw. Balkone aus der Fassade heraus, die diese beleben und zugleich die Wohnzim­ mer der kleineren Wohnungen erweitern. Die Fassade besteht hier aus unbehandel­ ter Lärche, während die Fichtenbekleidung zu den Straßen hin dunkel gestrichen ist. Die Baukörper weisen eine hohe Kompakt­ heit auf. Dies wird durch die jeweils nur nach Osten bzw. Westen orientierten Woh­ nungen und eine Mittelflurerschließung mit interessant gestalteten und belichtete Luft­ räumen über die gesam­­te Gebäudehöhe erreicht.

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Tragwerk und Vorfertigung Ein innovativer Einsatz von Raummodulen zeichnet das Projekt aus: In jeder Wohnung befindet sich an der Fassadenseite ein Modul mit Schlafzimmer, Wohnzimmer und Loggia, ein zweites Modul nimmt das innen­ liegende Bad, Küche und ggf. weitere Zim­ mer auf. Die Flur­decken lagern brückenartig zwischen den Modulen der Wohnungen. Installationen sind in die Wand zum Haus­ flur integriert und machen so eine unabhän­ gige Wartung von außen möglich. Die Raummodule aus Fichtenbrettsperrholz tragen die vertikalen und horizontalen Lasten ab. In der Sockelzone überspannen Hohl­

körper-Stahlbetondecken die Pkw-Stell­ plätze. Die vorgefertigten Module wurden mit Innenausbau und Fassadenaufbau inklusive Winddichtung angeliefert, die Holz­bekleidung nachträglich in Elementen vorgefertigt montiert. Die Bauzeit des ersten Bauabschnitts betrug lediglich sechs Monate, was insbe­ sondere unter den finnischen Klimabedin­ gungen einen essenziellen Vorteil darstellt.

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die Holzober­fläche sichtbar und prägt die ansonsten weiß gestalteten Treppen­ häuser. Hier kommt das Brettsperrholz als Tragkon­struktion und gleichzeitig als Gehbelag zum Einsatz. Eine Sprink­ leranlage ist Bestandteil des Brandschutz­ konzepts. Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  1.– 8. Geschoss Keller und Parken Baukosten  Bauzeit Holzbau: Fertigung der Module Montage vor Ort Bauzeit gesamt 

Brandschutz Die Wände der Wohnungen und Treppen­ häuser sind mit Gipskarton bekleidet. An den Decken der Wohnungen bleibt

8 5335 m2 1495 m2 ca. 11 Mio. € 5 Monate 2 Monate 6 Monate

Lageplan Maßstab 1:2500 Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:500 1 Eingang 2 Erschließung 3 Luftraum 4 Wohnen

5 Küche 6 Bad 7 Zimmer 8 Loggia

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Vertikalschnitte Maßstab 1:20

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 1 Geschossdecke: Bodenbelag Parkett Eiche 15 mm, Estrich 40 mm Trittschalldämmung mit Fußbodenheizung 30 mm Brettsperrholzplatte 140 mm Hohlraumdämmung Glaswolle 50 mm Luftraum 77 mm, Brettsperrholzplatte 80 mm  2 Fassade: Holzschalung Fichte gestrichen / Lärche, ­unbehandelt 28 mm Holzunterkonstruktion mit Hinterlüftung 50 mm Brettschichtholz 100 mm   3 Brüstungselement Aluminiumrahmen mit Glasfüllung  4 Aluminiumschiebefenster   5 Holzschiebefenster mit Dreifachisolierverglasung, schwellenlos   6 Bodenaufbau Loggia: Abdichtung, Sperrholzplatte im Gefälle, Keillattung Brettsperrholzplatte 140 mm Hohlraumdämmung Glaswolle 50 mm Brettsperrholzplatte 80 mm   7 Abdichtung der Fuge zwischen den Raummodulen   8 Geschossdecke über Keller: Bodenbelag Parkett Eiche 15 mm, Estrich 40 mm Trittschalldämmung mit Fußbodenheizung 30 mm Brettsperrholzplatte 140 mm Hohlraumdämmung 100/50 mm, Luftraum Hohldielendecken Beton vorgefertigt  9 Dachaufbau: Abdichtung Bitumen, OSB-Platte 18 mm, Lattung mit Hinterlüftung, Wärmedämmung Einblasdämmung 450 mm, Brettsperrholz 80 mm 10 Geschossdecke über Tiefgarage: Bodenbelag Parkett, Eiche 15 mm, Estrich 40 mm Trittschalldämmung mit Fußbodenheizung 30 mm Brettsperrholzplatte 140 mm Hohlraumdämmung 100/50 mm, Luftraum Stahlbeton 800 mm

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Gebäudestruktur Raummodule

Wohnung aus zwei zusammengefügten Raummodulen

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Wohnanlage Ansbach, DE 2013

Architektur: Deppisch Architekten, Freising Tragwerksplanung: Planungsgesellschaft Dittrich, München

Text: Manfred Stieglmeier

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Konzept

wohnfläche über 37 Wohnungen mit acht unterschiedlichen Grundrissvarianten. Eine einfache Tragstruktur und zentral angeordnete Sanitärkerne ermöglichen hohe Flexi­bilität durch veränderbare Innenwände. Alle öffentlichen Nutzungen befinden sich im Erdgeschoss zum Innenhof ­orientiert. Die Wohnungen in den Ober­ geschossen sind entweder durchgesteckt oder Eckwohnungen und damit immer von mindestens zwei Seiten belichtet. Die sturzlosen Fenster und die hellen Laibungs­ bekleidungen gewährleisten eine maximale Tageslichtnutzung bei einem energetisch optimierten Fensteranteil in den Fassaden.

In einem stark heterogenen Umfeld bilden jeweils zwei sich gegenüberstehende Wohn- und Nebengebäude eine geschlossene Vierseitanlage mit zentralem ruhigem Innenhof. Die Höhenstaffelung der Baukörper reagiert auf die Umgebung und akzen­ tuiert das Ensemble. Die Wohnanlage ist das Ergebnis eines Wett­bewerbs und wurde als energieeffizienter Wohnungsbau speziell gefördert. Beide 16 m tiefen, nicht unterkellerten, sehr kompakten und klar strukturierten Wohn­ häuser verfügen bei ca. 2400 m2 Gesamt-

Die innenliegenden Küchen werden über Fenster zum Treppenhaus belichtet, das Tageslicht über eine Verglasung im Dach erhält. Das kompakte Volumen in Kombination mit der hochgedämmten, homogenen Gebäudehülle ermöglichte die Realisierung der energetischen Ziele eines KfW-Effizienzhauses 40.

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse Bruttogrundfläche (BGF) Baukosten Bauzeit Holzbau (inkl. Fassade) Bauzeit gesamt

4 3667 m2 4,34 Mio. € 4 Monate 13 Monate

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Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:500  1 Innenhof  2 Sandspielfläche  3 Sitzbank   4 Laube (Ausbau zum ­Gemeinschaftsraum ­vorgesehen)  5 Heizung  6 Pelletlager  7 Elektroraum  8 Fahrradraum  9 Müllraum 10 Windfang 11 Waschraum 12 Kinderwagenraum 13 Abstellräume 14 Plattformaufzug 15 Aufzug (optional) 16 Luftraum

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Tragwerk Die tragende Konstruktion besteht aus Wänden und Decken aus Fichtenbrettsperrholz. Die Deckenelemente durchdringen längsseitig die Außenhülle und ergeben damit eine einfache durchlaufende Balkonkon­ struktion. Durch die bauphysikalischen Eigenschaften von Holz entsteht hier keine Gefahr von Kondensatbildung, eine unterseitige Nut an der Deckenplatte verhindert die Feuchtewanderung im Holz von außen nach innen und verringert Wärmebrücken. Auch der notwendige luftdichte An­schluss lässt sich damit herstellen. Die Außenwände bestehen aus vorgefertigten Holzrahmenelementen mit 28 cm Kerndämmung aus Mineralwolle. Fenster und äußere Bekleidung aus einer vorvergrauten und damit wartungsfreien Horizontalschalung aus heimischer Weißtanne wurden vor Ort montiert. Die drei Obergeschosse ruhen auf einem robusten Sockel aus sandgestrahltem Sichtbeton, der auch das Ensemble fasst. Innen sind die Wän­de mit Gipsfaserplatten bekleidet und weiß gestrichen, während Türen und Fenster aus farblos lasierter Fichte bestehen. Die Holzfenster mit Luftkammerrahmen sitzen aus gestalterischen und aus Gründen des Witterungsschutzes tief in der Laibung. Sie sind dreifachverglast und zur Vermeidung von Wärmebrücken am Fens-

terstock überdämmt. Die Dachkonstruktion besteht ebenfalls aus innen sichtbaren Brettsperrholz­elementen mit 32 cm Aufdachdämmung.

Brandschutz Die unterschiedlichen Höhen der beiden Wohngebäude führen zur Einordnung in verschiedene Gebäudeklassen und damit zu unterschiedlichen Anforderungen an den baulichen Brandschutz mit Auswirkung auf die Materialien der Fassade. In Bayern war zum Bauzeitpunkt in der Regel ab dem vierten Geschoss eine schwer entflammbare Außenwandbekleidung vorgeschrieben. Damit beide Baukörper in gleicher Weise mit Holz verschalt werden konnten, wurde bei dem viergeschossigen im Erdgeschoss als Kompen­sation der nicht brennbare Betonsockel aus­geführt. Damit ist die brennbare Oberfläche auf drei Geschosse begrenzt und die Gefahr von Brandstiftung reduziert. Dennoch war hier für die Außenwände noch eine K260-Kapselung hochfeuerhemmend mit nicht brennbarem Dämmstoff erforderlich. Zusätzlich wirken die von innen nach außen durchlaufenden Deckenplatten für die Balkone an den Längsseiten als eine Art Brandschott, da die Außenwände dadurch geschossweise voneinander getrennt sind. Außerdem wurden bei

allen Fenstern die umlaufenden Laibungsbekleidungen mit einer Stärke von 6 cm so bemessen, dass ein Feuerwiderstand E 30 durch Abbrand gegeben ist und ein Brandüberschlag aus dem Raum in die Hinterlüftungsebene vermieden wird. Damit konnte auf Brandschutzbleche an den Stirnseiten des Gebäudes verzichtet werden. Zur Kompensation der laut geltender Bauordnung nicht zulässigen sichtbaren Brettsperrholzdecken wurde in jeder Wohnung eine hausvernetzte Rauchmeldeanlage installiert. Begünstigend wirkten sich dabei auch die kleinen Wohneinheiten mit maximal 100 m2 und die Massivholzbauweise der Decken ohne Hohlräume aus.

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Montage Brettsperrholzplatte mit vorgefertigter Fuge für Wand- und Fenster anschluss

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Vertikalschnitt  Maßstab 1:20 1 Photovoltaikanlage (60 000 kWh /a > Eigenverbrauch) 2 Dachaufbau: Abdichtungsbahn mit unterseitigem Vlies, Wärmedämmung EPS 50 –130 mm, Wärmedämmung EPS 160 mm Notabdichtung / Dampfsperre Brettsperrholzplatte Fichte 160 mm 3 Tropfblech schwarzgrau gestrichen 4 Laibung Dreischichtplatte Fichte farblos lasiert 30 mm 5 Fenstertür mit Hohlkammerrahmen Fichte farblos lasiert, Lüftungsöffnung oben selbstregelnd schalldämmend mit Dreifachverglasung argongefüllt Uf = 0,91 W/m2K, Ug = 0,50 W/m2K Schwelle barrierefrei 6 Handlauf Flachstahl 75/10 mm 7 Balkonbrüstung: Weißtanne vorvergraut patiniert 30 mm auf Unterkonstruktion Stahlrohr schwarzgrau | 40/40 mm 8 Bodenaufbau Balkon: Lärche unbehandelt 30 mm Konstruktionsvollholz (KVH) konisch 60/100 –120 mm, Bautenschutzmatte, Abdichtungsbahn Trittschalldämmung EPS 20 –50 mm Notabdichtung Elastomerbitumenbahn Brettsperrholzplatte Fichte 180 mm 9 Geschossdecke: Mosaikparkett Eiche massiv geölt 10 mm

Heizestrich 65 mm, Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung Mineralwolle 40 mm Splittschüttung gebunden 80 mm Notabdichtung Elastomerbitumenbahn Brettsperrholzplatte Fichte 180 mm 10 Kapselung (K230) GKF 18 mm Brettsperrholzplatte Fichte 90 mm Wärmedämmung Mineralwolle 60 mm Brettsperrholzplatte Fichte 90 mm Kapselung (K230) GFK 18 mm 11 Beplankung Gipskartonplatte 12,5 mm 12 Brandschutzstreifen Mineralwolle nicht brennbar, Anschluss luftdicht, Nut (unterseitig in Brettsperrholzdecke) gedämmt 13 Fassade: Schalung Weißtanne vorvergraut patiniert 20 mm, Lattung 40/50 mm Fassadenbahn diffusionsoffen Holzrahmenelement vorgefertigt Kapselung (K260) Gipskartonfeuerschutzplatte (GKF) 2≈ 18 mm, Wärmedämmung Mineralwolle 2≈ 140 mm / Pfosten KVH 60/280 mm OSB-Platte 15 mm Kapselung (K260) GKF-Platte 2≈ 18 mm (innere Platte vor Ort montiert) 14 Hofbelag Asphalt sandfarben 15 Sockel Stahlbetonfertigteil sandgestrahlt 16 Perimeterdämmung Polystyrol Hartschaum 100 mm

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Wohnanlage München, D 2020

Architekten: ARGE ArchitekturWerkstatt Vallentin, München; Johannes Kaufmann Architektur, Dornbirn / Wien Tragwerksplanung: Reiser Tragwerksplanung, München

Text: Manfred Stieglmeier

Konzept Die beiden viergeschossigen Stadthäuser sind Teil eines urbanen Wohnclusters auf dem Gelände der ehemaligen Prinz­Eugen­ Kaserne im Nordosten Münchens. Im südli­ chen Teil des insgesamt 29,9 ha großen Quartiers entstand eine ökologische Muster­ siedlung in Holz­ und Holzhybridbauweise, gegliedert in drei Baufelder. Die städtebauli­ che Struktur des südwestlichen Baufelds, zu dem die Stadthäuser gehören, ist bestimmt durch drei miteinander kombinierte Gebäu­ detypologien mit insgesamt 36 Wohnungen, Gemeinschaftsräumen und einem gemein­ samen Dachgarten. Die variierenden und individualisierten Grundrisse der Wohnein­ heiten haben eine Größe von 56 bis 120 m2. Zwischen den Gartenhofhäusern führen schmale, halböffentliche Gassen zu einem kleinen Platz im Zentrum der Wohnanlage. Den südlichen Abschluss des Clusters definieren die beiden viergeschossigen Stadthäuser mit jeweils zwei Wohnungen pro Geschoss. Verbindendes gestalteri­ sches Leitmotiv innerhalb des Clusters sind Bänder aus wetterfestem Stahl. Als horizon­ tale Brandsperren gliedern sie die Holz­ fassade der Stadthäuser oder akzentuieren passepartoutartig geschosshohe Fenster und fungieren als raumbildende Gerüste im Außenbereich.

Tragwerk Aufgrund der komplexen Anforderungen von hoher Dichte bei gleichzeitigem Schutz der Privatsphäre, Passivhausstandard und ein möglichst hoher Anteil an nachwachsen­ den Rohstoffen entschieden sich die Planer, die Außenhüllen sämtlicher Bauten in Holz­ ständerbauweise auszuführen. Die Konst­ ruktionsvollholzstützen der Stadthäuser mit 240 x 80 mm sind je nach Brandschutzerfor­ dernissen mit Gipsfaserplatten oder OSB­ Platten beplankt. Tragende Innenwände und Decken wurden als Brettsperrholzele­

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Axonometrie Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:500  1 Gartenhofhaus   2 privater Freibereich   3 Atriumwohnung   4 Fahrradabstellraum   5 Dorfplatz   6 Gemeinschaftsküche  7 Müll   8 Stadthaus   9 Tiefgarageneinfahrt 10 Gemeinschaftsraum 11 Gästeapartment 12 Gemeinschaftsdachterrasse

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Brandschutz Die beiden viergeschossigen Gebäude ent­ sprechen der Gebäudeklasse 4. Tragende, aussteifende und wohnungstrennende Bau­ teile erfordern gemäß der Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderun­ gen an Bauteile und Außenwandbekleidun­ gen in Holzbauweise (MHolzBauRL) die Feuerwiderstandsdauer hochfeuerhem­ mend (REI 60, K260). Dieser Anforderung entspricht die Umsetzung mit jeweils beid­ seitiger Beplankung der Wände mit Gips­ faserplatten und einer nicht brennbaren Dämmung aus Mineralwolle. Die Außenwände konnten aufgrund der geschossweise auskragenden Stahlbänder, die als Brandsperren zur Verhinderung der vertikalen Brandübertragung über die Hohl­ räume der Hinterlüftungsebene fungieren, mit einer brennbaren Fassadenbekleidung auf der gekapselten Holzständerwand ver­ sehen werden. Abweichungsanträge zur Bauordnung ermöglichten die Ausführung der Brett­ sperrholzdecken mit einer sichtbare Holz­ unterseite. Dafür mussten die Schmalseiten

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mente mit einer Dicke von 220 mm aus­ geführt. Aus Gründen des Schallschutzes sind die Wände der Treppenhäuser sowie die Wohnungstrennwände zweischalig mit einer Bekleidung aus Gipsfaserplatten. Zur vertikalen Aussteifung der Gebäude dienen die Wohnungstrennwände aus ­Brettsperrholz und die mit Gipsfaserplat­ ten beplankten Außenwände. Die Wand­ scheiben sind untereinander schubsteif ­verbunden und an den Stößen druck- und zugfest angeschlossen. In horizontaler ­Richtung wirken die als Scheiben ausge­ bildeten sichtbaren Brettsperrholzdecken. Zur Vermeidung großer Konstruktions­ höhen wurden in den Außenwänden im Bereich von großen Öffnungen Stahlträ­ ger als ebenengleiche Überzüge in die Decken integriert.

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Lageplan Maßstab 1:7000 Vertikalschnitt Maßstab 1:20 1 Begrünung 80 mm, Dränmatte 20 mm Abdichtungsbahn Wärmedämmung 2 % Gefälle 275 mm Wärmedämmung PIR 240 mm Dampfsperre, Brettsperrholz 160 mm 2 Abschottung gegen Brandüberschlag Stahlblech wetterfester Baustahl 3 mm 3 Fassade hinter Schiebeladen: Schichtstoffplatte 8 mm 4 Schiebeladen: Weißtanne vorvergraut mit Beschichtung Silikat­farbe 24 mm in Rahmen aus Stahlprofil ∑ 4/40/40mm bzw. ∑ 5/60/40 mm 5 Absturzsicherung 2≈ ESG 8 mm 6 Weißtanne vorvergraut 24 mm, Konterlattung 24 mm Kantholz 123/80 mm

der Bretter der Deckenelemente verleimt werden, um eine Brandausbreitung inner­ halb des Bauteils zu verhindern.

Vorfertigung Sämtliche tragende Wand- und Deckenele­ mente sind industriell vorgefertigt, während der Einbau der Fenster sowie die Montage der Fassadenbekleidung aus vorvergrau­ ten Weißtannebrettern vor Ort erfolgte. Die Beplankung der innenliegenden Seiten der Außenwände sowie die Herstellung der nichttragenden Innenwände in Trocken­ bauweise fand im Zuge der Ausbauarbei­ ten statt.

Bauökologie Abgesehen vom Untergeschoss in Stahl­ betonbauweise und den Treppenläufen in den Obergeschossen aus Stahlbetonfertig­ teilen konnten sämtliche Bauteile in Holz ausgeführt werden. Die Wände des Trep­ penhauskerns aus Brettsperrholz machen den höchsten Holzanteil der gesamten Konstruktion aus. Beim Nachweis von Bau­ stoffen aus nachwachsenden Rohstoffen kamen sämtliche Holzwerkstoffe der Kon­ struktion, aber auch Parkettböden, Holz­ fenster und Holz­innentüren zum Ansatz. In Summe erreichen die Stadthäuser einen Holzanteil von ca. 220 kg/m2 Wohnnutz­ fläche.

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse 4 (Stadthäuser) 3 (Atriumhäuser) 2 (Gartenwohnungen) Bruttogrundfläche (BGF) 4651 m2 (oberirdisch) 2374 m2 (unterirdisch) Baukosten ca. 15,7 Mio. € Bauzeit Holzbau 10 Monate Bauzeit gesamt 32 Monate

  7 Schiebetür Dreifachverglasung in Aluminium- / Holzrahmen   8 Parkett 15 mm, Heizestrich 65 mm PE-Folie, Trittschalldämmung 30 mm Schüttung Perlite 90 mm, Rieselschutzvlies Brettsperrholz 220 mm mit sichtbarer Holzoberfläche   9 Auflager Stahlprofil U 220 mm 10 Brüstung Nischenfenster mit integrierter Markise: Rahmen wetterfester Baustahl 3 mm mit zweiter Dichtungs­ebene, Hinterlüftung 85 mm Wärmedämmung PUR 120 mm, Massivholz 80 mm 11 Weißtanne vorvergraut mit Silikatbeschichtung 24 mm Lattung 24 mm, Hinterlüftung 40 mm 12 Holzrahmenelement vorgefertigt: Windsperre, Gips­faserplatte 2≈ 18 mm Pfosten Buchenfurnierschichtholz 240/80 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 240 mm Gipsfaserplatte 2≈ 18 mm 13 Installationsschicht: Gipskartonplatte 15 mm, Stahlprofil C 60, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 60 mm, Dampfsperre

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Wohnbebauung München, DE 2016

Architektur: Florian Nagler Architekten, München Tragwerksplanung Holzbau: Franz Mitter-Mang, Waldkraiburg Tragwerksplanung Massivbau: r.plan Büro für Bauplanung, Chemnitz

Text: Anne Niemann

Konzept „Wir brauchen mehr günstigen Wohnraum – und das schnell!“ Vor diesem Hintergrund wurde das Projekt Parkplatzüberbauung am Dantebad entwickelt. Zu den günstigen Voraussetzungen gehörte, dass das Grundstück Eigentum der Landeshauptstadt München ist, dass die darauf befindlichen Stellplätze nicht gebunden waren und dass alle Beteiligten ein Interesse daran hatten, das Projekt zügig und in angemessener Qualität umzusetzen. Entstanden ist ein Gebäude mit insgesamt fünf Stockwerken, wovon das Erdgeschoss

als offenes Geschoss für die Überbauung der zu erhaltenden Stellplätze dient. Der über 100 m lange Baukörper mit seinen abgerundeten Ecken fügt sich städtebaulich gut in die Umgebung ein, die von großformatigen Wohnbauten geprägt ist, und führt zu einer besseren Fassung der vorhandenen Freiflächen. Die Wohnungen werden von den Trep­ penhäusern aus über Laubengänge erschlossen. Vor jeweils drei Wohnungen ist der Laubengang zu einer kleinen Nische aus­geweitet, die sich möblieren lässt und als Treffpunkt für die Bewohner dient. 86 der 100 Wohnungen sind Ein­

zimmerapartments, bei den restlichen 14 Ein­heiten handelt es sich um 2,5-Zimmer-Wohnungen. Die Wohnungen wurden für berechtigte Haushalte verschiedener Einkommens­ stufen sowie anerkannte Flüchtlinge errichtet, die es auf dem hochpreisigen Münchner Wohnungsmarkt besonders schwer haben. Als zusätzliches Angebot für die Bewohner gibt es Gemeinschaftsräume, ein Waschcafé und eine Dachterrasse mit Spiel­ flächen, Liegedecks und der Möglichkeit, Gemüse und Kräuter anzupflanzen.

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Tragwerk Um die meisten der vorhandenen Parkplätze erhalten zu können, wurde zunächst eine ­Konstruktion aus Stahlbetonstützen und Unterzügen erstellt, auf der dann die eigentliche Wohnbebauung in Holzbauweise erfolgte. Das Haus berührt den Grund nur mit zwei Treppenhäusern und den beiden Kopfbauten, in denen Technik, Lager und Müllräume untergebracht sind. Die tragenden Innenwände und Decken be­­ stehen aus wohnungsgroßen Brettsperrholz­ elementen. Die Decken bleiben raumseitig sichtbar, die Wände sind beidseitig zweila-

gig mit Gipsfaserplatten bekleidet, um den erforderlichen Schallschutz gewährleisten zu können. Die Außenwände bestehen aus mit 20 cm Mineralfaser gedämmten Holz­ tafelkonstruktionen, die den Vorgaben der EnEV 2016 entsprechen. Auch das äußere Erscheinungsbild weist das Gebäude als Holzbau aus: Die differenziert gestalteten Fassaden mit Rahmen und Fül­lungen aus sägerauem Holz machen den Bauprozess nachvollziehbar und verleihen dem Gebäude durch die gleichmäßige ­Wiederholung einen ruhigen Rhythmus. Die ­farbigen Fassaden fügen sich wie selbstverständlich in das städtische Umfeld ein.

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  5 Bruttogrundfläche (BGF)  4630 m2 (a) 722 m2 (b) 192 m2 (c) Baukosten ca. 8,4 Mio. € Bauzeit Holzbau  2 Monate Bauzeit gesamt  7 Monate Lageplan  Maßstab 1:2000 Schnitte • Grundrisse  Maßstab  1:750 1 Laubengang / Erschließung 2 Einzimmerapartment 3 Nasszelle vorgefertigt 4 Gemeinschaftsräume 5 Kellerersatzraum 6 2,5-Zimmer-Wohnung 7 barrierefreies Apartment

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Vorfertigung Die Stahlbetonkonstruktion des Gebäudes ist in Ortbetonbauweise hergestellt, die Errichtung des Holzbaus hingegen erfolgte mit einem hohen Vorfertigungsgrad. Nach der Montage der Außen- und Wohnungstrennwände wurden die Fertigbäder witterungsgeschützt vom Kran in die Wohneinheiten gehoben und alles mit einer Holz­ decke geschlossen. Sobald daran anschließend der Laubengang aus Betonfertigteilen und damit ein Geschoss fertiggestellt war, konnte mit der darüberliegenden Etage begonnen werden.

Diese Bauweise, aber auch die bereits vollständig installierten und vor Ort eingesetzten Bäder, führten dazu, dass sich die für die Montage auf der Baustelle benötigte Zeit auf ein Minimum reduzieren ließ. Nur ­so war das Bauvorhaben innerhalb der knappen Planungs- und Bauzeit von April bis Dezember realisierbar.

Brandschutz Das Haus fällt in die Gebäudeklasse 4, was eine Feuerwiderstandsdauer der oberen Geschosse von 60 Minuten erfordert. Der „Tisch“ aus Stahlbeton der Park­

Grundrissausschnitt der beiden Wohnungstypen  Maßstab  1:100

platzebene weist eine Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten auf, um die darüberliegenden Wohngeschosse vor der Brandlast der darunter befindlichen Autos zu schützen. Auch die Laubengangerschließung besteht aus nicht brennbaren Materialien. Die zwei Treppenhäuser garantieren zwei baulich unab­hängige Rettungswege. Sie sind ebenso wie der Aufzugschacht im Erd­ geschoss aus Stahlbeton, in den Ober­ geschossen aus Massivholz. Durch die beidseitige Beplankung gelten sie als Brandwandersatzwände mit einer Feuer­ widerstandsdauer von 60 Minuten.

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Vertikalschnitt Fassade  Maßstab  1:20  1 Dachaufbau: Begrünung extensive oder Kiesfläche, Dränageelement 40 mm, Bautenschutzmatte 6 mm Abdichtung Bitumen zweilagig, Dämmung EPS im Gefälle 20 – 200 mm Wärmedämmung PU 60 mm, Splittschüttung latexgebunden 60 mm Dampfsperre (Notabdichtung), Brettsperrholzdecke 140 mm   2 Schalung Lärche strukturgehobelt dunkelblau gestrichen 19 mm, Horizontallattung 35 ≈ 80 mm, Vertikallattung 16 ≈ 80 mm, Brettsperrholz 100 mm   3 Dreifachisolierverglasung in Holzrahmen  4 Regelgeschossdecke: Bodenbelag Linoleum 2,5 mm, Spachtel Untergrundvorbehandlung 2 mm Zementestrich 55 mm, Trennlage PE-Folie 2≈ 0,2 mm Trittschalldämmung Mineralfaser 40 mm, Splittschüttung latexgebunden 100 mm, Brettsperrholzdecke Industrie-Sichtqualität 140 mm   5 Abdeckung Stahlblech verzinkt, Elementrahmen Lärche sägerau 100 ≈ 100 mm   6 Verschalung Elementstoß Lärche strukturgehobelt, dunkelblau gestrichen 19 mm   7 Abdeckung Lärche sägerau, rot gestrichen 210 ≈ 40 mm   8 Rolladenkasten, Kunststofflamellen   9 Geschossdecke 1. OG: Bodenbelag Linoleum 2,5 mm, Spachtel Untergrundvorbehandlung 2 mm Zementestrich 55 mm, Trennlage PE-Folie 2≈ 0,2 mm Trittschalldämmung Mineralfaser 20 mm Wärmedämmung EPS 40 mm, Dampfsperre Wärmedämmung EPS 120 mm, Stahlbetondecke 250 mm 10 Gehwegplatten 50 mm, Splittbettung 30 mm, Tragschicht 182 mm Dränageelement 40 mm, Bautenschutzmatte 6 mm Abdichtung Bitumen zweilagig, Dämmung EPS im Gefälle 20 – 200 mm Wärmedämmung PU 60 mm, Splittschüttung latexgebunden 60 mm Dampfsperre (Notabdichtung), Brettsperrholzdecke 140 mm 11 Stabgeländer Stahl verzinkt 12 Stahlbetonfertigteil 13 Stahlbetonfertigteil PMMA-beschichtet 140 – 210 mm 14 Brettschichtholz 200/160 mm 15 Dämmstreifen 16 Abhängung Wärmedämmung 120 mm Holzwolleleichtbauplatte nicht brennbar 15 mm

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Dachaufstockung Zürich, CH 2015

Architektur: spillmann echsle architekten, Zürich Tragwerksplanung: Haag + Partner, Küsnacht

Text: Manfred Stieglmeier

Konzept Das „Rauti-Huus“, ein Fabrikationsgebäude eines Lüftungsherstellers aus dem Jahr 1948, liegt im Züricher Stadtteil Albisrieden an einer verkehrsreichen Straße. Es bildet zusammen mit dem Nachbarhaus ein Ensemble, das repräsentativ für die Bauweise seiner Entstehungszeit ist. Auf dem bislang als Büro- und Laborgebäude mit vier Vollgeschossen und einem Attikageschoss genutzten Bau entwickelten die Architekten eine dreigeschossige Aufstockung als Holzkonstruktion mit 17 neuen Wohneinheiten. Vorhandene 30 % Nutzungs-

reserven der zulässigen Geschossfläche konnten so aktiviert werden. Die unterste Ebene der Aufstockung verbirgt sich hinter der rekonstruierten Fassade des vierten Obergeschosses. Der äußerlich erkennbare zweigeschossige Teil des Aufbaus spielt mit verschachtelten Kuben und erzeugt so großzügige Lofts als Maisonette-Wohnungen mit privaten Dachterrassen. Sämtliche Wohnungen werden im vierten Obergeschoss von einem innenliegenden Korridor, vergleichbar einer „rue intérieure“, erschlossen. Je nach Wohnungstyp gelangt man von der Wohnküche aus über innere Treppen nach oben oder unten in die weiteren

Wohnräume, die sich in diesen Ebenen über die gesamte Gebäudetiefe erstrecken. Dadurch entstehen in jeder Wohnung straßenlärmabgewandte Innen- oder Außenräume mit vorgelagerten Terrassenflächen. Die einzelnen Wohnungen sind untereinander stockwerksweise verschränkt, um differenzierte Wohnungsgrößen zu generieren.

Tragwerk Der bestehende Gebäudeteil wurde in seiner Geschichte bereits zweimal aufgestockt. Die Belastbarkeit der Tragkonstruktion hatte dadurch ihre Grenzen erlangt. Zudem wies

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aa Lageplan Maßstab 1:5000 Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:750 Axonometrie Wohnungstypologien

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse (Holzbau) Bruttogrundfläche (BGF) Baukosten Bauzeit Holzbau Bauzeit gesamt

3 5630 m2 ca. 12,2 Mio. € 10 Tage 16 Monate

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die vorhandene Bausubstanz im Attika­ geschoss gravierende Mängel auf, die einen massiven Aufbau ausschlossen. Die gewünschte Erweiterung des Gebäudes wurde dennoch möglich, indem die beiden oberen Bestandsgeschosse abgetragen und stattdessen drei neue in einer leichteren, vorgefertigten Holzkonstruktion errichtet wurden. Die hohe Auslastung der vorhan­ denen Betonstruktur bedurfte einer gleichmäßigen Lasteinleitung in die bestehenden 70 cm starken Stützen. Bei den verschachtelten Grundrissen der neuen Wohnungen war dies nicht überall möglich. Ein in der Mitte über die gesamten 60 m des Gebäu-

des verlaufender Unterzug auf Höhe des dritten Obergeschosses konnte für die Lastverteilung aktiviert werden. Die schlechte Betonqualität des Bauteils erforderte jedoch eine Verstärkung durchbGlasfaserarmierungen und Aufbetonieren mittels Spezialbeton. Zwischen den Betonstützen der Fassade und dem Unterzug wurde ein Abfangrost aus Stahlträgern aufgespannt. Entlang der Außenwand liegt der Abfangrost auf Neoprenlagern, um eine möglichst gleichmäßige Lastverteilung auf die 12 x 20 cm Betonstützen der Fassade herzustellen. Auf dieser Unterkonstruktion ruht die neue dreigeschossige Holzkonstruktion aus Holzrah-

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menbau- und Massivholzelementen, deren tragende Brettsperrholzwände als Scheiben a werden die Lasten ausgebildet sind. So möglichst direkt in die Lastverteilkonstruktion b eingeleitet. Die neuen Geschoss­­decken sind als Hohlkasten konzipiert, die im Innern mit Zementplatten beschwert wurden, um die geforderten Schallschutzwerte zu erfüllen. a

Vorfertigung Für den Holzbau sprach nicht nur das geringe Gewicht, sondern auch eine kurze Bauzeit durch die Vorfertigung. Holzrahmenbauteile und Massivholzwände wurden im

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Werk gefertigt und elementiert geliefert. Der Einbau der Fenster und Fassaden­ elemente erfolgte vor Ort. Transportbedingt sind die Hohlkästen der Decken auf maximal 2,50 ≈ 13,00 m große Elemente begrenzt. Sie wurden inklusive Brandschutzbekleidung, Dämmung und einge­ legten Zementplatten vorfabriziert. Die Aufstockung konnte bei laufendem Betrieb in den Geschossen darunter realisiert werden.

Brandschutz Das Gebäude fällt in die Gebäudeklasse 5. Tragende, aussteifende und raumabschlie-

ßende Bauteile erforderten zum Planungszeitpunkt die Feuerwiderstandsdauer REI 60/EI 30 (nbb), d. h. 60 Minuten Trag­ fähigkeit und wärmedämmende Wirkung unter Brandeinwirkung. Zudem dürfen die Bauteile während 30 Minuten an der Oberfläche nicht entflammen. Diese Anforderungen wurde durch eine konsequente EI 60 (nbb)-Bekleidung des Holztragwerks erreicht, innen mit zwei Lagen Gipskartonplatten, außenseitig aus Gründen der homogenen Materialisierung mit dem Bestandsbaukörper mit Faserzementplatten. Jede Wohnungseinheit bildet für sich einen eigenen Brandabschnitt.

Planausschnitt Abfangrost Stahlträger und streifenförmige Verstärkung von Decke und Mittelträger mit carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK)  ohne Maßstab Schnitt Anschluss Wand / Träger  Maßstab  1:10   1 Stahlträger neu   2 Deckentragwerk Bestand   3 CFK-Lamellen auf Decke   4 CFK-Lamellen an Unterseite Mittelträger   5 CFK-Bänder Ummantelung Mittelträger   6 Gipskartonplatte 2≈ 15 mm, Ständer U-Profil, dazwischen Akustikdämmung Glaswolle 30 mm   7 Holzrahmenbauelement: Beplankung OSB-Platte 15 mm, Kantholz 80/160 mm, dazwischen Wärmedämmung 160 mm, OSB-Platte 15 mm   8 Sockelleiste bündig   9 Gipsfaserplatte 2≈ 12,5 mm 10 tragende Wandscheibe Brettsperrholz 120 mm 11 Flachstahl aufgeschweißt 100/180/10 mm 6

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12 extensive Begrünung, Substrat 70 mm Speichermatte 35 mm, Drän- / Schutzmatte 20 mm Abdichtung, Trennlage Wärmedämmung druckfest 60 –163 mm PE-Folie, Dampfsperre Dreischichtplatte 27 mm, BSH-Rippe 60/216 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralfaser Dreischichtplatte 27 mm 13 Gipskartonplatten 2≈ 12,5 mm Federbügel / Dämmung 30 mm 14 Formteil Platte Faserzement 16 mm 15 Unterkonstruktion Aluminium 16 Dreifachverglasung in Holz-Aluminium-Rahmen 17 Diele Lärche 20 mm Unterkonstruktion 30 mm Punktauflager 13 – 40 mm, Abdichtung Wärmedämmung druckfest 50 – 80 mm, Dampfsperre Dreischichtplatte 27 mm BSH-Rippe 60/180 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralfaser 140 mm Akustikbeschwerung Gehwegplatte Beton 40 mm Dreischichtplatte 27 mm 18 PU-Versiegelung zweifach, farblos Epoxidharzgrundierung, Fließestrich Kalziumsulfat mit Fußbodenheizung 60 mm Trittschalldämmung dreilagig 50 mm Dreischichtplatte 27 mm BSH-Rippe 60/216 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralfaser 160 mm Akustikbeschwerung Gehwegplatte Beton 50 mm Dreischichtplatte 27 mm 19 Attikasims neu 20 Putz zweilagig, Ziegel 190/125 mm Wärmedämmung 315 mm Gipskartonplatten 2≈ 12,5 mm 21 Brüstung Mauerwerk (Bestand) 22 Stütze Kantholz 100/200 mm 23 Träger Stahlprofil IPE 300 auf Neoprenlager

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Wohngebäudesanierung Augsburg, DE 2012

Architektur: lattkearchitekten, Augsburg Tragwerksplanung: bauart konstruktions GmbH, München

Text: Frank Lattke

Konzept Als eines von neun Projekten sollte das Gebäude an der Grüntenstraße in Augsburg mit 60 Wohnungen im Rahmen des bayeri­ schen Modellvorhabens „e% Energieeffizi­ enter Wohnungsbau“ der Obersten Baube­ hörde im bewohnten Zustand modernisiert werden mit dem Ziel, die Anfor­derungen der zum Bauzeitpunkt gültigen EnEV 2009 um 40 % zu unterschreiten und einen barriere­ freien Zugang zu ermöglichen. Die Bauphase sollte für die Mieter möglichst zügig und reibungslos ablaufen. Im Mittel­ punkt stand daher ein entsprechender Bau­ prozess, zumal die Baumaßnahme neben der Gebäudehülle auch die komplette

Renovierung der Badezimmer und der Was­ seranschlüsse in den Küchen betraf. Ein gutes Informationsmana­gement und eine Abstimmung mit den Bewohnern waren somit notwendig. Die Gebäude erhielten eine neue Hülle aus vorgefertigten Holztafelbauelementen mit einer gestrichenen Bekleidung aus säge­ rauen Brettern. Die bestehenden B ­ alkone wurden als Wintergärten zu einer Wohn­ raumerweiterung umgebaut, die nicht nur als Klimapuffer, sondern zugleich auch als Schallschutz für die an der Gebäudesüd­ seite vorbeiführende Hauptstraße dient. Durch einen hohen ­Vorfertigungsgrad der Gebäudehülle konnte die Bauzeit auf ein Minimum reduziert werden.

Das sechsgeschossige Gebäude war nicht barrierefrei, da der Eingang ein halbes Geschoss tiefer als das Erdgeschossniveau lag und die Erschließung über den Aufzug jeweils im Halbgeschoss endete. Im Zuge der Modernisierung wurde das Gelände auf Straßenniveau angehoben und ein barriere­ freier Vorplatz geschaffen. Ein neuer Aufzug erschließt nun den Laubengang jeder Ge­­ schossebene.

Tragwerk Die Fassadenkonstruktion aus großformati­ gen, vorgefertigten und gedämmten Holzta­ felbauelementen steht selbsttragend vor dem Zie­gelmauerwerk der Außenwand. Die Ab­­

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Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  6 Bruttogrundfläche (BGF)  7124 m2 (vorher) 7730 m2 (nachher) Baukosten  5,9 Mio. € Bauzeit Holzbau  5 Monate Bauzeit gesamt  14 Monate

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Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:500 1 Zimmer 2 Küche 3 Wohnen 4 Bad / WC 5 Abstellraum

6 Loggia 7 Balkon 8 Aufzug neu 9 Laubengang geschlossen

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leitung der Vertikallasten aus dem Eigenge­ wicht er­­folgt direkt in ein vor die Kellerwand betoniertes Streifenfundament. Die horizonta­ ­le Beanspruchung aus Windsog und -druck wird geschossweise in die bestehende Stahl­ betondecke übertragen. Dazu wurde ein durchlaufender Holzriegel mit Schwerlastdü­ beln in der Deckenstirnkante verankert und die Fassadenelemente darauf verschraubt. Der Austausch der Fenster erfolgte von innen nach außen: Zunächst wurde der gemauerte Anschlag der Laibung einge­ schnitten und ab­­gebrochen, um anschlie­ ßend den Blendrahmen nach außen weg­ zuheben. Die neuen Fenster sitzen in der Ebene der Holztafelbauelemente bündig auf der Innenkante und schließen an die Roh­ bauöffnung an. Die innere Laibung wurde durch eine doppelte Lage Gipskarton her­ gestellt. Auf der ersten Lage ist der neue Blendrahmen luftdicht angeschlossen. Die Stahlbetonkonstruktion der Balkone im Bestand mit den auskragenden Geschoss­ decken und ins Mauerwerk einbindenden Seitenwänden stellte eine große Wärme­ brücke dar. Zentrale Idee des Sanierungs­ konzepts war es, die Balkone zu erhalten und diese lediglich durch Entfernen der Brüstungen und einem Teil der Seitenwände zu Winter­gärten mit ­großflächigen Glas­ schiebetüren umzubauen. Dadurch gewin­ nen die Wohnungen einerseits an Fläche und Licht. Gleichzeitig ergeben sich ener­ getische Vorteile: So befinden sich nun sämtliche auskragende Betonbauteile inner­ halb der Gebäudehülle. Außerdem dienen die Wintergärten als Klimapuffer. Hier kann sich die im Winter durch Nachströmöffnun­ gen in der Wand eintretende kalte Frisch­ luft erwärmen, bevor sie durch Lufteinlässe im ­oberen Fensterrahmen in die Wohnung gelangt und mit einer Abluftanlage über Küche und Bad wieder abgesaugt wird. Durch die zusätzlich zwischen die Winter­ gärten in Holzbauweise eingefügten neuen Loggien verfügen die Bewohner außerdem nach wie vor über einen Balkon.

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Brandschutz Für den Brandschutz wird die bestehende lastabtragende Primärkons­truktion von der nichttragenden neuen Gebäudehülle unter­ schieden. Die bestehende Konstruktion der Wände und Decken aus Mauerwerk und Stahlbeton erfüllt die Anforderung REI 90 oder REI 90 M. Die zur energe­tischen Ertüch­ tigung vorgesetzten Fassadenelemente gel­ ten als nichttragende Außenwände. Sie die­ nen weder zur Aussteifung des Gebäudes noch zur Lastabtragung aus anderen Bau­ teilen. Daher reicht eine Feuerwiderstands­ dauer der Bauteile von W 30 B. Dies erlaubte

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B

den Einsatz von Holz für die Ständerkon­ struktion der Tafelbauelemente und der Holz­be­klei­dung auch bei sechs Geschos­ sen. Die vorgefertigten Fassadenelemente wurden außen­seitig und an den Elementstö­ ßen durch eine Gipsfaserplatte von 15 mm Stärke geschlossen. Zur Verhinderung eines Ein­brands in die Kons­truktion im Bereich der Fenster­an­schlüsse sind die Laibungen mit einem Holzquerschnitt von 60/200 mm aus­ gebildet und umlaufend mit einer Gipsfaser­ platte ausgekleidet. Der Hohlraum zwischen den Holztafelbauelementen und der beste­ henden Mauerwerkswand wurde mit Zellulo­ sefaserdämmung ausgeblasen, um unkon­ trollierbare Konvektion und Brand­weiter­lei­ tung zu verhindern. Die Bekleidung mit einer normal entflamm­baren, hinterlüfteten Wech­ selfalzschalung war unter Einhaltung der Schutzziele realisierbar: Die Dicke der Bret­ ter beträgt 24 mm, der Falzstoß überdeckt 20 mm und die Schrauben binden mehr als 20 mm in die Unter­kons­truk­tion ein. Brand­ schutzbleche in der Ebene des vertikalen Elementstoßes verhindern die geschoss­ übergreifende Brand­ausweitung durch die Hinterlüftung der Bekleidungsebene. Das 1,5 mm starke Stahlblech liegt dicht auf der Gipsfaserplatte auf und wurde im Abstand von 300 mm in die Unterkons­truktion des Holztafelbauelements geschraubt.

Horizontalschnitt • Vertikalschnitte  Maßstab  1:20   1 Wechselfalzschalung Fichte sichtbar geschraubt, ­sägerau weiß gestrichen 28 mm, Unterkonstruktion Holz mit Hinterlüftung 30 mm, Konterlattung OSBStreifen 10/120 mm, Fassaden­bahn diffusionsoffen Gipsfaser­platte 15 mm, Konstruktionsvollholz (KVH), Fichte 60/200 mm, dazwischen Wärmedämmung ­Zellulosefaser 200 mm, OSB-Platte 10 mm, Aus­ gleichsebene 50 mm Bestand: Putz 10 mm, Mauerwerk 365 mm   2 Putz 10 mm, Putzträgerplatte 60 mm KVH 60/160 mm, dazwischen Wärmedämmung ­Zellulosefaser 160 mm, OSB-Platte 10 mm ­Installationsebene 50 mm Bestand: Putz 10 mm, Mauerwerk 365 mm Putz 10 mm   3 Außenwandluftdurchlass   4 Holz-Aluminium-Fenster inkl. Unterputzjalousiekasten mit Dreifachisolierverglasung   5 Kunststofffenster (Abbruch)   6 Holzfenster mit Lüftungselement mit Dreifachisolier­ verglasung   7 Dachaufbau: Abdichtung Bitumen einlagig 5 mm Bestand: Abdichtung Bitumen einlagig 5 mm,­ Dämmung PUR 120 mm, Stahlbeton 170 mm   8 Attika Stahlblech verzinkt 1,5 mm   9 Geschossdecke Bestand 10 Loggia: Linoleum 5 mm, Verspachtelung 5 mm Bestand: Fliesen 10 mm, Zementestrich 75 mm ­Bitumen, Stahlbeton 160 –120 mm 11 Absturzsicherung Stahlgeländer 12 Wechselfalzschalung Fichte 24 mm Unterkonstruktion Fichte 30/50 mm, Konterlattung OSB-Platte 12 mm, Unterspannbahn 0,5 mm Gipsfaserplatte 15 mm, KVH Fichte 120 mm ­OSB-Platte 10 mm 13 Holzrost Lärche unbehandelt, Gefälleausgleich 40 – 60 mm, Abdichtung Kunststoff 5 mm Brettschichtholz in Sichtqualität 51 mm 14 Brandschutzblech Stahl 1,5 mm 15 Fundament Ortbeton mit Verbundanker

W O H N G E B Ä U D E S A N I E R U NG IN A UGSB UR G

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Wohnhäuser Zürich, CH 2016

Architektur: Rolf Mühlethaler, Bern Tragwerksplanung Holzbau: Indermühle Bauingenieure, Thun Tragwerksplanung Massivbau: Ingenta Ingenieure + Planer, Bern

A B C

Text: Stefan Krötsch

Konzept Auf dem Gelände des ehemaligen Zoll­ freilagers in Zürich Albisrieden entstand ein neues Wohnquartier mit rund 190 Woh­ nungen, die sich auf drei Hochhäuser in Massivbauweise aus Stahlbeton und drei sechsgeschossige Gebäudezeilen aus Holz verteilen. Die starke horizontale Glie­ derung der Zeilen mit durchlaufenden Bal­ konen vermittelt zwischen der städtebau­ lichen Großform und der Kleinteiligkeit der Wohnungsfassaden. Fensterbreite und Tiefe der Balkonzone unterscheiden sich je nach Himmelsrichtung und entsprechen einem ehrgeizigen energetischen Konzept (Minergie-P-eco). Die tiefen Balkone bilden zugleich den Witterungsschutz der Holz­ fassade aus druckimprägniertem Fichten­

holz und schaffen differenzierte Freibereiche. Durchgesteckte Treppenhauskerne aus Stahlbeton erschließen auf jeder Ebene zwei Wohnungen – ein Prinzip, das sich in allen Ge­­schossen wiederholt. Die Wohnungen der beiden nördlichen Gebäudezeilen (Haus A + B) bestehen aus einer Abfolge nutzungsneutraler Räume, die flurlos über einen größeren Eingangs­ bereich erschlossen sind. Bei den Wohnun­ gen des südlichen Gebäuderiegels (Haus C) erfolgt die Erschließung über einen durch­ gehenden Koch-Ess-Wohn­bereich.

Tragwerk Die Klarheit und Konsequenz beider Grund­ rissvarianten entspricht der jeweiligen Trag­ werkstruktur. Die Decken der Häuser A und

B ­liegen auf den Längsfassaden und auf zwei parallel dazu verlaufenden Mittelwän­ den auf. Die Decken von Haus C spannen entlang der Längsfassaden und lagern auf den Innenwänden, die eine regelmäßige Schottenstruktur ­bilden. In beiden Fällen bestehen die Decken aus Brettstapelele­ menten, die Aussteifung erfolgt über auf­ gebrachte OSB-Platten. Ob­­wohl die Ge­­ bäude sechsgeschossig sind, gelingt die vertikale Lastabtragung über Innen- und Außenwände aus vorgefertigten Tafelbau­ elementen. Um Setzungen gegenüber den aussteifen­ den Stahlbetonkernen der Treppenhäuser zu verhindern, sind die Tafelbauelemente ohne Rähm und Schwelle ausgeführt. Die Ständer der geschosshohen Elemente ste­ hen mit ihren Hirnholzflächen direkt aufein­

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W O H N H ÄUSER IN ZÜR ICH

Lageplan  Maßstab 1:5000 Axonometrien zur Lastabtragung im Vergleich Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:500 1 Wohnen / Essen / Küche 2 Zimmer 3 Eingangsbereich 4 Bad 5 Technik 6 Erschließung 7 Windfang 8 Tiefgaragenzufahrt 9 Fahrradraum Haus A + B

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ander, sodass Querholzpressungen ver­ mieden werden. Die linearen Auflager der Decken bilden L-förmige Wandpfetten, die in eine Ausnehmung der Ständer ein­ gelegt sind.

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Montageablauf Die Montage des Holzbaus erfolgte nach ­Fertigstellung der Stahlbeton-Treppenhäu­ ser. Tragende und nichttragende Wände sowie darauf aufliegende Decken wurden geschossweise montiert. Die Tafelbau­ elemente der Außenwände sind einschließ­ lich Innenbekleidung, Fenstern, Unterkon­ struktion der Fassade und äußeren Sturz­ blenden vorgefertigt. Die Fassadenbekleidung besteht aus vor­ gefertigten Kassetten, die auf der Baustelle angebracht wurden, ebenso die Brettstapel­ decken einschließlich der aussteifenden OSB-Beplankung. Die Erstellung des Fuß­ bodenaufbaus und der Abhangdecke fand ebenfalls vor Ort statt.

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W O H N H ÄUSER IN ZÜR ICH

Vertikalschnitte Längsfassade mit Balkon Haus A + B + C Maßstab 1:20

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  1 Dachaufbau: Begrünung extensiv Schüttung 128 – 328 mm Schutz- / Dränage- / Filterschicht 20 mm Abdichtung Kunststoffbahn Wärmedämmung EPS im Gefälle 10 –190 mm Wärmedämmung EPS 140 mm, Trennstreifen, ­Mineralwolle, Dampfsperre lose verlegt Rippendecke: OSB-Platten 22 mm verklebt zu Rippen (a = 650 mm) 80/220 mm Hohlraum für Installationen / Lüftung 68 mm Hohlraumdämmung mit Federbügeln zur schall­ technischen Entkoppelung abgehängt 50 mm Gipskartonplatte gestrichen 15 mm   2 Sonnenschutz Veranda: Stoffmarkise (ein Feld pro Wohnung) Handkurbel mit seitlichen Führungsseilen   3 Stirnbrett Unterzug Weißtanne druckimprägniert, zweifach geölt 24 mm, Träger Brettschichtholz, Weißtanne verleimt druckimprägniert, zweifach geölt, b = 140 mm   4 Sonnenschutz Verbundraffstoren mit Lamellen und seitlichen Führungsschienen   5 Holzfenster Fichte mit Dreifachisolierverglasung, Schutzlasur braun, Ug = 0,6 W/m2K   6 Fassadenstützen Brettschichtholz Weißtanne, druckimprägniert zweifach geölt in unter­ schiedlichen D ­ imensionen: EG � 160 mm / 1.– 4. OG � 140 mm / 5. OG � 120 mm mit Stirnplatte rund Stahl, nicht rostend 5 mm in Unterzug eingelassen   7 Trennwand Veranda: Weißtanne, druckimprägniert, einfach geölt   8 Tropfblech Aluminium farbbeschichtet dunkelbraun, Stirnbrett Weißtanne druckimprägniert, einfach geölt, sägerau 24 mm   9 Bodenaufbau Veranda 2.– 5. OG: Dielen Weißtanne druckimprägniert, gehobelt /geschliffen 27 mm, Lattung 27 mm Schiftung 51– 81 mm Elastomer­lager (Trittschall) 20 mm Abdichtung Kunststoffbahn mechanisch befestigt Brettschichtholzplatte im Gefälle 1,5 %, Untersichten glanzlasiert 94 mm 10 Bodenaufbau OG: Bodenbelag Parkett Eiche massiv hochkant 15 mm Estrich mit Fußbodenheizung 53 mm Trennlage Trittschalldämmung mit Kraftpapier 27 mm Schüttung gebunden (Installationsebene) 30 mm OSB-Platte als Deckenscheibe zur Aussteifung 15 mm, Brettstapeldecke 180 mm Gipsfaserplatte (Brandschutz) 18 mm Hohlraum für Installationen / Lüftung 50 mm Hohlraumdämmung abgehängt mit Federbügeln (Schallschutz) 50 mm Gipskartonplatte gestrichen15 mm 11 Bodenaufbau EG: Bodenbelag Parkett Eiche massiv natur hochkant 15 mm, Estrich mit Fußbodenheizung 53 mm Trennlage, Trittschalldämmung 27 mm Schüttung gebunden (Installationsebene) 30 mm Stahlbeton 250 mm Wärmedämmung EPS mit zementgebundener Holzwolle-Akustikplatte 200 mm 12 Blendbrett über Kassette und Holzfenster Weißtanne druckimprägniert, einfach geölt 27 mm 13 Staketengeländer Metall pulverbeschichtet Staketen rund Ø 15 mm 14 Fassade (keine Installationen in den A ­ ußenwänden): Schalung ­Weißtanne druckimprägniert (Nut / Feder) 22 mm in Rahmen W ­ eißtanne druckimprägniert, ­einfach geölt, massiv 50 ≈ 50 mm Hinterlüftung 33 mm, Fassadenfolie Polyestervlies Gipsfaserplatte 15 mm Holzständer, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 360 mm OSB-Platte (Luftdichtigkeitsschicht) Stöße abgeklebt 15 mm, G ­ ipsfaserplatte 18 mm Putz weiß gestrichen 1 mm

Axonometrie Fassadenaufbau

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Gebäudekennwerte Gebäude A Anzahl der Geschosse  6 Bruttogrundfläche (BGF)  9500 m2 Bauzeit Holzbau 11,5 Monate (inkl. Fertigung) Bauzeit gesamt  36 Monate Gebäude C Anzahl der Geschosse  6 Bruttogrundfläche (BGF)  10 554 m2 Bauzeit Holzbau  12 Monate (inkl. Fertigung) Bauzeit gesamt  36 Monate

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Gebäude A + B + C Bauinvestitionsvolumen

ca. 330 Mio. €

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Horizontalschnitte Eckdetail Elementfuge einer Wohnungstrennwand (nichttragend) Maßstab 1:10 1 Fassade (keine Installationen in den A ­ ußenwänden): Schalung ­Weißtanne druckimprägniert (Nut / Feder) 22 mm in Rahmen W ­ eißtanne druckimprägniert ­einfach geölt massiv 50/50 mm Hinterlüftung 33 mm Fassadenfolie Polyestervlies Gipsfaserplatte 15 mm Holzständer, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 360 mm OSB-Platte (Luftdichtigkeitsschicht) Stöße abgeklebt

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15 mm, Gipsfaserplatte 18 mm Putz weiß gestrichen 1 mm 2 Holzfenster Fichte gestrichen mit Dreifachisolierverglasung Ug = 0,7 W/m2K, Uf = 1,1 W/m2K 3 Wohnungstrennwand nichttragend: Gipsfaserplatte 12,5 mm, Gipsfaserplatte 10 mm Ständerkonstruktion Metall 75 ≈ 0,6 mm Hohlraumdämmung 70 mm, Hohlraum 20 mm Hohlraumdämmung 70 mm Ständerkonstruktion Metall 75/0,6 mm Gipsfaserplatte 10 mm Gipsfaserplatte 12,5 mm 4 Elektrosteckdosen in luftdichten Kästen aus Gipskartonplatten 2≈ 12,5 mm

V E R W A L T U N G S G EB Ä UDE IN A A LEN

Verwaltungsgebäude Aalen, DE 2014

Systementwicklung und Entwurf: Florian Nagler Architekten, München Ausführung: Kampa, Aalen Josef Haas, Johann Wellner Tragwerksplanung, Brandschutzplanung und Bauphysik: bauart Konstruktions GmbH, Lauterbach

Text: Wolfgang Huß

Konzept Der Firmensitz des Fertighausherstellers ist – in Analogie zum Verkaufsprodukt – als Proto­ typ eines anpassbaren Bausystems entwor­ fen worden. Das System er­­laubt geometri­ sche Varia­tionen eines definierten Gebäude­ typs und eignet sich für fünf bis achtgeschos­ sige Gebäude. Der Abstand der Querach­ sen kann zwischen 2,50 und 3,20 m variie­ ren, die Tiefe des Gebäudes zwischen 12 m und 13,50 m. Der realisierte siebengeschos­ sige Bau weist bei einer Tiefe von 12,50 m ein Achsraster von 2,50 m auf. Das Unterge­ schoss nimmt vorrangig die umfang­reichen Haustechnikanlagen auf. Das Erdgeschoss umfasst neben einem weiträumigen Foyer, einen Konferenzraum und die Kantine. Die fünf darüberliegenden Geschosse dienen als Ausstellungs- und Bemusterungs­flächen. Hier befinden sich auch die Büro- und Tagungsräume des Unternehmens.

Tragwerk Bei dem Tragwerk des Verwaltungsbaus han­ delt es sich um eine reine Holzkonstruktion, die auf einem Kellergeschoss aus Stahlbeton auflagert. Im Wesentlichen ist der Bau als Skelettkonstruktion aus Brettschichtholz kon­ zipiert. Einfeldträger in Querrichtung liegen auf Ausklinkungen der Stützen auf. Der ver­ bleibende Restquerschnitt der Stützen reicht für die direk­­te vertikale Kraftübertragung von Stütze zu Stütze aus. Die steifen Decken­ scheiben und das Dach bestehen aus Brett­ sperrholz, ebenso die Erschließungs- und Sanitärkerne, die neben der Lastabtragung das Gebäude in Längsrichtung aussteifen. Die Aussteifung in Querrichtung überneh­ men vier Wandscheiben aus Brettsperrholz. In die acht Stützen, die an diese Wandschei­ ben anschließen, sind Zugverankerungen eingebaut, die die hohen Windkräfte ablei­ ten. Um jedoch die Anzahl dieser aufwen­ digen Verbindungen zu minimieren, laufen die Stützen über drei Geschosse durch.

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Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  7 Bruttogrundfläche (BGF)  3386 m2 (zzgl. UG) Baukosten (gesamt)  ca. 6 Mio. € Bauzeit Holzbau  6 Monate (inkl. Innenausbau) Bauzeit gesamt  10 Monate

Brandschutz Die tragenden Holzteile des Gebäudes sind mit einer Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten auf Abbrand dimensioniert. Klei­ ­ne Rauch- und Brandabschnitte und kurze Fluchtwege zu den beiden Treppenhäusern erhöhen die Sicherheit im Brandfall, sodass sowohl auf eine Sprinkleranlage als auch auf eine Kapselung der tragenden Teile ver­ zichtet werden konnte. Lediglich die Trep­ penhäuser sind mit Gipsfaserplatten beklei­ det und die Treppenläufe und -podeste als Stahlbetonfertigteile konstruiert. Der Brand­ schutznachweis wurde noch auf Grundlage der Bauordnung für Baden-Württemberg 6 6 5 4

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von 2010 geführt. Seit der Novellierung der Landesbauordnung 2015 ist in BadenWürttemberg der Holzbau in Gebäude­ klasse 5 bauordnungskonform planbar.

Haustechnik Unter den tragenden Decken spannen sta­ tisch unabhängig und damit schallentkoppelt multifunktionale Deckensegel zwischen den Unterzügen. Auf einer Holzunterkonstruktion sind unterseitig gelochte Gipskartonplatten montiert, die mit den Unterzügen bündig abschließen. Diese im Werk vorgefertigten Elemente mit integrierter Leitungsführung (Elektro, Heizen, Kühlen) gewährleisten zu­­

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dem eine gute Raumakustik. Die Gebäude­ hülle im Passivhausstandard, die Nord-SüdOrientierung, die kontrollierte Lüftung mit 75 % Wärmerückgewinnung, saisonale Eis­ speicher mit 685 m3 Fassungsvermögen in Verbindung mit Wärmepumpen für Heizung und Kühlung sowie die Photovoltaikanlage auf dem Dach des Gebäudes ermöglichen Energiegewinne im Gebäudebetrieb.

Aufzug Der Aufzugsschacht ist als doppelschalige Holzkonstruktion ausgeführt. Die äußere Schale besteht aus beidseits mit 2≈ 18 mm Spezialgipskartonplatten beplankten Brett­

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Das Tragwerkskonzept eignet sich unverändert für die Anwendung für variable ­Gebäudestrukturen, wobei das Achsmaß zwischen 2,50 m und 3,20 m variieren kann. ­Basisgrundriss: 38,75 ≈ 12,50 m bei einem Achsraster in Querrichtung von 2,50 m. a

Grundrisse · Schnitt  Maßstab 1:400 1 Empfang / Foyer 2 Konferenz

3 Kantine 4 Ausstellung 5 Büro 6 Besprechung

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sperrholzwänden. Die schallentkoppelte innere Schale ist aus 10 cm starkem Brett­ sperrholz gefertigt und nicht bekleidet. Die­ ser Schacht wurde als mehrgeschossiges Raummodul in drei Teilen vorgefertigt. Er steht konstruktiv weitgehend unabhängig von der äußeren Schale auf der Kellersohle aus Stahlbeton. Grundriss Fahrstuhlschacht Maßstab 1:50 Vertikalschnitt Anschluss Außenwand – Innenwand Maßstab 1:10 7 vorgesetztes Fassadenelement: Sichtschalung Holz 25 mm mit Deckleisten in ­unterschiedlichen Querschnitten (35 /44 mm und

15 Geschossdecke: Fußbodenbelag Teppich 10 mm Estrich 23 mm, Trennlage Trittschalldämmung 10 mm Brettschichtholz 150 mm Gipskartonplatte 25 mm (Brandschutzklasse A1) Hohlraum 360 mm Unterkonstruktion für abgehängte Decke Gipskartonplatten 2≈ 12,5 mm 16 Mineralfaserdämmstreifen zur Schallentkoppelung 17 Tragkonstruktion Brettsperrholz 140 mm 18 Querzugsicherung Schrauben 6≈ 120 mm 19 Gipskartonstreifen (Brandschutzklasse A1) 30 ≈ 125 mm 20 Fremdfeder Sperrholz F 20/10 27 mm 21 Schraubenpaar horizontal gekreuzt 22 Elastomerauflager zur Schallentkopplung 23 Lagerholz 80/160 mm mit Schrauben befestigt Ummantelung Gipskartonstreifen (Brandschutz­ klasse A1) 30 mm

47/44 mm), Lattung 40 / 60 mm, Gipskartonplatte (Brandschutzklasse A1) 15 mm Riegelwerk 80/300 mm, dazwischen ­Wärmedämmung Mineralwolle 300 mm   8 Tragkonstruktion: Brettsperrholz 140 mm, beidseitig zweilagig mit Gipskartonplatten (Brandschutzklasse A1) ­gekapselt 2≈ 18 mm  9 Aufzugsschacht: Brettsperrholz 100 mm, als dreigeschossiges Raummodul vorgefertigt ohne weitere Bekleidung 10 Innenwand: Vorsatzschale 25 mm Schalldämmung Mineralfaser 110 mm ­Gipskartonplatten 2≈ 18 mm Brettsperrholz 160 mm 11 Stahlwinkelverbindung zur Lagersicherung (2 je Element) 12 Schlitzblech 13 Gipskartonplatte horizontal durchlaufend 25 mm 14 OSB-Platte zur Scheibenausbildung 22 mm

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Bürogebäude Vandans, AT 2013

Architektur: Architekten Hermann Kaufmann, Schwarzach Tragwerksplanung: merz kley partner, Dornbirn

Text: Hermann Kaufmann

Konzept Das Illwerke Zentrum Montafon (IZM) in Vandans ist das neue Verwaltungsgebäude des Vorarlberger Stromerzeugers mit über 10 000 m2 Nutzfläche. Die statische Struktur des Bausystems mit den vorgefertigten Rip­ pendecken und die Absicht, für alle 270 Ar­­ beitsplätze vergleichbare Bedingungen zu schaffen, waren die maßgeblichen Vorgaben bei der Gestaltung des Baukörpers. Dadurch war die Tiefe des Hauses begrenzt, sodass das Gebäude auf eine Länge von 120 m anwuchs. Der klar geschnittene Holzbau schiebt sich mit seiner Länge zu einem Drit­ tel hinaus auf die an­­grenzende Wasserflä­ che, was baurechtlich möglich war, da es sich um einen künstlichen See handelt. Das Grundrisskonzept reagiert darauf durch die Anordnung der Betriebskantine und des Besucherzentrums an dieser besonderen Stelle. Das Gebäude bildet den Ab­schluss des vorgelagerten Parks und präsentiert sich in seiner ganzen Breite dem Besucher. Ein großzügig bemessenes Vordach mar­ kiert den Eingang. Die Fassade gliedert sich in horizontale Schichten aus Brüstun­ gen und Fensterbändern mit durchlaufen­ den Vordächern, die den Brandüberschlag verhindern. Die Gebäudelänge sowie das Konstruktions­modul werden zum Leitmotiv des Hauses.

Konstruktion Das Gebäude verfügt über zwei Erschlie­ ßungskerne zur horizontalen Aussteifung, die u.a. aus Brandschutzgründen aus Ortbeton gefertigt wurden. Da das Gebäude im See steht, waren be­­sondere Maßnahmen zur Erdbebensicherheit erforderlich. Eine Aus­ führung des gesamten Erdgeschosses inklu­ sive der Erdgeschossdecke in Ortbeton erwies sich dabei als wirtschaftlich sinnvoll. Die Obergeschossdecken bestehen aus 3 m breiten und 8,10 m langen vorgefertigten Holz-Beton-Verbundelementen, die als Plat­

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Lageplan Maßstab 1:4000 Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:1000 b b 4

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 1 Foyer  2 Büro  3 Kopierzentrum  4 Vortragssaal  5 Küche  6 Kantine  7 Open-Space-Büro  8 Besprechung   9 Think Tank 10 Zellenbüro 11 Kopier-/ Plotterraum 12 offene Teeküche 13 Pausenraum

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tenbalken ausgebildet sind. Die Be­­tonplatte ist auf eine Dicke von 8 cm reduziert und erfüllt damit die geforderten Schall- und Brandschutzanforderungen (REI 90) bei einem normgemäßen Schwingungsverhalten. Die einzelnen Elemente wurden nach dem Montieren mittels Fugenverguss und teil­ weise Schraubverbindungen kraftschlüssig zu einer aussteifenden Deckenscheibe zu­­ sammengefasst. Die Pendelstützen an der Fassade sind als Doppelquerschnitte von 2≈ 24 ≈ 24 cm ausgebildet. Über die in das Deckenelement integrierten Randbalken aus Stahlbeton ist ein direkter Lasttransfer vom Stirnholz der oberen ins Stirnholz der unte­ ren Stütze ohne die Verwendung aufwendi­ ger Verbindungsmittel möglich.

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Montage Die gesamte Holzkonstruktion inklusive vor­ gefertigter Fassaden mit unbehandelter Eichenverschalung sowie die Dachelemente wurden in nur sechs Wochen zusammen­ gefügt. Auch die vorgefertigten Eichenholz­ fenster konnten zeitgleich eingebaut werden. Somit waren das Risiko der Durchnässung der Konstruktion während der Montage und damit die notwendigen Witterungsschutz­ maßnahmen auf ein Minimum reduziert.

Brandschutz Die gesamte Konstruktion ist sichtbar belas­ sen und in Feuerwiderstandsklasse REI 90

ausgeführt. Als Kompensationsmaßnahme wurde eine Sprinkleranlage eingebaut, die es auch ermöglichte, dass alle oberirdi­ schen Geschos­­se einen einzigen Brand­ abschnitt bilden, der lediglich in mehrere Rauchabschnitte unterteilt wurde.

Energie Der Primärenergieverbrauch des Gebäudes liegt unter 30 kWh/m2a, der Heizwärme­ bedarf bei 14 kWh/m2a (Passivhausstan­ dard). Dieser wird vollständig durch das Abwärmesystem des Kraftwerks bereitge­ stellt, während die Kühl­energie vom kalten Wasser der umliegenden Speicherseen gedeckt wird.

B Ü R O G E B Ä UDE IN VA NDA NS

A Montageabfolge des Gebäudes B LCT-System (LifeCycle Tower – LCT One, Dornbirn (AT) 2011, ­Vorläuferbau und erstes achtgeschossi­ ges ­Holzgebäude in Österreich) C IZM-System D Montageabfolge im Detail E Isometrie des Tragsystems F Holz-Beton-Rippenverbunddecke, Vertikalschnitt Spannweite 8,50 m, Elementbreite 2,70 – 3,00 m

1 Wandelement aus drei Stützpaaren mit Brüstung 2 Holz-Beton-Rippenverbunddecke 3 Fenstermodul 4 Vordach 5 Stützen bestehend aus Brettschichtholz 2≈ 240 / 240 mm 6 Stahlbeton C30/37 d = 80 mm mit Polypropylen­ fasern 7 Holzrippen e = 860 mm

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten  Bauzeit Holzbau  Bauzeit gesamt 

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Fassade Horizontalschnitte Vertikalschnitte Maßstab 1:20

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  1 Einscheibensicherheitsglas (ESG) emailliert 6 mm Hinterlüftung 46 mm zementgebundene Spanplatte 16 mm Wärmedämmung Mineralwolle 130 mm OSB-Platte 18 mm Stütze Brettschichtholz Fichte 2≈ 240/240 mm   2 Festverglasung Holzfenster Eiche massiv mit Dreifachverglasung   3 Holzfenster Eiche massiv mit Dreifachverglasung Ug = 0,5 W/m2K   4 Vordachkonsole HEA 140 mm   5 Wechselfalzschalung Eiche natur 27 mm Horizontallattung 40/60 mm Vertikallattung 40/60 mm Spanplatte zementgebunden mit verklebten Stößen 16 mm Rahmenkonstruktion Brettschichtholz 59/340 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 340 mm Luftdichtigkeitsebene Dampfbremse OSB-Platte mit verklebten Stößen (Dampfbremse) 18 mm Wärmedämmung Mineralwolle (Installationsebene) 77 mm Brüstungsschrankrückwand Spanplatte Eiche ­furniert 19 mm   6 Dachaufbau: extensive Begrünung 100 mm Dachabdichtung Wärmedämmung EPS 2≈ 140 mm Gefälledämmung 0 –140 mm, Dampfbremse Holz-Beton-Rippenverbunddecke: Stahlbeton 80 mm, Rippe Brettschichtholz Fichte 240/280 mm abgehängte Decke: Heiz- /Kühlpaneel Lochblech mit aufkaschiertem Akustikvlies, Strukturlack   7 Attikabekleidung Kupferblech Holzschalung 27 mm Lattung 40/40 mm, Konterlattung 40/40 mm Winddichtung Papier, Gipsfaserplatte 16 mm Holzkonstruktion / Wärmedämmung Mineralwolle 170 mm, Dampfbremse OSB-Platte 18 mm, Dachabdichtung   8 Vordach: Kupferblech 0,6 mm Abdichtung Bitumen dreilagig Spanplatte 24 mm, Kantholz 120/60 mm Holzschalung Eiche 20 mm  9 Sonnenschutzjalousie 10 Spanplatte Eiche furniert 24 mm 11 Geschossdecke: Teppich mit Akustikunterlage Mineralstoffplatte faserverstärkt 38 mm Installationsschicht 125 mm mit Hohlraum­ dämmung, Mineralfaser 30 mm Holz-Beton-Rippenverbunddecke: Stahlbeton 80 mm Rippe Brettschichtholz Fichte 240/280 mm abgehängte Decke: Schalldämmung 50 mm Vlies, Weißtanne 30/40 mm

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Bürogebäude St. Johann in Tirol, AT 2015

Architektur: architekturwerkstatt, Breitenbach am Inn Tragwerksplanung: dibral, Alfred R. Brunnsteiner, Natters

Text: Anne Niemann

Konzept Der wettbewerbsentscheidende Entwurfs­ gedanke für eine Serie von Gebäuden des Holz­werkstoffherstellers Fritz Egger war die Verwendung einer vom Bauherrn produzier­ ten, luftdichten OSB-Platte mit den maxi­ malen Maßen von 2,80 ≈ 11,40 m, deren Abmessungen das Raster des Gebäudes sowie der vorgefertigten Decken- und Wand­ elemente ergibt. Der Abstand der Stützen und die Wandhöhe entsprechen dabei der Plattenbreite von 2,80 m. Der Neubau des Stammsitzes der Firma in St. Johann besteht aus zwei parallelen vier­ geschossigen Baukörpern, die über ein überdachtes Atrium miteinander verbunden und erschlossen werden. Die Dreiteilung des Hauses lässt sich von außen jedoch nicht ablesen, da geschossweise umlau­ fend auskragende Decken mit versetzt angeordneten Lärchenholzlamellen die Baukörper zusammenschließen. Das Haus zeichnet sich durch die konsequente und präzise Umsetzung des Bausystems ver­ bunden mit einem hohen Maß an Individua­ lität in der Gestaltung aus. Es wird so zum Blickfang vor alpenländischer Kulisse.

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Tragwerk Das Untergeschoss mit Tiefgarage, Fitness­ studio und Nebenräumen besteht bis zur Oberkante der Decke aus Ortbeton. Die Spannweite des Hauptrasters von 11,40 m wird hier mit vorgespannten Unterzügen bewältigt. Alle ober­irdischen Geschosse mit Foyer, Kantine, Seminar- und Büroräumen sind als reine Holzkon­struktion ausgeführt. Die Decken – mit Splitt befüllte Kastenele­ mente aus Brettschichtholzrippen und beid­ seitig aufgeleimten OSB-Platten mit integrier­ ter Leitungsführung (Lüftung, Heizung, Küh­ lung) – liegen punktgelagert auf Brettschicht­ holzstützen auf. Nur die Randelemente an den Gebäudelängsseiten sind teilweise auf aussteifende, vorgefertigte Tafelelemente

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Schnitte • Grundriss Maßstab 1:500 1 Eingang 2 Empfang 3 Atrium 4 Treppenhaus / Fluchtweg 5 Schulung / Seminar

 6 Büro   7 Lager / Technik  8 Küche  9 Pausenbereich 10 Kantine 11 Spülküche 12 Speisesaal

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten  Bauzeit Holzbau  Bauzeit gesamt 

4 9940 m2 k. A. 5 Monate 12 Monate

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mit Installationsführung aufgelegt. Damit entsteht eine vollkommen unterzugfreie Konstruktion. Der Aufzugsschacht über fünf Geschosse, die Verbindungsbrücken durch das Atrium sowie die auskragenden Trep­ penläufe bestehen aus fünf bzw. sieben Schichten nagelpressverleimter OSB-Platten. Die tragenden OSB-Flächen bleiben dabei weiß lasiert im Gebäude sichtbar. Für Kon­ struktion und Ausbau wurden fast aus­ schließlich firmeneigene Produkte verwendet.

Brandschutz Eine perfekt abgestimmte Entwurfs- und Brandschutzplanung ermöglichte die sicht­ baren Holz­oberflächen im Gebäude sowie die zentrale hölzerne Treppe im Atrium. Eine Reihe von Kompensationsmaßnahmen spie­ len hierbei eine entscheidende Rolle: Die Fluchtweglängen sind mithilfe der drei Trep­ pen im bzw. vor dem Atrium auf nur 25 m re­­ duziert. Das gesamte Gebäude ist in insge­ samt vier Brandabschnitte aufgeteilt: das Kellergeschoss, das Erdgeschoss mit Atrium sowie die zusammenge­fassten Obergeschos­ ­se je Gebäudetrakt. Die Decke über dem Erdgeschoss erhielt aus diesem Grund eine doppelte Beplankung aus Gipsfaserplatten in Feuerwiderstandsklasse REI 90. Die um­­ laufende Auskragung dient hier als Brand­ schott, wohingegen sie in den Obergeschos­ sen aus gestalterischen Gründen bzw. zu Reinigungszwecken geplant ist. Der horizon­ tale Brandüberschlag zwischen den Gebäu­ deriegeln wird durch eine Art Wasservorhang unterbunden. In den auskragenden Decken­ platten des Atriums sind dafür Sprinkler ein­ gebaut. Eine frühzeitige Branderkennung und Alarmierung der Feuerwehr ist über eine aufgeschaltete vollflächige Brandmeldean­ lage gewährleistet. Ergänzt wird das Brand­ schutzkonzept durch eine brandlastarme Ausstattung des Atriums sowie eine erhöhte Übersichtlichkeit in den Bürotrakten, die sich aus den gläsernen Trennwänden und einer Maximalhöhe der Möblierung ergibt.

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Modulares System 2008 entwickelte der Holzwerkstoffherstel­ ler anlässlich eines Wettbewerbs ein modu­ lares, nachhaltiges Holzbausystem, das die Nutzungsflexibilität trotz eines strengen Rasters nicht einschränkt und eine zentrale Fertigung zulässt. Gebäude dieser Serie wurden bereits in Rumänien, Österreich und Deutschland errichtet. Anpassungen so­­wohl in der Geometrie als auch in der Erfüllung architektonischer, funktionaler, bauphysika­ lischer und baugesetzlicher Anforderungen sind dabei möglich, wenngleich der Einpas­ sung in enge Grundstücke durch das ver­ hältnismäßig große Grundraster Grenzen gesetzt sind. Die Modu­larität erlaubt große Stückzahlen gleicher Elemente und damit eine industrielle Produktion. Um dies zu erreichen, weurden die Querschnitte der Elementkonstruktionen auf den jeweils größ­ ten Lastfall ausgelegt, eine damit einherge­ hende teilweise Überdimensionierung kann durch die Effizienz der Produktion wettge­ macht werden. Um Sonderlängen und -bau­ teile grundsätzlich zu vermeiden, liegt beim Gebäude in St. Johann auch das Atrium zwischen den Büroriegeln im Modulraster. Vertikalschnitt  Maßstab 1:20 1 Dachaufbau: Abdichtung EPDM mechanisch befestigt Wärmedämmung Steinwolle 2≈ 140 mm Dampfsperre Bitumenbahn aluminiumkaschiert 4 mm Dachkonstruktion vorgefertigt: OSB-Platte 22 mm auf Keil­lattung OSB-Platte luftdicht, nagelpressverleimt 6≈ 30 mm Träger Brettschichtholz 530/200 mm Leitungsführung im Zwischenraum OSB-Platte luftdicht, weiß lasiert 30 mm 2 Vordach: Abdichtung EPDM OSB-Platte 22 mm auf Keillattung OSB-Platte luftdicht, nagelpressverleimt 5≈ 30 mm Träger Brettschichtholz 500/100 mm OSB-Platte luftdicht, farblos lasiert 30 mm

3 Holz-Aluminium-Fenster mit Dreifachisolierverglasung VSG 12 + SZR 14 + ESG 6 + SZR 14 + ESG 8 mm 4 Geschossdecke über EG: Bodenbelag Laminat mit Trittschalldämmung 10 mm OSB-Platte Nut / Feder 18 mm Holzfaserdämmplatte Nut / Feder 32 mm OSB-Platte luftdicht 30 mm verleimt auf Träger Brettschichtholz 200/520 mm, dazwischen Leitungsführung Splittschüttung 60 mm OSB-Platte luftdicht 30 mm, Gipskartonplatte 2≈ 20 mm, Abhängung / Leitungsführung 500 mm OSB-Platte luftdicht, weiß lasiert 18 mm 5 Heizungsauslass 6 Brandschutz EG zu OG: Lattenrost Lärche unbehandelt Abdichtung Kunststoffbahn EPDM 1,8 mm OSB-Platte 30 mm verleimt auf Träger Brettschichtholz 100/300 – 320 mm

OSB-Platte luftdicht, nagelpressverleimt, Untersicht farblos lasiert 4≈ 30 mm 7 Kupferblech, Abdichtung, OSB-Platte 30 mm 8 Fassade: Lattung Lärche vertikal 85/44 mm Lattung Lärche rombenförmig gehobelt 85/44 mm Fassadenbahn diffusionsoffen als Windpapier Holzfaserdämmplatte (feuerrobust) Nut / Feder 32 mm Holzbalken 60/280 mm, dawischen Wärmedämmung Steinwolle 2≈ 140 mm OSB-Platte luftdicht, weiß lasiert 22 mm 9 Bodenaufbau: Bodenbelag Laminat mit Trittschalldämmung 10 mm OSB-Platte 22 mm, OSB-Platte 30 mm Dampfsperre einlagig verklebt Lattung 60/140 mm, dazwischen Wärmedämmung ­Mineralwolle Ausgleichsschicht ca. 30 mm Bodenplatte Stahlbeton 300 mm

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Forschungs- und Bürogebäude Prince George, CA 2014

Architektur: Michael Green Architecture, Vancouver Tragwerksplanung: Equilibrium Consulting, Vancouver

Text: Hermann Kaufmann

Konzept

nen aus dem Bereich Forst und Holz. Ziel des Architekten war es, „den Baustoff Holz zu zelebrieren, ihn überall erlebbar zu machen und seine Schönheit sowohl außen als auch innen zu zeigen“. Außerdem sollte der Prototyp für ein innova­tives, aber sehr einfaches und replizierbares Konstruktions­ system für hohe Gebäude entwickelt wer­ den, das Anstoß zu weiteren Innovationen im Holzbau gibt.

Das Wood Innovation and Design Centre der University of North British Columbia in Prince George mit einer Nutzfläche von knapp 5000 m2 ist ein Pilotprojekt im mehr­ geschossigen Holzbau in Kanada. Es gilt als Hochhaus, da die Oberkante Fertigfuß­ boden (OKFF) des obersten Geschosses über der Hochhausgrenze von 22 m liegt. Das Gebäude dient als Zentrum für For­ scherinnen, Wissenschaftler, Ingenieurinnen und Architekten, die sich mit dem Thema des modernen Bauens mit Holz beschäfti­ gen. Es wurde im Rahmen des kanadischen Tall-Wood-Programms, einer von der Regie­ rung gestützten Initiative zur Förderung von großen und hohen Holzbauten, errichtet. Die unteren drei Stockwerke des insgesamt siebengeschossigen und knapp 30 m hohen Gebäudes werden von der Universität für den Masterstudiengang Holzbau genutzt. Die oberen Etagen bieten Büroräume für die Holzindustrie und Regierungsorganisatio­ b 5

Tragwerk Bei dem Konstruktionssystem handelt es sich um einen Skelettbau, dem ein qua­ dratisches Grundraster von ca. 8 ≈ 8 m zugrunde liegt und der durch einen zentra­ len Er­­schließungskern ausgesteift wird. Die gesamte Tragkonstruktion inklusive Kern besteht ausschließlich aus verschie­denen kanadischen Nadelhölzern. Verbundkon­ struk­tionen wurden vermieden, um einen einfachen Rückbau und die Wiederverwer­ tung am Ende der Lebensdauer zu ermögli­

chen. An den sichtbar belassenen Brett­ schichtholzstützen – 36/36 cm in den unte­ ren und 30/30 cm in den oberen Geschos­ sen – sind die ebenfalls sichtbaren, je nach Last zwischen 60 und 100 cm hohen Haupt­ träger befestigt. Somit wird die Last der oberen Stütze direkt in die untere weiterge­ leitet, was eine Quer­holzpressung und Set­ zungen ver­hindert. Auf die Hauptträger sind zwei Lagen wechselweise versetzte, eben­ falls sichtbar bleibende Brettsperrholzele­ mente mit Stärken von 10 bzw. 17 cm und Breiten von ca. 120 bis 160 cm gelegt. Die dadurch entstehenden Hohlräume werden als Installationszonen genutzt. Diese sind an der Decke akustisch wirksam ge­­schlossen. Die Trittschalldämmung erfolgt über Teppi­ che auf einer weichen Unterlage. Abgese­ hen von einer in der unteren Installations­ zone abgehängten Gipskartonplatte konnte aufgrund der in Kanada reltenden regulati­ ven Bestimmungen auf spezielle Maßnah­ men zur Luftschalldämmung weitgehend verzichtet werden.

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Grundrisse • Schnitte Maßstab 1:500 Lageplan  Maßstab 1:2000

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4.–7. OG 1 Eingang 2 Ausstellungsbereich 3 Café

4 Erschließung 5 Hörsaal 6 Labor

7 Büro 8 Elektro 9 Technik

10 Müll- und ­Recyclingraum 11 Anlieferung

12 Fahrradraum 13 Büro (Mieterausbau)

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Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten  Bauzeit Holzbau  Bauzeit gesamt 

7 4820 m2 ca. 11,4 Mio. € 5 Monate 15 Monate

Brandschutz Dank eines speziell erstellten Brandschutz­ konzepts konnte die gesamte Konstruk­ tion innen sichtbar bleiben und musste nicht gekapselt werden. Sie weist eine auf Abbrand dimen­sionierte Feuerwider­ standsdauer von 60 Minuten auf. Eine Sprinklerung bietet zusätzlichen Schutz. Die hölzerne Pfosten-Riegel-Fassade ist großteils verglast im Wechsel mit opaken Elementen aus naturbelassener oder ­angekohlter Senkrechtverschalung. Auf einen außenliegenden Sonnenschutz wurde verzichtet.

Vorfertigung Der Vorfertigungsgrad des Gebäudes war ­aufgrund der geringen Erfahrung der kana­ dischen Holzbaufirmen nicht sehr hoch. Zunächst wurde die Konstruktion errichtet und anschließend die Fassaden erstellt, was während der Konstruktionsphase inten­ sive Wetterschutzmaßnahmen notwendig machte. Das Gebäude stellt einen wichti­ gen Beitrag zum großvolumigen Bauen aus­ schließlich aus Holz in trockener Bauweise dar und besticht durch seine besondere Atmosphäre aufgrund der sorgfältigen Mate­ rialisierung.

F O R S C H U N G S - U N D B Ü R O G E B Ä U D E I N PR INCE GEOR GE

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  1 Dachaufbau: Abdichtung Bitumen zweilagig Wärmedämmung Mineralwolle bitumenbeschichtet 100 mm Wärmedämmung PIR 2≈ 50 mm Gefälledämmung EPS ca. 100 –140 mm Dampfbremse, Sperrholzplatte 25 mm Sperrholzplatte 19 mm Brettsperrholz siebenlagig 239 mm   2 Lattung mit Zwischenraum 19/40 mm Akustikvlies Schalldämmung 24 mm   3 Träger Brettschichtholz 320/500 mm   4 Brettschichtholzstütze 320/320 mm   5 Blendschutz: Holzlamellen (horizontal)   6 vorgehängte Fassade: Aluminiumblech Wärmedämmung Mineralwolle 80 mm   7 Pfosten-Riegel-Fassade Holz /Aluminium mit ­Dreifachisolierverglasung   8 Heizungs- und Versorgungskanal   9 Installationsraum: Sperrholzplatte 2≈ 13 mm Installationsleitungen Schalldämmung Glasfaserplatte 2≈ 25 mm 10 Geschossdecke (Regelgeschoss): Bodenbelag Teppich 9 mm Trittschalldämmung 7 mm Brettsperrholz dreilagig 99 mm Brettsperrholz fünflagig 169 mm 11 Träger Brettschichtholz 220/500 mm 12 Fassade: Holzschalung Zeder hitzebehandelt mit geflämmter oder naturbelassener Oberfläche in unterschiedlichen Breiten 30 mm Unterkonstruktion Sperrholzleiste wetterfest 13 mm Holzleiste horizontal 10 mm, Dampfbremse Holzfaserplatte 13 mm, Wärmedämmung 165 mm Holzfaserplatte 18 mm, Gipskartonplatte 16 mm 13 Installationsraum: Holzbohle 89/40 mm Metallhohlschiene gefedert Gipskartonplatte 2≈ 16 mm Schalldämmung Glasfaserplatte 50 mm 14 Sprinkler 15 Bodenplatte Stahlbeton poliert 16 Sockel: Wärmedämmung Hartschaum mit ­latexhaltiger Betonbeschichtung Stahlwinkel in Bodenplatte fixiert, Abdichtung

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Verwaltungsgebäude Clermont-Ferrand, FR 2014 Lageplan  Maßstab 1:3000 Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:750

Architektur: Bruno Mader, Paris Bauleitung: Atelier 4 Architekten, Clermont-Ferrand Tragwerksplanung Holzbau: Sylva Conseil, Clermont-Ferrand Tragwerksplanung Massivbau: Sibat, Paris

1 Foyer 2 Empfang 3 Garderobe 4 Catering 5 Pausenraum 6 Lager 7 Büro 8 Bürozone offen 9 Innenhof begrünt

Text: Anne Niemann

Konzept Das fünfgeschossige repräsentative Ver­ waltungszentrum von Clermont-Ferrand mit 18 000 m2 Nutzfläche passt sich mit seiner polygonalen Form exakt in sein städtisches Umfeld ein. Eine netzartige Fassadenstruktur unterstützt das skulpturale Erscheinungsbild, die verschiedenen Öffentlichkeitsgrade des Hauses werden durch unterschiedliche Baustoffe ablesbar. Die zwei Sockelgeschos­ ­se aus Beton beherbergen die öffentlichen Bereiche wie Eingangshalle, Versammlungssaal und Räume für den Bürgerservice. Darüber befinden sich drei Geschosse aus Holz mit der Verwaltung und verschiedenen Ämtern ohne Publikumsverkehr. Die Haupterschließungsachse durch das Ge­­ bäude führt entlang der drei bepflanzten, glasgedeckten und natürlich belüfteten Innenhöfe, zu denen sich die Büros orientieren. Als Vorzeigebeispiel für nachhaltiges Bauen in der Region steht der Bau nicht nur für hohe Energieeffizienz, sondern auch für Ressourcenschonung durch Verwendung nachwachsender Rohstoffe. So wurde für das Tragwerk Douglasie aus der Auvergne verwendet, wo seit den 1950er-Jahren dieser Baum gezielt angepflanzt wird. Das spart durch kurze Transportwege zusätzlich CO2-Emissionen und unterstützt die regionale Wertschöpfung.

Tragwerk Auf dem zweigeschossigen Betonsockel steht ein dreigeschossiger Holzskelettbau, der hinter einer vorgehängten, schützenden Glashülle sichtbar bleibt. Die im Raster von 2,50 m angeordneten Stützen aus DouglasieBrettschichtholz reichen über drei Geschos­ ­se, die sichtbar belassenen Träger sind über eingeschlitzte Stahlbleche an den Stützen befestigt. Die Gebäudeaussteifung er­­ folgt über die Diagonalstützen in der Fassa­ ­de sowie über die in Beton ausgeführte Mittelzone, die Nebenräume, Treppen und

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10 Besprechungsraum 11 Versammlungssaal 12 Regieraum, Übersetzerkabine 13 Postraum 14 Kopierraum 15 Anlieferung 16 Umkleide 17 Vorarchivierung 18 Archiv 19 Dokumentation 20 Pressestelle 21 Abgeordnetenempfang 22 Gastraum

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Aufzüge aufnimmt. Im Bereich der Innenhöfe stehen die Stützen hinter der Gebäudehülle – im Gegensatz zu den Außenfassaden, wo die Konstruktion zwischen Dämmebene und äußerer Glashaut liegt und als Gestaltungselement wirksam in Erscheinung tritt. Somit durchdringen hier die Hauptträger die thermische Ge­­bäudehülle, was aufgrund der Eigenschaften von Holz kondensatfrei möglich ist. Die Innenwände sind in Tafelbauweise ausgeführt. Die auf den Hauptträgern liegenden Deckenelemente be­­stehen aus 14,60 cm starken durchlaufenden Brettsperrholzelementen, die mit dem Brüstungselement vorgefertigt und montiert wurden. Die einzelnen Platten sind schubsteif verschraubt und wirken so als Scheibe zur Aufnahme der Horizontalkräfte. Die Horizontallasteinleitung in die Betonkerne erfolgt über angedübelte Randträger. Die ge­­samte Tragkonstruktion wurde für eine Feuerwiderstandsdauer von 60 Minuten bemessen.

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Die belüftete Doppelfassade wirkt als klimatische und akustische Pufferzone. Im Winter bleibt sie geschlossen und reduziert somit die Wärmeverluste, ab 26 °C Außentemperatur werden die Glaslamellen geöffnet, um Überhitzung zu vermeiden. Als Sonnenschutz be­­ finden sich motorbetriebene Jalousien an der Außenseite der drei besonnten Fassaden. Die Innenhöfe sind glasüberdeckt und wirken ebenfalls als thermische Pufferzonen. Im Winter stellt sich hier eine Zwischentemperatur ein, im Sommer unterstützt die Verdunstung der Pflanzen die natürliche Kühlung zu­­ sammen mit der über die Glaslamellen der Fassade und die Öffnungen im Dach einströmenden Frischluft. Die Glas­lamellen werden entsprechend der Temperaturschwankungen zentral gesteuert, lassen sich aber auch un­­ abhängig davon direkt von den Büros aus bedienen. Die Südfassaden der Atrien werden durch Bepflanzung und transluzente Photovoltaikmodule im Glasdach verschattet.

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Vertikalschnitt Straßenfassade Maßstab 1:100 Vertikalschnitt Hoffassade Maßstab 1:20

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  1 Abdichtung, Wärmedämmung 60 mm Träger Brettschichtholz Douglasie 138/765 mm   2 Isolierverglasung ESG 6 mm + SZR 16 mm + VSG 2≈ 5 mm auf Tragkonstruktion aus Pfetten Stahlprofil IPE 100 Dachträger Brettschichtholz 2≈ 90/360 mm   3 Stahlprofil IPE 200   4 Aussteifung Zugstab Stahl Ø 34 mm   5 Fassadenbekleidung Stahlblech 1,5 mm Dampfsperre Randbalken Brettschichtholz Douglasie 138/1035 mm   6 Stütze Brettschichtholz Douglasie 250/264 mm (F 60), über Stahlkonsole auf Stahlbetondecke befestigt   7 Holz-Aluminium-Fenster mit Isolierverglasung ESG 6 mm + SZR 14 mm + ESG 4 mm   8 Geschossdecke: Bodenbelag Teppich 10 mm Gipskartonplatte 3≈ 12,5 mm Trittschalldämmung 15 mm Wärmedämmung mit Bienenwabenstruktur 30 mm Brettsperrholzdecke fünflagig 146 mm (Feuerwiderstand 60 Minuten)   9 Fassadenbekleidung Stahlblech 1,5 mm Dampfsperre OSB-Platte 10 mm Holzständer 46/155 mm, dazwischen Wärmedämmung 155 mm Dampfsperre Wärmedämmung 60 mm Fassadenaussteifung Furnierschichtholzplatte 22 mm, alle 2,50 m (jeweils auf Achse der Stütze) 10 Aussteifung horizontal Kantholz 60/155 mm 11 Träger Brettschichtholz Douglasie 112/355 mm, alle 2,50 m über Stahlblech-Balkenträger an Mauerwerkswand befestigt 12 Querträger Brettschichtholz 138/225 mm 13 Randbalken Brettschichtholz Douglasie 185/495 mm

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Gemeindezentrum St. Gerold, AT 2009

Architektur: Cukrowicz Nachbaur Architekten, Bregenz Tragwerksplanung: M+G Ingenieure, Feldkirch

Text: Stefan Krötsch

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G E M E I N D E Z E N T R U M IN ST. GER OLD

Lageplan  Maßstab 1:2000 Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:400 1 Gruppenraum 2 Büro 3 Lager 4 Teeküche

 5 Garderobe  6 Eingang  7 Technik  8 Archiv  9 Laden 10 Bewegungsraum 11 Sitzungsraum 12 Bürgermeister

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Kindergarten und eine Kinderspielgruppe mit einem ­Freibereich am Fuß der Stütz­ mauer. Abge­sehen von Bodenplatte und Stützwand ist das insgesamt viergeschos­ sige 12 Gebäu­­ 2 de komplett aus Holz errichtet. Tragwerk, Au­ßenbekleidung, Ausbau und Möblierung aus Tannenholz bilden eine homogene ­Einheit, die in beeindruckender 1 bis hin zu Lüftungskanälen aus Konsequenz Holz umgesetzt ist.

An einem steilen Südhang oberhalb der Propstei St. Gerold im Großen Walsertal ge­legen, beherbergt das Gemeindezen­trum11 unterschiedliche öffentliche Funktionen des 5 kleinen Orts. Eine hohe Stützmauer entlang 1 der Straße fasst einen Vorplatz, zu dem sich das Gebäude zweigeschossig prä­ sentiert. Ebenerdig sind hier ein Dorfladen 2 und ein Mehrzweckraum untergebracht, 3 4 im Ge­schoss darüber die Gemeindever­ Tragwerk waltung. 5 6 Bei dem viergeschossigen Gebäude han­ Die zwei Geschosse unterhalb des Ein­ delt es sich um einen Skelettbau, dessen gangs nutzen die steile Hanglage für einen

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Stützen sich in den berg- und talseitigen Fensterbändern abbilden. Die Hauptträger liegen in vier Achsen in den Außen­wänden parallel zum Hang und in den beiden Innen­ wänden seitlich des Aufzugs. b Zwischen diesen Trägerachsen spannen Decken aus Brettstapelholzelementen. Die Vollholzstützen und -träger sind in c 9 10 die Tragschicht des Außenwandaufbaus a a integriert und waren bereits in die vorgefer­ tigten geschosshohen Tafelbauelemente 3 4 5 eingebaut. Der Aufzugsschacht aus Brett­ sperrholz und die Außenwände steifen das d 6 Gebäude aus. Das Dach ist als Balken­ decke ausgeführt. b

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Vertikalschnitte Maßstab 1:20 1

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten  Bauzeit Holzbau (Rohbau)  Bauzeit gesamt 

Ökologisches Konzept Das Gemeindezentrum St. Gerold ist ein Musterbeispiel ökologisch bewussten Bau­ ens. Die Baustoffe stammen aus den Wäl­ dern des Großen Walsertals und wurden von regionalen Zimmereien verarbeitet. Bis auf den Aufzugsschacht fand ausschließlich Vollholz als Baustoff Verwendung, auf ver­ leimte Holzwerkstoffe wurde verzichtet. Als Dämmstoffe kamen Holzfaserdämmungen und Schafwolle zum Einsatz. Obwohl weit­ gehend auf Plattenwerkstoffe verzichtet wurde, basiert die Konstruktion auf den Prinzipien moderner Holzbauten: Diagonale Brettschalungen er­­setzen aussteifende

4 773 m2 1,9 Mio. € (netto) 2 Wochen 10 Monate

­ lattenwerkstoffe in den Wandaufbauten, P verdübelte Brettstapel­decken bieten leim­ freie Massivholzdecken. Der Betriebsenergiebedarf ist auf ein Mini­ mum reduziert. Mit seiner hochwärmege­ dämmten Gebäudehülle und einer Lüftung mit Wärmerückgewinnung genügt der Bau den Anforderungen an Passivhäuser. Die Außenwände verfügen über eine zweilagige Dämmschicht – eine Lage ebenengleich mit dem Tragwerk und eine außenseitig durch­ laufende Schicht, die die Deckenränder überdämmt. Die Dachkonstruktion ist drei­ lagig gedämmt und als h ­ interlüftetes Flach­ dach ausgeführt. Die Restwärmebereitstel­ lung erfolgt über eine Erd­wärmepumpe.

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G E M E I N D E Z E N T R U M IN ST. GER OLD

1 Dachaufbau: Bitumenbahn zweilagig beschiefert 5 mm Schalung Fichte Nut / Feder 27/100 mm Hinterlüftung mit Unterkonstruktion Holz 500 mm Notdach PE-Folie vollflächig 2 mm Schalung Fichte stumpf gestoßen 27/100 mm Gefällebildung Kantholz 40 – 230 mm, dazwischen Wärmedämmung Holzfaser Kantholz Fichte 180/100 mm, dazwischen Wärme­ dämmung Holzfaser Holzbalken 220/100 mm, dazwischen Wärmedäm­ mung Holzfaser Schalung Fichte Nut / Feder 27/100 mm Dampfbremse PE-Folie, Installationsebene 110 mm Akustikdämmung Schafwolle 30 mm Rieselschutzvlies schwarz Lattung Weißtanne unbehandelt 40/36 mm 2 Holzfenster Weißtanne fein geschliffen mit Dreifachisolierverglasung Float 6 mm + SZR 16 mm + Float 6 mm + SZR 14 mm + VSG 2≈ 6 mm Ug = 0,6 W/m2K

3 Fensterbrett Weißtanne gehobelt massiv 4 Fassade: Bekleidung Lattung Weißtanne sägerau 30/50 –120 mm Unterkonstruktion Lattung Fichte schwarz gestrichen 30/50 mm Konterlattung/Hinterlüftung Fichte 30/50 mm Windpapier schwarz Element vorgefertigt: Schalung Fichte Nut / Feder diagonal 25/80 –150 mm Pfosten Fichte 125/60 mm, dazwischen Wärmedäm mung Holzfaser Element vorgefertigt: Schalung Fichte Nut / Feder diagonal 25/80 –150 mm, Pfosten Fichte 200/60 mm, dazwischen Wärmedämmung Holzfaser Schalung Fichte Nut / Feder diagonal 25/80 –150 mm Dampfbremse PE-Folie Lattung Fichte, dazwischen Installationsebene 40/50 mm Wärmedämmung Schafwolle Innenbekleidung Schalung Weißtanne 5 Nut / Feder 20/50 –120 mm

5 Geschossdecke: Riemenboden Weißtanne sägerau, genagelt Nut / Feder 27/80 –100 mm Lagerhölzer 62 mm, dazwischen Lehmbauplatten Trittschalldämmung Holzfaser 30 mm Brettstapelholz gedübelt 180 mm Installationsebene Schalldämmung Schafwolle 40 mm Gipsfaserplatte 15 mm Installationsebene 36 mm 4 Akustikdämmung Schafwolle 30 mm Rieselschutzvlies schwarz Decke Weißtanne unbehandelt 40/35 mm auf 4 ­Abstand verlegt 6 Rost Eiche natur 30 mm Unterkonstruktion Edelstahlrohr | 25/25 mm Gefälleausgleich Kunststoffpad schwarz 5 – 25 mm Bitumenbahn zweilagig geflämmt 10 mm Dämmung Schaumglas 120 mm Dampfsperre Brettstapelholz gedübelt 100 mm

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Gymnasium Diedorf, DE 2015

Architektur: ARGE Diedorf – Architekten Hermann ­Kaufmann, ­Schwarzach; Florian Nagler Architekten, München Tragwerksplanung: merz kley partner, Dornbirn

Text: Hermann Kaufmann

Konzept Der Neubau des Schmuttertal-Gymnasiums in Diedorf für ca. 1000 Schüler ist ein For­ schungs- und Modellprojekt, gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU). Vier Häuser – zwei für die Klassen, eines für die zentralen Nutzungen sowie die Sporthalle – um­­schließen einen Hof. Die holzverschalten Volumen mit leicht geneig­ ten Dächern und integrierter Photovoltaikan­ lage zitieren die landwirtschaftlichen Bauten der Region und fügen sich in die sensible Landschaft des Schmuttertals am Rand des Naturparks „Augsburg – Westliche Wälder“ ein. Die hochgesteckten Ziele bezüglich Nachhaltigkeit und Pädagogik wurden mit

den ureigenen Mitteln der Architektur er­­ reicht: Offene und vielfältig nutzbare Räume bieten Platz für selbstständiges gemein­ schaftliches Lernen und entsprechen damit dem neuen päda­gogischen Konzept der Lernlandschaften. Speziell ausgesuchte Baustoffe und Mate­rialien garantieren eine schadstoffarme Lernumgebung, helle Räume mit sichtbarer Holzkonstruktion schaffen eine angenehme Atmosphäre.

Konstruktion Die klare Struktur der Skelettkonstruktion erlaubt es, flexibel auf neue pädagogische Konzepte zu reagieren. Stützen, Träger und Balken oder Sparren aus weiß lasiertem

Brett­schichtholz in allen Gebäuden sorgen für in einheitliches Erscheinungsbild. Stüt­ zenreihen im Ab­­stand von 2,70 m erzeugen Räume mit basilikalem Charakter. Auch Bereiche mit großen Spannweiten benötigen keine Sonderlösungen. Große Brettschicht­ holzträger im einheitlichen Konstruktions­ rhythmus überspannen Aula und Turnhalle, auf ihnen lagern die Pfetten der einfachen und sichtbaren Dachkonstruktion. Die Decken und die gesamte Gebäudehülle im Passivhausstandard wurden in großen Elementen mit bis zu 12 m Länge vorgefer­ tigt, der konstruktive Aufbeton für die HolzBeton-Verbunddecken erst vor Ort einge­ bracht. Die Installationen verlaufen vertikal in den tiefen Gangwänden der Klassen.

G Y M N A SIUM IN DIEDOR F

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten  Bauzeit Holzbau  Bauzeit gesamt 

3 16 046 m2 35,44 Mio. € 6 Monate 24 Monate

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16 Lageplan Maßstab 1:5000 Schnitt • Grundriss Maßstab 1:750

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1 Eingang /Windfang 2 Aula 3 Bühne 4 Bibliothek 5 Mensa 6 Küche 7 Musiksaal 8 Kunstsaal 9 Lager/Archiv

10 Werkraum 11 Physik 12 Biologie 13 Chemie 14 Versammlungs­ raum 15 Sporthalle 16 Geräte 17 Schulhof

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Brandschutz und Energiekonzept Aufgrund der durch die gewählten Kon­ struktionen minimierten Geschosshöhen fällt das Bauwerk in die Gebäudeklasse 3, was einen Feuerwiderstand von lediglich 30 Minuten erfordert. Grundlage des Null­ energiekonzepts, das auch den nutzerindu­ zierten Energieverbrauch umfasst, ist das Passivhauskonzept und die Photovoltaik­ anlage mit mehr als 1600 Modulen und 440 kWp, die in die großen Dachflächen integriert werden konnten. Zwei Pelletkessel und zwei Pufferspeicher mit je 7500 l rei­ chen zur Beheizung aus. Die Wärmevertei­

lung und die Kühlung erfolgt über eine Fuß­ bodenheizung bzw. ­kühlung. Ein ausge­ klügeltes Konzept zur Nutzung des Tages­ lichts senkt in Kombination mit LEDs und Leuchtstofflampen den Verbrauch an elekt­ rischer Energie. Die Lüftungsverluste wer­ den durch eine Lüftungsanlage mit Wärme­ rückgewinnung minimiert. Bei allen Baustof­ fen wurde auf Schadstofffreiheit geachtet (siehe „Raumluftqualität“, S. 32ff.). Akustik­ elemente aus Holzwolle­Leichtbauplatten im Wechsel mit sichtbaren Holzoberflächen prägen die Innenräume. Das Erreichen der hochgesteckten Ziele wurde von der DBU evaluiert, um das Modell „Diedorf“ auch für andere Schulen nutzbar zu machen.

G Y M N A SIUM IN DIEDOR F

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Vertikalschnitt Sporthalle Maßstab 1:20

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1 Vegetationsmatte 20 mm, Extensivsubstrat 80 mm Dränagematte gefüllt mit Substrat 40 mm, Speichervlies 10 mm EPDM-Bahn, wurzelfest parallel zum Ortgang verlegt 1,3 mm Sanierungsplatte Mineralwolle 20 mm Holzlattung 100/60 mm für EPDM-Bahn Befestigung, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle druckfest 60 mm Wärmedämmung Mineralwolle druckfest 160 mm Holzlattung auf Sparren befestigt 100/160 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 160 mm Dampfsperre vollflächig verschweißt, Trennlage Bitumenbahn vernagelt ­Furnierschichtholzplatte im Rand- und Stützenbereich 51 mm 2 Sparren Brettschichtholz Fichte weiß lasiert 100/320 mm 3 Hauptträger 240/2000 mm 4 Fassadenelement: Schalung stehend Fichte 30 mm wild verlegt, mit unterschiedlichen Brettbreiten (120, 160, 200 mm) Holzlattung liegend 30/50 mm 5 Konstruktionselement: Holzlattung stehend 100/60 mm Windpapier, Stöße verklebt Holzfaserplatte diffusionsoffen, hydrophobiert 16 mm Ständer Riegel 60/120 horizontal Wärmedämmung Mineralwolle 120 mm Ständer Riegel 60/240 Wärmedämmung Minerallwolle OSB-Platte (Dampfbremse) 18 mm (sd ≥ 20 m) 6 Innenausbau Prallwand: Birkensperrholzpaneel gelocht 18 mm Glasfaserschutzgewebe, Akustik-Rieselschutzvlies, Akustikdämmung Schraubkonstrukion Stahlrohr 40 ¡ bzw. 100/30/2 mm verzinkt Tragkonstruktion Stahlrohr ¡ 40/30/2 mm verzinkt Montagewinkel 35/50/35/3,0 mm verzinkt mit Nageldichtband auf ­ OSB-Platte montiert 7 Fertigparkett 15 mm (5 mm Nutzschicht) Sperrholzplatte 9 mm, Sperrholzplatte 12 mm, Trennfolie PE 0,4 mm Sperrholz-Streifenlager 18 mm, Sperrholz-Streifenlager 18 mm Wärmekammer, Stehhölzer elastisch gelagert 125 mm, Unterlage 18 mm Wärmedämmung/Fußbodenheizung100 mm Feuchtigkeitsabdichtung 5 mm, Voranstrich Bodenplatte Stahlbeton (WU) 200 mm, Wärmedämmung XPS 80 mm Sauberkeitsschicht 50 mm, Kiesschicht kapillarbrechend 400 mm

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Vertikalschnitt Mittelachse und Fassade Maßstab 1:20 1 Dachaufbau: Begrünung Extensivsubstrat 40 mm Dränage gefüllt mit Substrat 40 mm Speichervlies Abdichtung EPDM wurzelfest 10 mm Wärmedämmung Mineralwolle 20 mm Holzlattung, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle druckfest 60 mm Wärmedämmung Mineralwolle druckfest 160 mm Lattung Holz 100/160 mm, dazwischen Wärme­dämmung Mineralwolle druckfest 160 mm Dachelement vorgefertigt: Abdichtung Bitumenbahn Holzwolle-Leichtbauplatte im Rand- und ­Stützenbereich 50 mm (sonst Dreischicht­ platte Fichte) Sparren BSH Fichte weiß lasiert 100/360 mm 2 Dachrinne innenliegend 3 Sonnenschutz Flachlamellen Aluminium weiß 4 Holzfenster Fichte weiß lasiert mit ­Dreifachisolierverglasung Float 4 mm + SZR 18 mm + Float 4 mm + SZR 18 mm + ESG/H 4 mm

  5 Fensterbrett außen Aluminium   6 Fassadenelement an Außenwand gehängt: Schalung Fichte stehend wild verlegt mit unterschiedlichen Bretterbreiten 30 mm Unterkonstruktion Holzlatten 40 ≈ 40 mm Außenwandelement: Holzlattung liegend 40/40 mm Holzlattung stehend 110 mm Windpapier Holzfaserplatte diffusionsoffen hydrophobiert 16 mm Tragkonstruktion Fichte, dazwischen ­Wärmedämmung Mineralwolle 140 mm Tragkonstruktion Fichte, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 220 mm OSB-Platte (Dampfbremse) Stöße verklebt 18 mm   7 Fensterbrett innen Dreischichtplatte weiß lasiert   8 Raumlüftung Quellauslass    9 Einbauregal Dreischichtplatte Fichte weiß ­lasiert 42 mm 10 Innenwandaufbau: Gipsfaserplatte 12,5 mm OSB-Platte 18 mm Tragkonstruktion Fichte 80/60 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 80 mm

OSB-Platte 18 mm Gipsfaserplatte 12,5 mm 11 Geschossdecke: Beschichtung mineralisch 5 mm Heizestrich Lochplatte 85 mm Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung 30 mm Ausgleichsdämmung 50 mm Trennlage PE-Folie zweilagig, Stahlbeton 98 –120 mm Deckenelement Schalung OSB-Platte 22 mm Balkenlage 2≈ 180/320 mm, dazwischen Akustikelement: Wärmedämmung Mineralwolle 40 mm Holzwolle-Akustikplatte magnesitgebunden 12 Festverglasung VSG aus 2≈ 12 mm Floatglas 13 Randträger Brettschichtholz 100/740 mm 14 Bodenaufbau: Beschichtung mineralisch 5 mm Heizestrich Lochplatte 85 mm Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung 30 mm Ausgleichsdämmung 50 mm Trennlage PE-Folie zweilagig Stahlbeton 250 mm Wärmedämmung 80 mm 15 Lüftungskanal

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Europäische Schule

Lageplan Maßstab 1:5000 Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:500

Frankfurt am Main, DE 2015 3

Architektur: NKBAK, Frankfurt am Main Tragwerksplanung: Bollinger + Grohmann, Frankfurt am Main; merz kley partner, Dornbirn

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Text: Wolfgang Huß

Konzept In Frankfurt besteht wie in allen wachsenden deutschen Städten derzeit ein großer Be­­ darf an Schulraum. Mit der Erweiterung der Europäischen Zentralbank stieß auch die Europäische Schule an die Grenzen ihrer räumlichen Kapazitäten. Der zusätzliche Platzbedarf musste rasch gedeckt werden. Das neue Gebäude war nur als temporärer Bau genehmigungsfähig und sollte inner­ halb von 17 Monaten – von der Planungs­ anfrage bis zum Nutzungsbeginn – umge­ setzt ­werden. Der Erweiterungsbau bietet Platz für 400 Schüler im Alter von drei bis

acht Jahren, die räumlich getrennt in Vorund Grundschule unterrichtet werden. Die Raumzellenbauweise machte die Ein­ haltung des sehr engagierten Terminplans möglich und erfüllt die Anforderung an eine spätere Wiederverwendung. Die Architek­ ten nutzten das räumliche Potenzial der Bauweise und kombinierten die Module mit Flurdeckenelementen und Glasfassaden zu differenzierten Raumfolgen mit wech­ selnd ein- und zweihüftiger Erschließungs­ zone und vielfältigen Außenraumbezügen. Der Entwurf sieht bereits eine zukünftige Erweiterung der Grundschule an der Nord­ seite vor.

 1 Hauptgebäude  2 Turnhalle  3 Sportplatz  4 Containerklassen   5 Grund- / Vorschule  6 Haupteingang   7 Klassenzimmer  8 Lehrerzimmer  9 Materialraum 10 Mensa 11 Aufwärmküche 12 Lager 13 Bewegungsraum 14 Gruppenraum für Vorschule 15 Spielflur

Tragwerk und Vorfertigung Das Gebäude ist bestimmt durch Modulgrö­ ßen von 3 ≈ 9 m, die auch die Klassenraum­ tiefe definieren. Die tragenden Wände der Raummodule sind in Brettsperrholz ausge­ führt, die Deckenplatten der Flure werden zwischen die Module eingehängt oder auf Skelettkonstruktionen aus Brettschichtholz aufgelegt. Die Klassenräume bestehen aus je drei Raummodulen, 550 ≈ 220 mm starke Unterzüge aus hochbelastbarem Buchen­ furnierschichtholz überspannen diese in Längsrichtung. Decken und Böden aus Brettsperrholz überbrücken die Spannweite

E U R O P Ä I S C H E S C H U L E I N F R A N K FUR T A M M A IN

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse Bruttogrundfläche (BGF) Baukosten Bauzeit Holzbau  Bauzeit gesamt 

3 1215 m2 ca. 1,9 Mio. € (netto) 3 Monate 8 Monate

von 3 m in Querrichtung. Die Verwendung von Furnierschichtholzträgern aus Buche ersparte pro Geschoss 8 cm Raumhöhe gegenüber konventionellem Brettschichtholz aus Fichte. Die konsequente Modulbauweise ermöglichte die Fertigstellung des wetter­ dichten Rohbaus ab Bodenplatte innerhalb von nur drei­einhalb Wochen. Die Raum­ zellen wurden mit Innensichtoberflächen, Fen­stern und Haustechnik vorgefertigt. Lediglich die Montage des Bodens und der Aluminiumfassade er­­folgte vor Ort, um uner­ wünschte Fugen zu ­vermeiden und notwen­ dige Transportschutzmaßnahmen zu mini­ mieren. Die Gesamtbauzeit des Holzbaus ab fertiger Bodenplatte betrug drei Monate.

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Für das dreigeschossige Gebäude musste eine Feuerwiderstandsdauer von 30 Minuten nachgewiesen werden. Die sehr gute Flucht­ wegsituation mit drei Treppenhäusern ge­­ währleistet jederzeit zwei unabhängige Fluchtrichtungen aus jedem Klassenzimmer. Damit waren auch sichtbare Holzoberflächen an den Wänden möglich. Diese mussten lediglich in den Treppenhäusern mit einem Brandschutz­anstrich versehen werden, wo­­ bei diese Bereiche, um dem Wunsch nach einer gewissen Farbigkeit nachzukommen und die Orientierung im Gebäude zu erleich­ tern, ohnehin farbig lasiert werden sollten.

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Haustechnik Haustechnik und Klimakonzept sind be­­ wusst einfach gehalten. Die gesetzlichen Anforde­rungen hinsichtlich der Wärme­ transmission werden durch eine moderate Wärmedämmung und eine Dreifachvergla­ sungen erfüllt. Die Lüftung erfolgt über die Fenster. Die Fassaden mit starker Sonnen­ einstrahlung sind mit einem außenliegenden Sonnenschutz ausgerüstet. Das Haus ist an das Fernwärmenetz angeschlossen, Heiz­ segel sind sichtbar an der Decke montiert.

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cc Vertikalschnitte • Horizontalschnitt  Maßstab  1:20   1 Dachaufbau: Abdichtung Kunststoffbahn, ­Gefälledämmung EPS mind. 120 mm, Dampfsperre, Brettsperrholz 80 mm, Wärmedämmung Mineral­wolle 50 mm, HolzwolleAkustikplatte 25 mm Träger Furnierschichtholz Buche 360/220 mm   2 Rinne Folienblech   3 Aluminiumblech lackiert 1 mm Windpapier, Wärmedämmung Mineralwolle 120 mm   4 Träger Furnierschichtholz Buche 360/120 mm   5 Holz-Aluminium-Fenster mit in den Rahmen eingelassener Absturzsicherung   6 Geschossdecke Klassenzimmer: Modul 1: Linoleum 2,5 mm, Spanplatte verklebt 2≈ 16 mm, Trittschalldämmplatte 25 mm Brettsperrholz 80 mm, Wärmedämmung Mineralwolle 60 mm Modul 2: Brettsperrholz 60 mm, Wärmedämmung Mineralwolle 60 mm, Holzwolle-Akustikplatte 25 mm, Träger Furnierschichtholz Buche 560/220 mm   7 Brettsperrholz 100 mm Akustikdämmung 50 mm, Akustikpaneel perforiert   8 Geschossdecke Flur: Linoleum 2,5 mm, Spanplatte verklebt 2≈ 16 mm Trittschalldämmplatte 25 mm Brettsperrholz 80 mm Installationsraum 265 mm Wärmedämmung Mineralwolle 60 mm Holzwolle-Akustikplatte 25 m   9 Auflager Kantholz 100/200 mm 10 Bodenaufbau EG: Linoleum 2,5 mm Spanplatte verklebt 2≈ 16 mm, Dampfsperre Trittschalldämmplatte 25 mm, Brettsperrholz 80 mm Wärmedämmung Mineralwolle 80 mm Bodenplatte Stahlbeton 300 mm

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Modul vorgefertigt: 11 Holz-Aluminium-Fenster mit in den Rahmen eingelassener Absturzsicherung 12 Stütze Furnierschichtholz Buche 120/360 mm 13 Brettsperrholz 80 mm weiß lasiert 14 Träger FSH Buche 360/220 mm 15 Deckenradiator 16 Holzwolle-Akustikplatte 25 mm Wärmedämmung Mineralwolle 50 mm Brettsperrholz 80 mm, Dampfsperre 17 Spanplatte verklebt 2≈ 16 mm Trittschalldämmplatte 25 mm Brettsperrholz 80 mm Wärmedämmung Mineralwolle 60 mm 18 Träger FSH Buche 560/220 mm bauseits: 19 Aluminiumpaneel lackiert 1 mm, Windpapier Wärmedämmung Mineralwolle 120 mm 20 Abdeckung FSH Buche 21 Abdichtung Kunststoffbahn Gefälledämmung EPS mind. 120 mm 22 Linoleum 2,5 mm

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Schulkomplex Limeil-Brévannes, FR 2012

Architektur: Agence R2K, Grenoble Tragwerksplanung Holzbau: Holzbau Amann, Weilheim Tragwerksplanung Massivbau: Gaujard Technologie, Avignon

Text: Anne Niemann

Konzept Der riesige Schulkomplex aus Holz in ­Grenoble umfasst 9500 m2 Geschossfläche für ca. 1000 Kinder in 50 Schulklassen und Kitagruppen. Um jeder der fünf Einrichtungen (drei Kindertagesstätten, zwei Grundschulen) eine eigene Identität zu geben, verfügen sie jeweils über einen eigenen Pausenhof, zu dem die Klassen- und Gruppenräume Zugang ha­ben. Offene, von oben belichtete Durchgänge verbinden die Freibereiche miteinander. Die Bibliothek und die Schulmensa, die der Gemeinde des Orts auch als Mehrzwecksaal dient, werden gemeinsam genutzt. Unter Ausnutzung des Höhenunterschieds von 4 m auf dem Gelän­ ­de sind die Neubauten trotz der erheblichen Be­­bauungsdichte nur maximal dreigeschossig. Dabei dienen die Flachdächer der tiefer gelegenen Gebäude als Hof und Freifläche. Das einzige vertikale Volumen ist der hohe, dreieckige Uhrturm – das Wahrzeichen des Schulgebäudes. Der gesamte Ge­bäude­ komplex sollte innerhalb eines Jahres fertiggestellt sein, was zur Entscheidung für den Holzbau führte. Nebenbei konnten dadurch auch die hochgesteckten Nachhaltigkeitsziele erreicht werden.

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Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten (inkl. Planung)  Bauzeit gesamt 

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Tragwerk Außer den Aufzugsschächten und erdberührenden Teilen, die in Beton ausgeführt sind, ist das Gebäude komplett aus rund 3000 m3 Holz erstellt. Die Decken aus Brettsperrholz-Rippenelementen lagern auf einem System aus Tafelbauwänden, Stützen und Leim­holzträgern. Für das Dach wurden Brettsperrholz-Kas­tenelemente verwendet. Beim Bau kamen verschiedene Holzarten zum Einsatz: Im Inneren bestehen die kons­ truktiven Teile aus Brettschicht- und Brettsperrholz aus Fichte, die 20 cm starken Rundstützen im Außenbereich hingegen aus Lärchenholz. Für die Fassadenbekleidung wurde das Lärchenholz in Wellenprofil aus-

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S C H U L K O M P L E X I N L I M EIL- B R ÉVA NNES

Grundriss Maßstab 1:1000 Schnitt Maßstab 1:500 1 Pausenhof 2 Klassen­zimmer 3 Schleuse 4 Direktorat

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  5 Lehrerzimmer   6 Bibliothek   7 Mehrzweckraum   8 Ruheraum   9 Innenhof 10 Bewegungs­raum 11 Umkleide 12 Mensa 13 Küche 14 Anlieferung

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gebildet, um das Material haptischer und erleb­barer zu machen. Die Terrassen sind aus thermisch behandeltem Buchenholz.

Raumklima Die Gebäude verfügen über eine mechanische Be- und Entlüftung mit Wärmerück­ gewinnung. Ein Drittel der Fensterflächen in den Klassenzimmern lassen sich manuell öffnen. Zur Verschattung dienen auskragende Vordächer sowie markante Vertikal­ lamellen aus lackiertem Stahllochblech, die jedoch nur in einem Teil der Obergeschosse angebracht wurden und die Verglasung nicht vollflächig bedecken. Ein Oberlichtband bleibt verschattungsfrei und leitet Tageslicht tief in die Klassenzimmer. Um Wärmeeinträge zu begrenzen, wurden die Oberlichter

mit Sonnenschutzgläsern ausgerüstet. Gemäß Simulationsrechnungen lässt sich die Übertemperaturhäufigkeit (> 28 °C) dadurch auf unter 2 % der Betriebsstunden im Jahr reduzieren.

Vorfertigung und Montage Der enge Zeitplan konnte nur mithilfe einer minutiösen Planung und Logistik bewältigt werden. Entscheidend dabei war, dass das Holzbauunternehmen von Anfang an in die Planung einbezogen war. Die Brettschichtholz-Deckenelemente mit bis zu 7 m Spannweite wurden ab Werk mit endgefertigter Holzoberfläche und eingebautem, raumakustisch wirksamem Absorber geliefert, wodurch Innenausbauarbeiten unter der Decke in vielen Ge­­bäudebereichen überflüssig waren.

Auch Versorgungsleitungen konnten im Werk in die Hohlräume der Rippendecken eingebaut werden. Die vorgefertigten Teile wurden von Deutschland mit 108 Sattelzügen zeitlich abgestimmt auf die Baustelle in Frankreich gebracht und eingebaut.

Schallschutz und Akustik Da manche Klassenräume unter Pausen­ höfen liegen, war der Trittschallschutz besonders wichtig: Dafür wurden die Hohlräume in den Deckenelementen zur Ge­­ räuschdämpfung mit Splitt befüllt. Zur Verbesserung der Raumakustik erhielten die Decken bereits im Werk Akustikprofile. Hinter einer fein lamellierten Oberfläche aus Weißtanne wird der Schall von einer Holz­ faserdämmung absorbiert. Vertikalschnitt Horizontalschnitt Maßstab 1:20   1 Dachaufbau: Abdichtung Kunststoff (Polyolefine) OSB-Platte 22 mm Dachbalken 200 – 320 mm (3 % Neigung), dazwischen Wärmedämmung 200 – 320 mm OSB-Platte 15 mm, Dampfbremse Brettsperrholz-Kastenelement (vorgefertigt) 210 mm Brettsperrholz-Akustikpaneel mit integriertem ­HolzfaseraAbsorber 18 mm   2 Lattung Lärche außenseitig halbrund gefräst, grau lasiert, mit hohem Brandwiderstand 81–134 mm /44 – 63 mm, Konterlattung Holzständerwand 60/80 mm OSB-Platte 15 mm Abdichtung Kunststoff (Polyolefine)   3 Dreischichtplatte Fichte 19 mm Träger Brettschichtholz 180/320 mm,   4 Stütze Brettschichtholz Fichte � 200 mm   5 Geschossdecke Innenraum: Fußbodenbelag (weich) 10 mm Anhydritestrich 50 mm Holzfaserplatte 10 mm Brettsperrholz 109 mm Hohlraum für Lüftung und Installationen 719 mm Gipskartonplatte 2≈ 12,5 mm   6 Bodenaufbau Außenraum: Kautschuk 20 mm Betonplatten 50 mm Stelzlager höhenverstellbar, Abdichtung OSB-Platte 22 mm Dachsparren seitlich mit Dreischichtplatte 40 mm Achsabstand 625 mm, dazwischen Wärmedämmung Zellulose im Gefälle im Mittel 260 mm OSB-Platte 15 mm Dampfsperre Brettsperrholz-Rippenelement 435 mm Brettsperrholz-Akustikpaneel Weißtanne mit ­integriertem Holzfaserabsorber 18 mm  7 Absturzsicherung: Geländerpfosten Stahlprofil 2≈ 8/100 mm, Achsabstand 1,5 m Stahlnetz rostfrei   8 Glasdach Pfosten-Riegel-Konstruktion mit VSG 2 mm Verschattungselement Holzlamellen 60/100 mm   9 Träger Brettschichtholz 180/800 mm 10 Träger Brettschichtholz 180/580 mm 11 Bodenaufbau EG: Bodenbelag 5 mm Fließestrich 5 mm Stahlbetondecke 200 mm Wärmedämmung 100 mm 12 Bohle Buche termisch behandelt 30 mm

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Agrarbildungszentrum Altmünster, AT 2011

Architektur: Fink Thurnher, Bregenz Tragwerksplanung Holzbau: merz kley partner, Dornbirn Tragwerksplanung Massivbau: Mader & Flatz, Bregenz

Text: Wolfgang Huß

Konzept Das Vorhaben, junge Landwirte zusätzlich in einem erwerbsunterstützenden Handwerk oder im Tourismusbereich auszubilden, wurde mit der Zusammenlegung der bestehenden Landwirtschafts- und der Haus­ wirtschaftsschule konkretisiert. Die Landwirtschaftsschule im oberösterreichischen ­Altmünster blieb soweit wie möglich erhalten und wurde zu einem geschlossenen Vierkant­ hof mit etwa 70 m Kantenlänge ergänzt. Dieser in der Region traditionelle Typus untermauert den Entwurfsgedanken, sich eher introvertiert zu orientieren, dabei aber

‡ Bestand

gleichzeitig Außenbezüge zur eindrucksvollen See- und Gebirgslandschaft zu schaffen. Diesem Ziel folgt auch die Idee einer mäan­ drierenden Erschließungsfigur, die mit wechselnden Bezügen zu Hof und Außenraum keine Mittelflur-Monotonie aufkommen lässt. Die Funktionen sind im Wesentlichen horizontal geschichtet: Im Untergeschoss mit dem Tiefhof liegen Werkstätten und Fachklassen. Die mittlere Eingangsebene ist den öffentlichen Bereichen wie Aula, Kantine und der doppel­geschossigen Turnhalle vorbehalten. Auf der oberen Ebene sind der Schulbetrieb mit Klassenzimmern, Lehrerzimmer und Verwaltung sowie die Internatszimmer organisiert.

Tragwerk Bei dem Tragwerk handelt es sich um eine pragmatische Mischkonstruktion aus Holz, Stahl und Beton. Aufgrund der Hangsituation besteht das Untergeschoss aus Stahlbeton. Die oberen Geschosse sind in den Bereichen mit großen Spannweiten als ­Skelettbau konzipiert: In den Außenwänden befinden sich quadratische Stahlstützen, frei stehende Stahlstützen werden aus Brandschutzgründen ausbetoniert. Stahl­träger verbinden die Stahlstützen als Durch­laufträger, HolzBeton-Verbunddecken überspannen die 5 – 8,50 m breiten Felder. Die durchlaufende

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 9 Küche 10 Lebensmittellager 11 Lehrküche 12 Internat Zweier­ zimmer 13 Internat Vierer­ zimmer 14 Innenhof 15 Direktion / Verwaltung 16 Bibliothek 17 IT-Raum 18 Klassenzimmer 19 Lehrerzimmer

Lageplan  Maßstab 1:3000 Grundrisse  Maßstab 1:750 1 Aula 2 Sporthalle 3 Laden 4 Seminarbereich  / ­Werken 5 Zentralgarderobe 6 Kantine/Servierraum 7 Speisesaal 8 Internetcafé

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EG Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse  Bruttogrundfläche (BGF)  Baukosten  Bauzeit Holzbau  Bauzeit gesamt 

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120 mm dicke Betonschicht wirkt mit den primären Stahl­trägern statisch im Verbund. Auf die wechselnden Spannweiten reagiert die untere Brettstapellage mit variierenden Höhen von 120 bis 240 mm. Die Aussteifung erfolgt über Wand­scheiben aus Brettsperrholz. In den Bereichen mit geringeren Spannweiten wie den ergänzten Internatsbereichen, wird ein ähnliches System eingesetzt: Die gleichen Decken liegen hier jedoch ohne Stahlskelett direkt auf den Wänden auf. Im Dach sind die Primärträger aus Stahl und die Sekundär­träger aus Holz. Darüber verläuft eine aussteifende Schalung aus Dreischichtplatten.

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Vorfertigung Die Montage des Stahlskeletts auf dem Untergeschoss aus Ortbeton erfolgte stabweise. Die Betonschicht der Decken wurde vor Ort ­eingebracht, die Wandelemente sind ohne Bekleidung vorgefertigt. Während die zum Teil geschossübergreifende Fas­ sadenbekleidung ebenso wie die Abhangdecken in allen Geschossen elementiert angeliefert wurden, erfolgte die Innen­ bekleidung der Wände konventionell vor Ort. Fast alle Oberflächen sind aus regio­ naler Weißtanne, zum Großteil sägerau und unbehandelt. GSEducationalVersion

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Brandschutz Das Untergeschoss aus Stahlbeton erfüllt die Anforderung REI 90, die tragenden Teile der beiden oberen Geschosse REI 60 (ausbetonierte Stahlstützen). Das Dach ist in REI 30 ausgeführt. Zwei Fluchttreppenhäuser in Massivbauweise bilden die Hauptfluchtwege für das gesamte Gebäude. Die Ausbildung eines etwa 1200 m2 großen Brandabschnitts über drei Geschosse er­­ möglichte eine offene Gestaltung der zen­ tralen Treppe in der Nähe des Haupteingangs. Kapselungen oder eine Sprinkler­ anlage waren nicht erforderlich.

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Axonometrie Verbunddecke Vertikalschnitt Erdgeschoss mit Verbunddecke Maßstab 1:50 Details Verbunddecke 7 Maßstab 1:20 8

1 1 Stahlbeton 120 mm 2 Kopfbolzdübel zweireihig Ø 19 3 Brettstapeldecke 200 mm 4 Stahlträger HEB 320 5 Stahlwinkel angeschweißt mit Verschraubung

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  6 Baustahlgitter, Zulagen Ø 12/10   7 Brettstapeldecke 120 mm   8 Stahlträger HEB 450   9 Stahlträger HEB 240 10 Stahlstab Ø 16 mm 3 5 17 4

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Vertikalschnitt Fassade Internat kurze Spannweiten: Verbunddecke direkt in die ­Holzriegelwand eingebunden

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17 Vertikalschnitt Fassade Schule große Spannweiten: Verbunddecke mit Stahlträger und angeschweißtem Stahlwinkel zur Kraftübertragung in 6die Holzriegelwand

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11 Fassade: Schalung Weißtanne 72/30 mm Lattung und Konterlattung 60 mm Winddichtung UV-beständig 7 mm Schalung Fichte 20 mm 5 Holzständerkonstruktion 80 /370 mm, dazwischen Wärmedämmung Zellulose 370 mm Schalung Fichte 20 mm Dampfbremse Gipskartonplatte 12,5 mm (Schule) Installationsebene 40 mm Gipskartonplatte 2≈ 12,5 mm (Internat) bzw. ­Schalung Weißtanne unbehandelt 20 mm (Schule) 12 Auflager Holz in Holzriegelwand 13 Gipskartonlochdecke 12,5 mm Wärmedämmung Schafwolle 50 m Abhängung und Tragprofil 457 mm 14 Dachaufbau: Begrünung extensiv, Substrat 100 mm Dränage 10 mm Abdichtung Bitumenbahn 2≈ 5 mm Abdichtung Bitumenbahn selbstklebend mit ­Glasgewebeeinlage als Hitzeschild 3 mm 19 Wärmedämmung EPS im Gefälle 300 – 500 mm Dampfsperre vollflächig verklebt 3,8 mm Dreischichtplatte 40 mm Träger Brettschichtholz 360 mm Installationsebene 290 mm: Wärmedämmung Schafwolle 30 mm Akustikvlies 1 mm abgehängte Holzlamellendecke Weißtanne, unbehandelt 30/30 mm 15 Sonnenschutz textil, motorbetrieben 16 Festverglasung Holzfenster Tanne mit Dreifach­ isolierverglasung, mit Aluminium-Klemmprofil 20 ­zweiseitig gelagert, Vertikalstöße aus Silikon 17 Geschossdecke OG: Fußboden Riemenboden Weißtanne unbehandelt 27 mm Lagerhölzer, dazwischen Wärmedämmung EPS mit Fußbodenheizung 30 mm Trittschalldämmung 40 mm Schüttung Blähton 53 mm Holz-Beton-Verbunddecke: Stahlbeton 120 mm mit B ­ rettstapelelement 200 mm Holztragkonstruktion für abgehängte Decke 290 mm Trittschalldämmung Schafwolle 30 mm Akustikvlies 1 mm Holzlamellendecke Weißtanne unbehandelt 30 mm 18 Stahlträger HEB 200 mit angeschweißtem Stahlwinkel zur Kraftübertragung in die Holzriegelwand 19 Geschossdecke über EG: Riemenboden Weißtanne unbehandelt 27 mm 12Lagerhölzer, dazwischen Wärmedämmung EPS mit Fußbodenheizung 30 mm Trittschalldämmung 40 mm Schüttung Blähton 100 mm Stahlbeton 330 mm Installationsebene 260 mm: Trittschalldämmung Schafwolle 30 mm 13 Akustikvlies 1 mm abgehängte Holzlamellendecke Weißtanne, unbehandelt 30/30 mm 20 Vorbereitung für innenliegende Verdunkelung

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Studierendenwohnheim Hamburg, DE 2017

Architektur: Sauerbruch Hutton, Berlin Tragwerksplanung Holzbau: merz kley partner, Dornbirn Tragwerksplanung Massivbau: Wetzel & von Seht, Hamburg

Text: Stefan Krötsch, Wolfgang Huß

Konzept Das von einem privaten Investor betriebene Haus liegt im Hamburger Stadtteil Wilhelmsburg. Mit seinen 371 Apartments ist das Studierendenwohnheim „Woodie“ der derzeit größte Wohnbau aus Holzraummodulen. Der große Wiederholungsfaktor immer gleicher Apartments, die als einzelne Module hergestellt werden können, macht diese Art der Konstruktion wirtschaftlich. Der Mehraufwand aus doppelten Decken- und Wandkonstruktionen kommt dabei dem Schallschutz zwischen den Nutzungseinheiten zugute und spart anderweitige Maßnahmen.

Die Haupterschließung des Gebäudes ­bildet ein stark frequentierter Fuß- und ­Radweg, über den die Obergeschosse der Kammstruktur auskragen. Eine expressive tischartige Stahlbetonkonstruktion über dem weitgehend offenen Erdgeschoss beherbergt Servicefunktionen und ein Café. Die E-förmigen Grundrisse der sechs Obergeschosse werden – bis auf die kurzen Stichflure in den auskragenden Bereichen – über einen Mittelflur erschlossen. 20 % der Zimmer sind barrierefrei; diese Module sind etwas länger als die Regelmodule. Die Treppenhäuser wurden in Stahlbeton ausgeführt, um die Anforderungen an Brand-

schutz und Gebäudeaussteifung zu erfüllen. Die Flurbereiche bestehen aus Stahlbetonfertigteilen, an denen die Module zur Abtragung der Horizontalkräfte angehängt sind.

Tragwerk Die Lastabtragung der Holzkonstruktion erfolgt über die Trennwände der Apartments, die eine Schottenstruktur aus doppelten Brettsperrholztafeln bilden. Die ­Brettsperrholzdecken sind zwischen diese Schotten eingehängt, damit die Lastüber­ tragung von Geschoss zu Geschoss ohne Querholzpressung der Decken funktioniert.

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aa Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse Bruttogrundfläche (BGF) Baukosten Bauzeit Holzbau Bauzeit gesamt

7 13  510 m2 ca. 13,7 Mio. € 10 Monate 12 Monate Isometrie Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:750

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1 Haupteingang 2 Café 3 Coworking Space 4 Fahrradstellplätze 5 Technikraum 6 Pkw-Zufahrt 7 Standard-Apartment 8 barrierefreies Apartment

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So werden die Vertikallasten von den oberen Wänden über Hirnholzstöße der vertikalen Brettlagen in die unteren Wände übertragen. Zur Verbesserung des Schallschutzes sind die Stöße mit Elastomerlagern getrennt.

Bauablauf In einer Produktionsstraße mit 17 Stationen wurden täglich vier Module fertiggestellt. Mit dem Tieflader konnten immer zwei der 6,30 ≈ 3,30 m großen Module vom Produktionsort in Österreich nach Hamburg transportiert werden. Aufgrund der beengten Verhältnisse vor Ort wurden die Module auf Abruf auf die

Baustelle geliefert. Pro Tag konnten zwölf Module zusammen mit den Betonfertigteilen der Flurkonstruktion eingebaut werden. Alle Module wurden mit Fenstern, Türen, Fußböden, Installationen und Innenbekleidung komplett vorgefertigt. Lediglich die Montage der Fassadenelemente und die Verkleidung der Flurwände erfolgte vor Ort. Direkt nach dem Einbau der Module wurden die Stöße gedämmt und abgedichtet, sodass der Holzbau zu jeder Zeit wit­ terungsgeschützt blieb. Die Installationsstränge verlaufen im Flurbereich, somit konnten die Module nach dem Einbau von hier aus angeschlossen werden, ohne die

Zimmer betreten zu müssen. Die gesamte Bauzeit vor Ort betrug zehn Monate.

Brandschutz Die Holzbauweise in Gebäudeklasse 5 mit sichtbaren Holzoberflächen erforderte Ab­­ weichungen von der Bauordnung. Die Tragkonstruktion der Module ist auf Abbrand feuerbeständig (REI 90) dimensioniert. Geschossweise angeordnete Brandsperren aus Blechschürzen trennen die Hinterlüftungsebene und ragen so weit über die Fassade hinaus um eine Brandausbreitung mindestens 30 Minuten zu verhindern.

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Quer- / Längsschnitt Holzmodul Horizontalschnitt Holzmodul Maßstab 1:20 1 Naturkautschuk 0,4 mm Spanplatte 2≈ 19 mm Trittschalldämmung 30 mm PE-Folie Splittschüttung 60 mm Brettsperrholzplatte 80 mm Wärmedämmung Mineralwolle 70 mm, Schmelzpunkt > 1000 °C Brettsperrholzplatte 60 mm 2 Elastomerauflager 3 Naturkautschuk 0,4 mm Epoxidharzgrundierung Zementestrich 50 mm PE-Folie Gips-Lastverteilungsplatte 10 mm PE-Folie Ausgleichsschüttung für Installationen 115 mm Betonfertigteildecke 160 mm 4 Betonfertigteilstütze 20/35 cm 5 Fassadenpaneel Lärche vorvergraut 26 mm Unterkonstruktion Holz / 3

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Hinterlüftung 60 mm Unterspannbahn Unterkonstruktion Holz / Wärmedämmung Mineralwolle 200 mm Schmelzpunkt > 1000 °C Brettsperrholzplatte 125 mm 6 extensive Begrünung 80 mm Abdichtung Kunststoffbahn Gefälledämmung 40 –200 mm Wärmedämmung 200 mm Notabdichtung Bitumenbahn Betonfertigteildecke 160 mm 7 Aluminiumblech 2 mm Unterkonstruktion Unterspannbahn Unterkonstruktion Holz / Wärmedämmung Mineralwolle 200 mm Schmelzpunkt > 1000 °C Brettsperrholzplatte 125 mm 8 Fenster Red-Grandis-Holz mit Dreifachisolierverglasung Ug = 0,6 w/m2K 9 Brettsperrholzplatte 125 mm Gipskartonplatte 15 mm Wärmedämmung Mineralwolle 50 mm, Schmelzpunkt > 1000 °C Gipskartonplatte 15 mm Brettsperrholzplatte 125 mm 1

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Bürohaus Alpnach, CH 2020

Architektur: SEILERLINHART Architekten, Luzern Tragwerksplanung: ZEO Ingenieurbüro, Alpnach 

Text: Manfred Stieglmeier

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Lageplan Maßstab 1:5000 Grundrisse • Schnitte Maßstab 1:400 1 Foyer 2 Büro 3 Cafeteria 4 Technik 5 Luftraum 6 Besprechung 7 Lounge 8 Ausstellung 22 2

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In Alpnach im Kanton Obwalden in der Nähe von Luzern liegt der neue Verwaltungsbau des Schweizer Holzbauunternehmens Küng. Das viergeschossige Gebäude mit rechteckigem Grundriss (17,64 ≈ 15,24 m) verkörpert die Unternehmensphilosophie des einfachen Bauens mit Holz ohne Klebund Verbundstoffe. Im Sinne einer greifbaren Corporate Identity wurde das Gebäude mit dem firmeneigenen Massivholzbau­ system errichtet. Es bietet Raum für 25 Mitarbeiter in Einzel- und Zweier­büros sowie Besprechungsräume, eine Cafeteria im Erd-

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geschoss und einen Ausstellungsraum im Dachgeschoss. In der zweigeschossigen Eingangshalle fällt der Blick auf den zen­ tralen Erschließungskern aus sandgestrahltem Beton, der Treppen, Aufzug, Nasszellen sowie einen integrierten Kamin aufnimmt und im spannungsreichen Materialkontrast zu den Weißtannenholzlamellen im ersten Stock und den Gitterstrukturen der Deckenunterseiten aus Buche steht. Die Böden sind – außer im Erdgeschoss – ebenfalls aus Buche, die Massivholzwände wurden mit Weißtanne mit sägerauer und geschlif­ fener Oberfläche bekleidet. Außen prägen die an Zugstäben abgehängten umlaufen-

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den Balkone das Erscheinungsbild – eine moderne Interpretation des Motivs der ­Lauben, das die traditionelle Bauweise der Innerschweiz transportiert.

Tragwerk Das Bausystem basiert auf einer reinen ­Vollholzkonstruktion aus verdübelten Brettern und kommt ohne Dämm­ebene aus. Die Wände bestehen aus zwei Elementen mit sechs bzw. sieben Brettschichten der Stärke 3 cm (ähnlich Brettsperrholz), die zusammen eine Gesamtwanddicke von 42 cm ergeben. Die einzelnen Brett­

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1 Vertikalschnitt • Horizontalschnitt Maßstab 1:20 1 Dachaufbau: Aluminiumblech gefalzt 3 mm Holzschalung 27 mm, Konterlattung 60 mm Abdichtung Dichtungsbahn 5 mm Wärmedämmung Holzfaser 60 mm Wärmedämmung Holzfaser 120 mm Vollholzelement fünflagig 260 mm 2 Fassade: Schalung Fichte sägerau 30 mm Vollholzelement sechslagig 180 mm Vollholzelement siebenlagig 206 mm 3 Bodenaufbau: Parkett Buche 20 mm Vollholz Buche genutet 44 mm mit Fräsungen zur Aufnahme der Fußbodenheizung Trittschalldämmung Holzfaserplatte 60 mm Holzrost Fichte dreilagig 150/36 mm, dazwischen Füllung Kalksplitt Vollholz Buche genutet 60 mm Holzrost Buche zweilagig 150/36 mm 4 Bodenaufbau Laubengang: Holzbohlen Eiche 60/120 mm Träger Vollholz Eiche 250 mm 5 Zugstange Eiche 100 mm verbunden mit Dübeln Buche � 20 mm 6 Handlauf Eiche 25/140 mm Geländer Rundstahl � 5 mm 7 Sumpfkalk 170 mm Mineralfaserplatte 15 mm Brettstapeldecke 180 mm

Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse Bruttogrundfläche (BGF) Baukosten Bauzeit Holzbau Bauzeit gesamt

4 1144 m2 ca. 3,02 Mio. € 36 Monate 36 Monate

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lagen sind nicht verklebt, genagelt oder verschraubt, sondern mit Buchendübeln verbunden. Um dem hohen Verbrauch hochwertigen Holzes entgegenzuwirken, wird bei diesem Bausystem für die inneren Lagen der Vollholzelemente Fichtenholz geringer Güte verwendet, das andernfalls für Holz­ faserprodukte oder die thermische Verwertung eingesetzt werden würde. Unregelmäßigkeiten in den Abmessungen der Bretter spielen beim Einbau in diese Lagen keine Rolle, da Luftnester im Inneren der Wände thermisch sogar von Vorteil sind. Aufgrund der Dämmwirkung und der Speicherfähigkeit des Massivholzes wird bei der Außenwandkonstruktion auf eine Wärmedämmung verzichtet. Die Fassadenbekleidung besteht aus sägerauem Fichtenholz und ­bildet den Hintergrund für das Hängetragwerk aus Eichenholz der äußeren Umgänge. Deren filigrane Konstruktion ist ausschließlich gesteckt und gedübelt, nur die Bodendielen sind verschraubt. Die Breite der je nach Himmelsrichtung schmaleren oder breiteren Umgänge nimmt nach oben hin zu. Die zangenartigen Eichenzugstäbe der Konstruktion verlaufen demzufolge leicht schräg zum Dachrand. Die Laubengänge dienen zum Austritt, als konstruktiver Holzschutz für die Fassade sowie als vollständiger Sonnenschutz. Eine Besonderheit stellt die Deckenkonstruktion dar. Unter dem Parkettboden und einer Lage Buchenholzbrettern (d = 44 mm) sind drei verschränkt angeordnete Gittertragelemente aus Buchenbrettern (150 ≈ 36 mm) eingefügt, aufgefüllt mit einer Kalksplittschüttung in den Hohlräumen zur Verbesserung des Schallschutzes. Eine darunterliegende Lage aus genuteten Buchenholzbrettern (d = 60 mm) bildet die Unterkonstruktion für ein Deckenrost, ebenfalls aus Buchenholz, in dessen Hohlräumen Leuchten und Akustikvliese angeordnet sind. Die Aussteifung des Gebäudes erfolgt über den zentralen Kern aus Stahlbeton.

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Landwirtschaftliches Zentrum Salez, CH 2019

Architektur: Andy Senn Architekt, St. Gallen Tragwerksplanung: merz kley partner, Altenrhein

Text: Stefan Krötsch

Konzept Nur wenige Kilometer von der schweizerisch-lichtensteinischen Grenze entfernt im Rheintal liegt das 830-Einwohner-Dorf Salez. Hier betreibt der Kanton St. Gallen seit den 1970-Jahren ein Schulungszentrum für landwirtschaftliche Berufe. Die bereits bestehenden Gebäude für Verwaltung und Werkstätten werden nun durch einen L-förmigen Erweiterungsbau ergänzt. Während der zweigeschossige Hauptriegel die Unterrichtsräume aufnimmt, beherbergt der dreigeschossige Trakt Internat und Gästewohnungen. Zwischen Neubau und Bestands-

gebäuden ist so ein langgestreckter Hof entstanden. Auf der Hofseite an der Schnittstelle zwischen Schul- und Internatstrakt sowie am östlichen Ende des Hauptriegels befinden sich auch die beiden Eingänge des Neubaus. Im Innenraum sorgen Treppen und zweigeschossige Räume für Zäsuren und Richtungswechsel in der sonst streng linearen Gebäudeorganisation. Vor den Fassaden im Süden und Westen dienen Laubengänge als konstruktiver ­Sonnenschutz. Zusammen mit den Laubengängen auf der Nordseite bilden sie den Rhythmus des Tragwerks mit einem ununterbrochenen Achsraster von 2,14 m plastisch

nach außen ab und prägen die Gestalt des Hauses. Ein zentraler Gebäudeeinschnitt auf der Südseite schafft Raum für eine überdachte, teilweise zweigeschossige Terrasse mit großzügigen Ausblicken in die umliegende Landschaft des Rheintals.

Tragwerk Der zweigeschossige Hauptriegel, der die Unterrichtsräume aufnimmt, ist als Skelettkonstruktion mit Stützen und Trägern aus Fichtenbrettschichtholz konstruiert. Dazwischen spannen Decken aus 6 cm dicken Dreischichtplatten, die zusammen mit einer

L A N D W I R T S C H A F T L I C H E S Z ENTR UM IN SA LEZ

Lageplan Maßstab 1:4000 Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:750 1 Eingang / Windfang 2 Mensa 3 Terrasse 4 Aufenthalt 5 Lehrküche 6 Unterrichtsraum

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 7 Fitness   8 Internat Zweierzimmer  9 Hausmeisterwohnung 10 Erste-Hilfe-Raum 11 Garderobe 12 Anlieferung 13 Küche 14 Essensausgabe 15 Aula 16 Gruppenraum

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6 5 aus Ort­ 4 10 cm starken7 Aufbetonschicht beton eine Holz-Beton-Verbundkonstruktion b erzeugen. Diese Verbundkonstruktion bildet eine steife Deckenscheibe und stelltbdie ­notwendige Steifigkeit bei Deckenspannweiten von 8,50 m sicher. Die hohe Masse des Betons erleichtert außerdem die Einhaltung des notwendigen Schallschutzes zwischen den Geschossen des Schultrakts und dient gleichzeitig als thermische Speichermasse. Der dreigeschossige Internatstrakt basiert auf dem gleichen Achsmaß wie der Hauptriegel, jedoch kommt hier aufgrund der geringeren Spannweiten eine Schottenstruktur aus Brettsperrholztafeln zum Einsatz,

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2 parallel zu den deren3 Primärspannrichtung Längsfassaden liegt. Aus Schallschutzgründen sind die tragenden Wände zwischen den Internatszimmern zweischalig ausgeführt. Dazwischen spannt wie im Schultrakt eine Holz-Beton-Verbunddecke aus Brettsperrholz mit Ortbeton. Um Schallübertragungen zwischen den Geschossen zu vermeiden, sind die Decken analog zu den Wänden über eine Fuge getrennt. Damit dennoch eine steife Deckenscheibe zur Gebäudeaussteifung entsteht, sind die Deckenfelder über jeweils drei Stahllaschen verbunden, die zwischen Brettsperrholz und Beton eingebaut sind.

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Konstruktiver Holzschutz Um die Lebensdauer der bewitterten Laubengänge zu maximieren, sind alle Tragwerksteile in Eichenholz ausgeführt. Außerdem ist die Konstruktion an einer aus dem Dach auskragenden Brettsperrholzplatte abgehängt, wodurch Boden- und Spritz­ wasserkontakt vermieden werden kann. Ein Randträger aus Stahl leitet dabei die punktuellen Lasten der Hängestützen aus Eichenbrettschichtholz linear in die Kragplatte ein. Der Belag aus Eichenbohlen liegt indirekt auf den Trägern, die wiederum auf Abstand mit Schlitzblechen an den Hänge-

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2 Axonometrie Vertikalschnitt Internats- und Schultrakt Horizontalschnitt Schultrakt Maßstab 1:20 3

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1 Dachaufbau: extensive Dachbegrünung Substrat 40 mm Flitervlies, Dränmatte Bitumenbahn 2≈ 4 mm Wärmedämmung Steinwolle 30 mm Bitumenbahn 2≈ 4 mm Brettsperrholz 180 mm Wärmedämmung Steinwolle 160 mm Dampfbremse, Brettsperrholz 140 mm 2 Fassade: Schalung Weißtanne sägerau 90/20 mm im wilden Verband Lattung 25/40 mm Konterlattung 20/20 mm

Unterspannbahn MDF-Platte 16 mm Holzständer 240/120 mm, dazwischen Wärmedämmung Steinwolle 240 mm OSB-Platte 15 mm Schalung Weißtanne horizontal 15 mm 3 Dielen Eiche 120/80 mm Kantholz Eiche 40/100 mm Auflager Polymer Träger Eiche 100/160 mm 4 Bodenaufbau OG: Riemenboden Weißtanne 15 mm Estrich 70 mm Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung Steinwolle 20 mm Ausgleichsdämmung 35 mm Holz-Beton-Verbunddecke: Stahlbeton 100 mm Flachdecke Brettsperrholz fünflagig Fichte 120 mm

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11   5 Handlauf Eiche 50/100 mm   6 Bodenaufbau EG: Riemenboden Weißtanne 15 mm Estrich 70 mm Trennlage PE-Folie Ausgleichsdämmung 35 mm Wärmedämmung 120 mm Sperrschicht Bitumen Stahlbeton 300 mm Sauberkeitsschicht Beton unbewehrt 50 mm   7 Schiebeladen Weißtanne 40/40 mm   8 Festverglasung Weißtanne mit Dreifachisolierverglasung   9 Klappe zur manuellen Belüftung 10 Insektenschutzgitter 11 Träger Brettschichtholz 180/200 mm 12 Holzfenster Weißtanne mit

­Dreifachisolierverglasung 13 Bodenaufbau Schultrakt: Spachtelung Kasein 5 mm Estrich 70 mm Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung Steinwolle 20 mm Ausgleichsdämmung 35 mm Holz-Beton-Verbunddecke: Stahlbeton 100 mm Flachdecke Brettsperrholz dreilagig Fichte 60 mm 14 Akustikdecke: Lattung Weißtanne unbehandelt 18 mm auf Abstand verlegt Vlies schwarz Träger Fichte 60/150 mm, dazwischen Akustikdämmung Steinwolle 30 mm

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Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse (Holzbau) 2 (Schultrakt) 3 (Internatstrakt) Bruttogrundfläche (BGF) 5730 m2 Baukosten ca. 29 Mio. € Bauzeit Holzbau 5 Monate Bauzeit gesamt 28 Monate

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Schnitt Lüftungskonzept Maßstab 1:750 Vertikalschnitt Pufferzone Maßstab 1:20 1

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9 1 Dachverglasung mit Lüftungsöffnung VSG 2≈ 8 mm in Klemmprofil Aluminium 2 Dachaufbau: extensive Dachbegrünung Substrat 40 mm, Filtervlies, Dränmatte Abdichtung Bitumenbahn 2≈ 4 mm Wärmedämmung Steinwolle im Gefälle 360 –250 mm Wärmedämmung Steinwolle 160 mm Dampfbremse 8 Brettsperrholz 60 mm 3 Schalung Weißtanne sägerau 90/20 mm Lattung 25/60 mm, Konterlattung 50/50 mm Unterspannbahn Wärmedämmung Mineralwolle 70 mm 6 Brettsperrholz 160 mm 4 Lamelle Fichte 25/200 mm 5 Kippfenster Weißtanne mit Dreifachisolierverglasung 6 Abdichtung Bitumenbahn 2≈ 4 mm Wärmedämmung Steinwolle im Gefälle 30 – 80 mm Wärmedämmung Steinwolle 100 mm Dampfbremse Brettsperrholz 100 mm

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stützen und an der Fassade befestigt sind. Die seitlich über die Träger hinausragenden Deckbretter verfügen über unterseitige Nuten als Tropfkanten, um die Träger und vor allem die Löcher der Stabdübel vor Bewitterung und kapillar eindringender Feuchtigkeit zu schützen.

Lowtech-Konzept Eine intelligente Gebäudeplanung sowie das Mitwirken der Nutzer im Gebäudebetrieb ermöglichte es, die Haustechnik auf ein Minimum zu reduzieren und dennoch zeitgemäßen Komfortansprüchen zu genü-

gen. Sonnenschutz und Lüftung sind nicht automatisiert, sondern werden von den Nutzern manuell bedient. Die Planer verzichteten auch auf eine aktive Kühlung. Sämtliche Teile der Anlagentechnik wie Heizleitungen, Heizkörper oder Kurbeln für die Entlüftungsöffnungen sind offen montiert, damit Austausch und Wartung möglichst einfach durchgeführt werden können. Den Sonnenschutz bilden die umlaufenden Balkone sowie robuste Holzschiebeläden. Diese verschatten auf den Längsseiten nur den unteren Fassadenbereich, sodass hier stets ein Bandfenster oberhalb zur natürlichen Belichtung der Räume offenbleibt.

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Die Lüftung der Unterrichtsräume erfolgt allein über den thermischen Auftrieb. ­Lüftungsschächte im Erdgeschoss bzw. Lüftungsklappen im Obergeschoss führen die verbrauchte Raumluft in eine regen­ geschützte Pufferzone unter dem Dach ab. Frischluft strömt durch Lüftungsklappen in der Fassade in die Räume nach. Auf diese Weise ist vor allem auch eine sehr effektive Nachtlüftung möglich. Als thermische Speichermasse stehen dabei in erster Linie die Estriche und Massivholzbauteile zur Verfügung. Hier zeigt sich, dass der Holzbau kein Hindernis für ein LowtechGebäude darstellt.

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Bankzentrale Stavanger, NO 2019

Architektur: Helen & Hard, Stavanger; SAAHA, Oslo Tragwerksplanung: Création Holz, Herisau; Degree of Freedom, Oslo

Text: Manfred Stieglmeier

Konzept Der neue Hauptsitz einer regionalen Bank im norwegischem Stavanger ist eines der größten Bürogebäude aus Holz in Europa. Die Materialwahl erweist sich als gebäudetypologisch bahnbrechend für den modernen Holzbau. Der A-förmige Baukörper öffnet sich zur Stadt hin und vermittelt zwischen dem Park mit Konzertsaal und der traditionellen kleinteiligen Architektur der umgebenden Holz- und Backsteinbauten. Nach Osten entwickelt sich die langgestreckte, ruhige, durch vertikale Glasfinnen für den Sonnenschutz akzentuierte Fassade zur Spitze hin von drei bis zu sieben Geschossen in die Höhe. Der Grundriss ist um ein Atrium organisiert, das Licht, Luft und Grün in das Gebäude bringt. Zum Atrium hin sind auch die belebteren Bereiche des laufenden Bürobetriebs orientiert, während die ruhigen Arbeitsplätze entlang der Außenfassade liegen. Das Gebäude weist eine strenge Dreiecksform auf. Im Inneren hingegen winden sich organisch ge­formte, sich kreuzende Holzrampen, die eine spektakuläre offene Treppenskulptur bilden.

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Tragwerk Der Holzhybridbau verfügt über ein mehr­ stöckiges massives Untergeschoss und vier Erschließungskerne aus Stahlbeton. Ab dem Erdgeschoss besteht die Konstruktion aus einem Holzskelettbau mit Stützen und Zangenträgern, die mehrgeschossige Tragelemente bilden und Brettsperrholzdecken über Querträger aufnehmen. Die Stützen und Träger der beiden unteren Geschosse sind aufgrund der hohen Lasten aus Buchenfurnierschichtholz, ab dem zweiten Obergeschoss aus Fichtenbrettschicht- und -brettsperrholz. Stützen und Träger wurden ab hier im Tragwerksraster von 5,40 m angeordnet, was für spätere Nutzungen hohe Flexibilität erlaubt. Die Brettschichtholzstützen mit Querschnitten von 38 x 50 cm laufen vom zweiten Ober­ geschoss bis zum Dach teilweise über 23 m

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Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:1000

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1 Foyer 2 Kantine 3 Atrium 4 Büro 5 Besprechung

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Lageplan Maßstab 1:2500 Isometrie Konstruktion A B C

Deckenplatten Brettsperrholz Stützen, Träger Brettschichtholz Fichte bzw. Furnierschichtholz Buche Stahlbeton

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Gebäudekennwerte Anzahl der Geschosse 7 Bruttogrundfläche (BGF) 13 500 m2 (oberirdisch) 9000 m2 (unterirdisch) Baukosten ca. 40 Mio. € Bauzeit Holzbau 12 Monate Bauzeit gesamt 37 Monate

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Horizontalschitt Vertikalschnitt Maßstab 1:20   1 Sheds Dreifachisolierverglasung VSG 50 mm   2 Furnierschichtholz Buche 50 mm   3 Traufbalken Furnierschichtholz Buche 150/500 mm   4 Bodenaufbau: Teppich 8 mm Aufständerung 110 mm Estrich 40 mm Trittschalldämmung 30 mm Brettsperrholz Fichte 200 mm Brandschutzdämmung 100 mm abgehängte Decke Leisten Esche   5 Finne VSG 460/2 mm   6 Regenrinne Fertigteil Bekleidung Aluminiumblech   7 Dreifachisolierverglasung lackiert 50 mm   8 Furnierschichtholz Buche 12 mm   9 Dreifachisolierverglasung 50 mm 10 Dübelverbindung Buche Ø 80 mm 11 Stütze Brettschichtholz Fichte 380/500 mm 12 Träger Brettschichtholz Fichte 190/1045 mm 13 vertikales Profil Furnierschichtholz Buche 105/120 mm 14 Fensterbrett Furnierschichtholz Buche 50 mm 15 Randträger Furnierschichtholz Buche 160/920 mm 11 16 Dreifachisolierverglasung lackiert 50 mm 14 Wärmedämmung 210 mm

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durch und weisen an den Knotenpunkten Ausnehmungen auf, an denen die Brettschichtholzträger beidseitig biegesteif mit Buchenholzdübeln (d = 8 cm) anschließen. Die Brettschichtholzzangenträger aus Fichte mit einem Querschnitt von 54 ≈ 19 cm sind dreischichtig und zur Erhöhung der Druckfestigkeit mit einer Mittellage aus Buchenfurnierschichtholz ausgestattet. Die organische Ausformung der Knotenpunkte mit den sichtbaren Holzdübeln folgt dem Kräfte- bzw. Momentenverlauf und ist charakterbildend für das Gebäude. Die Dübelverbindungen sowie ein durchgehender Randträger (92 ≈ 16 cm) aus Buchenfurnierschichtholz in jedem Ge­­schoss entlang der Fassade dienen zur Aussteifung der Holz­ kons­truktion und gemeinsam mit den vier Erschließungskernen aus Stahlbeton und den Brettsperrholzdeckenscheiben (20 cm) erfolgt so die Aussteifung des Gebäudes.

Vorfertigung Die Rahmenkonstruktion aus Zangen und Stützen wurde einschließlich der Bohrungen für Installationen komplett im Werk vorge­ fertigt. Die Montage vor Ort erforderte aus­ reichenden Witterungs- und Feuchteschutz der Buchenfurnierschichtholzbauteile. Die An­wen­dung von BIM im gesamten Planungsprozess ab der Vorplanung erlaubte die direkte Datenübernahme aus der BIM-Model­ lie­rung in der Planungsphase für die CAMPlanung der computergestützten Fertigung.

Brandschutz Das Gebäude entspricht der Gebäudeklasse 5. Tragende, aussteifende und raumtrennende Bauteile erfordern die Feuerwiderstandsdauer REI 90. Durch die Bemessung auf Abbrand (Heißbemessung) sind die Bauteile im Querschnitt um eine Abbrandschicht stärker dimensioniert als statisch erforderlich. Dies gewährleistet im Brandfall die geforderte Feuerwiderstandsdauer des verbleibenden tragenden Querschnitts.

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Autorinnen und Autoren Hermann Kaufmann geboren 1955 Univ.- Prof. Dipl.-Ing. Architekt Architekturstudium an der Technischen Hochschule ­Innsbruck und an der Technischen Universität Wien 1981 –1983 Mitarbeit im Büro Hiesmayer in Wien 1983 Gründung eines eigenen Architekturbüros in Schwarzach, Vorarlberg in Bürogemeinschaft mit ­Christian Lenz mit Schwerpunkten zur Nachhaltigkeit im Bauen und zu Möglichkeiten des modernen (mehrgeschossigen) Holzbaus 1995 –1996 Gastdozent für Holzbau an der Liechten­ steinischen Ingenieurschule 1998 Gastprofessor an der Technischen Universität Graz 2000 Gastprofessor an der Universität Ljubljana 2002 – 2021 Professur für Entwerfen und Holzbau am ­Institut für Bautechnik und Entwerfen, Technische ­Universität München Geschäftsführer hkarchitekten, Hermann Kaufmann + Partner, Schwarzach Stefan Krötsch geboren 1973 Prof. Dipl.-Ing. Architekt BDA 1994 – 2001 Architekturstudium an der Technischen ­Universität München und an der Polytechnika ­Wroclawska in Breslau, Polen 2001– 2003 Mitarbeit in bogevischs büro, München 2003 – 2005 Projektleiter bei Söldner und Stender ­Architekten, München 2005 – 2013 Architekturbüro Stefan Krötsch in München 2008 – 2014 Akademischer Rat am Fachgebiet Holzbau Prof. Hermann Kaufmann, Technische Universität ­München 2009 – 2019 Braun Krötsch Architekten in Partnerschaft mit Florian Braun 2015 – 2018 Juniorprofessor, Leitung des neu gegründeten Fachgebiets Tektonik im Holzbau, Fachbereich Architektur der Technischen Universität Kaiserslautern seit 2018 Professur für Baukonstruktion und Entwerfen an der HTWG Konstanz 2020 Berufung in den BDA Bayern, Mitglied des Landesvorstands und Referent für klimagerechtes Bauen seit 2020 Klingelhöfer Krötsch Architekten in Partnerschaft mit Ruth Klingelhöfer-Krötsch Stefan Winter geboren 1959 Univ.-Prof. Dr.-Ing. 1980 –1982 Zimmererlehre 1982 –1987 Studium des Bauingenieurwesens an der Technischen Universität München und der Technischen Universität Darmstadt 1987–1990 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik und am Institut für Massivbau der Technischen Universität Darmstadt 1990 –1993 Leitung und Geschäftsführung des Instituts des Zimmerer- und Holzbaugewerbes, Darmstadt 1993 Firmengründung Ingenieurbüro bauart Konstruktions GmbH & Co. KG mit Sitz in Lauterbach und ­Niederlassungen in München, Darmstadt und Berlin 1993 – 2003 Fachberater Informationsdienst Holz Hessen 1998 Promotion an der Technischen Universität Darmstadt zum Thema »Tragverhalten von Profilverbundstützen aus hochfestem Feinkornbaustahl StE 460« seit 2000 öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Holzbau bei der IHK Gießen-Friedberg 2000 – 2003 Inhaber des Lehrstuhls für Stahlbau und Holzbau der Universität Leipzig 2001– 2010 Gesellschafter der MFPA Leipzig GmbH seit 2003 Ordinarius für Holzbau und Baukonstruktion an der Technischen Universität München seit 2006 Prüfingenieur für Baustatik für die Fachrichtung Holzbau in Bayern 2009 – 2012 FiDiPro Professur an der Aalto Universität Helsinki

seit 2012 Vorsitzender des Normenausschusses Bau Fachbereich 04 »Holzbau«, Mitglied im Beirat des ­Normenausschusses Bau im DIN seit 2014 Vorsitzender des europäischen Normenausschusses CEN TC 250/SC 5 Eurocode 5 – Holzbau – Bemessung und Ausführung Sonja Geier geboren 1973 Dr.-Ing. 1991– 2000 Architekturstudium an der Technischen ­Universität Graz 2006 Lehrgang Internationales Projektmanagement ­Wirtschaftsuniversität Wien 1992 – 2008 Mitarbeit und Projektleitung in diversen Architektur- und Bauingenieurbüros 2008 – 2012 internationale und nationale Forschungsprojekte bei AEE INTEC im Bereich Nachhaltige Gebäude und vorgefertigter Holzbau seit 2012 internationale und nationale Forschungsprojekte an der Hochschule Luzern (HSLU) – Technik & Architektur im Bereich vorgefertigter Holzbau, digitale Planungsprozesse, BIM und Kreislaufwirtschaft seit 2018 stellvertretende Leiterin des CC Typologie und Planung in Architektur (CCTP) an der HSLU T&A Annette Hafner geboren 1971 Prof. Dr.-Ing. Architektin 1990 –1997 Architekturstudium an der Technischen ­Universität München und ETSAB Barcelona 1998 – 2004 Architektin in London und München 2004 – 2014 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion Prof. Winter und Leiterin Zertifizierungsstelle ZQ MPA BAU, Technische Universität München 2012 Promotion an der Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Technische Universität München seit 2014 Professorin am Lehrstuhl Ressourceneffizientes Bauen der Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Bauund Umweltingenieurwissenschaften

Wolfgang Huß geboren 1973 Prof. Dipl.-Ing. Architekt 1994 – 2000 Architekturstudium an der Technischen ­Universität München und ETSA Madrid, Diplom 2000 2000 – 2007 angestellter Architekt bei SPP München 2007 – 2016 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ­Professur für Entwerfen und Holzbau Prof. Hermann Kaufmann, Technische Universität München seit 2013 Büro HKS Architekten (Huß Kühfuss Schühle) seit 2016 Professor für Industrialisiertes Bauen und Fertigungstechnik, Fakultät für Architektur und Bauwesen, Hochschule Augsburg Holger König geboren 1951 Dipl.-Ing. Architekt, Buchautor 1971–1977 Architekturstudium an der Technischen ­Universität München arbeitet seit über 30 Jahren für Umwelt und Gesundheit im Baubereich Maren Kohaus geboren 1975 Dipl.-Ing. Architektin 1994 – 2000 Architekturstudium Universität Dortmund, Technische Universität München, ETSA Madrid 2001– 2008 Mitarbeit bei Allmann Sattler Wappner . Architekten GmbH, München 2008 – 2012 Mitglied der Geschäftsleitung bei Allmann Sattler Wappner . Architekten GmbH, München

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seit 2012 Tätigkeit als freiberufliche Architektin, Schwerpunkt Holzbauberatung seit 2012 wissenschaftliche Mitarbeiterin /Akademische Rätin an der Professur für Entwerfen und Holzbau Prof. Hermann Kaufmann, Technische Universität ­München (seit 2021 Chair of Architecture and Timber Construction, Prof. Stephan Birk) 2015 – 2016 Lehrbeauftragte an der Technischen ­Universität München seit 2020 Lehrbeauftragte an der Technischen Hochschule Rosenheim für Holzbauarchitektur im berufsbegleitenden Masterstudiengang Holzbau und Energie­ effizienz Mitarbeit am Forschungsprojekt dataholz.eu Frank Lattke geboren 1968 Dipl.-Ing. Architekt BDA Tischlerlehre, Architekturstudium an der Technischen Universität München und ETSA Madrid seit 2003 eigenes Architekturbüro in Augsburg (Lattke Architekten) 2002 – 2014 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ­Professur für Entwerfen und Holzbau Prof. Hermann Kaufmann, Technische Universität München 2007 – 2010 TES EnergyFacade (WoodWisdom ERA Net), ab 2011 smartTES 2010 – 2014 Mitarbeit E2ReBuild 2014 – 2017 Projektpartner Forschungsprojekt ­leanWOOD Klaus Mindrup geboren 1985 Dr.-Ing. Bauingenieur 2002 – 2006 handwerkliche Ausbildung zum Elektro­ installateur 2008 – 2011 Studium der Gebäudetechnik an der Fachhochschule Münster 2011 – 2013 Studium des Energieeffizienten und nachhaltigen Bauens an der Technischen Universität ­München 2014 – 2019 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion an der Technischen Universität München 2015 – 2020 Promotion an der Technischen Universität München zum Thema „Thermisch aktvierte Massivholzelemente“ 2017 – 2019 Teamleiter der Fachplanung für Technische Gebäudeausrüstung im Ingenieurbüro bauart ­Konstruktions GmbH & Co. KG seit 2019 geschäftsführender Gesellschafter der bauart TGA GmbH & Co. KG Lutz Müller geboren 1969 1989 –1992 Schreinerlehre in München 1995 –1999 Architekturstudium an der HTWG Konstanz 1999 – 2001 Mitarbeit bei Prof. Wolfgang Lauber und Prof. Steidle + Partner, München 2001– 2005 Mitarbeit bei RRP Architekten, München 2005 – 2014 Projektleiter bei agmm Architekten, M ­ ünchen 2007 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Bauen in den Tropen Prof. Dr. Wolfgang Lauber, HTWG Konstanz 2007– 2009 Masterstudium bei Prof. Hans Kollhoff an der ETH Zürich 2011– 2014 Studium der Kunstgeschichte an der Ludwig Maximilian Universität München 2015 Mitarbeit bei Henn Architekten, München 2015– 2020 Korrekturassistent an der Professur für ­Entwerfen und Holzbau Prof. Hermann Kaufmann, Technische Universität München seit 2016 Mitarbeit bei Gassmann Architekten, München

Anne Niemann geboren 1976 Dipl.-Ing. Architektin 1996 – 2002 Architekturstudium an der Technischen ­Universität München, ETSA Madrid und BGU Negev 2003 – 2009 Partnerin bei Niemann Ingrisch Architekten, München 2006 Deutsche Akademie Villa Massimo, Rom: Stipendium in der Casa Baldi, Olevano Romano, Italien 2008 – 2014 Korrekturassistentin an der Professur für ­Entwerfen und Holzbau Prof. Hermann Kaufmann, Technische Universität München 2009 – 2013 Partnerin bei m8architekten, München 2014 – 2019 wissenschaftliche Mitarbeiterin an der ­Professur für Entwerfen und Holzbau Prof. Hermann Kaufmann, Technische Universität München seit 2017 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Entwerfen und Konstruieren Prof. Florian Nagler, Technische Universität München Daniel Rüdisser geboren 1974 Dipl.-Ing. Technischer Physiker und Bauphysiker 1994 – 2006 Gründer CARD EDV Entwicklungs- und ­VertriebsgmbH 2004 – 2012 Gründer iuvaris Software GmbH, Entwicklung von Software für den technisch-wissenschaftlichen Bereich 2014 – 2017 Forschungsprojektleiter im Bereich Wärme, Feuchte, Klima am Labor für Bauphysik der Technischen Universität Graz seit 2013 Inhaber des Ingenieurbüros HTflux, das sich vorwiegend auf die Entwicklung von bauphysikalischer Software konzentriert seit 2017 Senior Researcher bei AEE – Institut für Nachhaltige Technologien im Bereich Buildings, Forschungs­ felder: Bauphysik, solare Einstrahlung, thermischer Komfort, Wärme- und Feuchtetransport, Gebäudeklimatik, Simulation und numerische Modellierung, BIM Christian Schühle geboren 1971 Prof. Dipl.-Ing. Architekt 1995 – 2002 Architekturstudium an der Technischen ­Universität München 2000 – 2005 Mitarbeit bei Herzog & de Meuron in ­München und Basel seit 2007 eigenes Architekturbüro, seit 2013 HKS ­Architekten (Huß Kühfuss Schühle) 2010 – 2020 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ­Professur für Entwerfen und Holzbau Prof. Hermann Kaufmann, Technische Universität München seit 2020 Professor an der Hochschule München, ­Fakultät für Architektur, Fachgebiet Baukonstruktion und Entwerfen Sandra Schuster geboren 1970 Dipl.-Ing. (FH) Architektin 1989 –1998 Studium an der Hochschule Augsburg und Aufbaustudium an der Akademie der Bildenden Künste, Meisterklasse Prof. Otto Steidle 1998 – 2001 Mitarbeit bei Cepezed, Delft (NL) und ­Neutelings R ­ iedijk, Rotterdam (NL) seit 2000 Lehrtätigkeiten an der TU Delft, der Aka­demie der Bildenden Künste und den Hochschulen ­Nürnberg und Augsburg seit 2001 freiberufliche Architektin: 2001 – 2006 RingSchuster Architekten, München seit 2006 SAS.Architekten, München seit 2016 wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Pro­ fessur für Entwerfen und Holzbau Prof. Hermann ­Kaufmann, Technische Universität München (seit 2021 Chair of Architecture and Timber Construction, Prof. Stephan Birk)

seit 2019 Geschäftsführerin des Forschungs- und ­Lehrverbunds TUM.wood Manfred Stieglmeier geboren 1962 Prof. M. Eng. Architekt 1982 –1991 Architekturstudium an der Akademie der ­Bildenden Künste München und der Hochschule ­München 1987–1998 Mitarbeit in verschiedenen Münchener ­Architekturbüros, u.a. bei Auer + Weber 1999 – 2000 Partner bei Schmidhuber + Partner seit 2000 freischaffender Architekt, eigenes Architekturbüro in M ­ ünchen mit Schwerpunkt Holzbau ­(stieglmeier ­architekten) 2007– 2009 Masterstudium Holzbau für Architekten an der Hochschule Rosenheim 2009 – 2021 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ­Professur für Entwerfen und Holzbau Prof. Hermann Kaufmann, Technische Universität München 2019 – 2020 Lehrauftrag an der Fachhochschule ­Salzburg, Studiengang Holztechnologie und ­Holzbau seit 2021 Professor an der Fachhochschule Salzburg, Studiengang Smart Building, Fachbereich Gebäudelehre, Baukonstruktion und Holzbau Martin Teibinger geboren 1972 Dipl.-Ing. Dr. techn. 1992 – 1999 Kombinationstudium Holzwirtschaft an der Universität für Bodenkultur und Bauingenieurwesen an der Technischen Universität Wien 2002 – 2004 Doktorat an der Technischen Universität Wien 1996 – 2016 Mitarbeiter an der Holzforschung Austria in der Abteilung Bautechnik 2006 – 2016 Leiter des Fachbereichs Bauphysik; Forschungs-, Gutachter- und Publikationstätigkeit in den Bereichen Bauphysik, Brandschutz und mehr­ geschossiger Holzbau seit 2016 allgemein beeideter und gerichtlich zertifizierter Sachverständiger Vortragender und Lehrer für die Fachgebiete Bauphysik, Holzbau und Brandschutz als Univ.-Lektor, FH-Lektor und HTL-Lehrer Gerd Wegener geboren 1945 Prof. Dr. Dr. habil. Drs. h.c. TUM Emeritus of Excellence 1993 – 2010 Ordinarius für Holzkunde und Holztechnik sowie Leiter der Holzforschung München der Technischen Universität München über 400 Publikationen in einem breiten Spektrum der Forst- und Holzwissenschaften weltweite Gastprofessuren und Gutachtertätigkeit zahlreiche Preise und Auszeichnungen

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Literatur Absatzförderfonds der deutschen Forst und Holz­ wirtschaft; DGfH-Innovations und Service GmbH, ­München (Hrsg.); Holtz, Fritz; Hessinger, Joachim; Buschbacher, Hans-Peter; Rabold, Andreas, LSWLabor für Schall und Wärmemesstechnik GmbH: Schallschutz Wände und Dächer. Informationsdienst Holz. Holzbau Handbuch, Reihe 3 Bauphysik, Teil 3 Schallschutz, Folge 4. München 2004 Absatzförderfonds der deutschen Forst und Holzwirtschaft (Hrsg.); Dederich, Ludger; Huweber, Christoph; Schmidt, Daniel; Schopach, Holger; Wagner, Gerhard; Zeitter, Helmut: Holzrahmenbau. Informationsdienst Holz. Holzbau Handbuch. Reihe 1 Entwurf und Konstruktion. Teil 1 Holzbausysteme. Folge 7. Juni 2009 Absatzförderungsfonds der deutschen Forst- und Holzwirtschaft (Hrsg.); Dederich, Ludger; Schmidt, Daniel; Winter, Stefan: Flachdächer in Holzbauweise. Informa­ tionsdienst Holz. spezial. Oktober 2008 Absatzförderungsfonds der deutschen Forst- und Holzwirtschaft; DGfH Innovations- und Service GmbH (Hrsg.); Otto, Frank; Ringeler, Michael; Winter, Stefan; Nebgen, Nikolaus: Funktionsschichten und Anschlüsse für den Holzhausbau. Informationsdienst Holz. Holzbau Handbuch, Reihe 1 Entwurf und Kon­struktion, Teil 1 Allgemeines, Folge 8. Oktober 2004 Becher, Gerhard: Clusterstatistik Forst und Holz. ­Tabellen für das Bundesgebiet und die Länder 2000 bis 2012. Thünen Working Paper 32, November 2014 Blaß, Hans Joachim; Sandhaas, Carmen: Ingenieurholzbau – Grundlagen der Bemessung. Karlsruhe 2016 Brunner, Conrad U.; Dietrich, Helmut: Holzbau – mehr­ geschossig. Mit einem Essay von Helmut Dietrich. Zürich 2012 Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (Hrsg.): Der Wald in Deutschland. Ausgewählte Ergebnisse der dritten Bundeswaldinventur. Berlin 2014 Buri, Hani; Weinand, Yves: Die Tektonik der Holzarchitektur im digitalen Zeitalter. In: Zuschnitt 53, 2014, S. 8 –10 Carlowitz, Hans Carl von; Hamberger, Joachim (Hrsg.): Sylvicultura oeconomica oder Haußwirthliche Nachricht und Naturmäßige Anweisung zur Wilden Baum-Zucht. München 2013 Cheret, Peter; Schwaner, Kurt; Seidel, Arnim (Hrsg.): Urbaner Holzbau – Chancen und Potenziale für die Stadt. Handbuch und Planungshilfe. Berlin 2014 Cronhjort, Yrsa; Bannier, Florence; Geier, Sonja; Lattke, Frank: Timber Buildings Details For a Leaner Design Process. Hrsg. v. ZEBAU. Hamburg. In: Conference Proceedings: Sustainable Built Environment Conference 2016, Strategies, Stakeholders, Success Factors. Hamburg 2016 Entwicklungsgemeinschaft Holzbau (EGH) in der Deutsche Gesellschaft für Holzforschung (DGfH) e. V. (Hrsg.); Holtz, Fritz; Hessinger, Joachim; Buschbacher, Hans-Peter; Rabold, Andreas; Labor für Schall und Wärmemesstechnik: Schalldämmende Holzbalken- und Brettstapeldecken. Informationsdienst Holz. Holzbau Handbuch, Reihe 3 Bauphysik, Teil 3 Schallschutz, Folge 3. München 1999 EUROSTAT: Forstwirtschaftliche Statistik 2015 Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe e. V. (Hrsg.): Ausbauen und Gestalten mit nachwachsenden Roh­ stoffen. 1. Auflage. Gülzow-Prüzen 2016 FAO (Hrsg.): State of the World’s Forests. Rom 2014 FAO (Hrsg.): Yearbook Forest Products 2013. Rom 2015 Ferk, Heinz; Rüdisser, Daniel u. a.; proHolz (Hrsg.): Sommerlicher Wärmeschutz im Klimawandel. Einfluss der Bauweisen und weitere Faktoren. In: att.zuschnitt, 06/2016 Greigeritsch, Thomas: Neue Methoden zur Planung und Optimierung der Schnittholzproduktion von Nadelholzsägewerken. Wiesbaden 2009 Hanser, Albrecht: Vorfertigung im Holzbau – ein interna­ tionaler Vergleich. In: DBZ 09/2001 Herzog, Julius; Volz, Thomas, Natterer, Michael: Holzbau Atlas Zwei. München 1991 Holzbau Deutschland-Institut e. V. (Hrsg.); Schmidt, Daniel; Bühler, Jörg; Niedermeyer, Johannes; Dederich,

Ludger; Niedermeyer, Johannes: Holzschutz – Bauliche Maßnahmen. Informationsdienst Holz. Holzbau Handbuch, Reihe 5 Holzschutz, Teil 2 Vorbeugender baulicher Holzschutz, Folge 2. Dezember 2015 Holzbau Deutschland – Verband Niedersächsischer Zimmermeister; Holzbau Deutschland Institut e. V. (Hrsg.): Mehrgeschossiges Bauen und Nachverdichtung in der Stadt, Fachtagung Holzbau in Hannover. Informationsdienst Holz. Juni 2014 Holzmann, Gerhard; Wangelin, Matthias; Bruns, Rainer: Natürliche und pflanzliche Baustoffe. Heidelberg 2012 Hovestadt, Ludger; Hirschberg, Ute; Fritz, Oliver (Hrsg.): Building Information Modeling (BIM). In: Atlas of Digital Architecture – Terminology, Concepts, Methods, Tools, Examples, Phenomena. Basel 2020, S. 507 – 526 Isopp, Anne; Gutmann, Eva; Teibinger, Martin; proholz Austria (Hrsg.). In: zuschnitt. Ausgabe 54, Holz­decken. Wien 2015 Jeska, Simone; Saleh Pascha, Khaled; Hascher, Rainer: Neue Holzbautechnologien. Materialien, Konstruktionen, Bautechnik, Projekte. Basel 2015 Kaufmann, Hermann; Nerdinger, Winfried u. a.: Bauen mit Holz: Wege in die Zukunft. München 2011 Kelly, Burnham: The prefabrication of houses. A study by the Albert Farwell Bernis foundtaion of the prefabrication industry in the United states. Massachussetts Institute of Technology. New York 1951 Keppler, Lars: Bewertung von Decken aus vorge­ fertigten flächigen Holzbausystemen beim Einsatz im ­Wohnungsbau unter Berücksichtigung des Kosten­ aspektes. Dissertation. Cottbus 2008 Knaack, Ulrich; Chung-Klatte, Sharon; Hasselbach, Reinhard: Systembau – Prinzipien der Konstruktion. Basel 2012 Knauf, Marcus; Hunkemöller, Raphael; Friedrich, Stefan; Borchert, Herbert; Bauer, Jürgen; Mai, Woflgang: ­Clusterstudie Forst, Holz und Papier in Bayern 2015. Freising 2016 Köhnke, Ernst Ulrich: Schallschutztechnische Ausführungsfehler an Holzdecken, Beitrag zum 4. HolzBauSpezial: Akustik und Brandschutz im Holz- und Innenausbau (ISB 2013) Bad Wörishofen 2013 Kolb, Josef: Holzbau mit System. Tragkonstruktion und Schichtaufbau der Bauteile, 3. aktualisierte Auflage. Basel 2010 Kolb, Josef: Systembau mit Holz. Zürich 1992 König, Holger: Ökobilanz-Vergleich von Gebäuden in Holzbauweise im Vergleich zu Standard-Bauweisen bei Neubauten und bei Gebäudemodernisierung. In: Kaufmann, Hermann; Nerdinger, Winfried (Hrsg.): Bauen mit Holz – Wege in die Zukunft. Ergänzung zum gleichnamigen Ausstellungskatalog. München 2015 Krieg, Oliver: Roboterfertigung: Entwicklungen und ­Tendenzen im Holzbau. 21. Internationales HolzbauForum 2015, Prolog II Fertigbau-Forum. HolzbauForum. ­Garmisch-Partenkirchen, 02.12.2015 Kristof, Kora; von Geibler, Justus (Hrsg.): Zukunftsmärkte für das Bauen mit Holz. Leinfelden-Echter­ dingen 2008 Lückmann, Rudolf: Holzbau-Konstruktionen energieeffi­ zient, nachhaltig, praxisgerecht. Kissing 2011 Lückmann, Rudolf: Holzbau. Konstruktion – Bauphysik – Projekte. Kissing 2014 Lutze, Michael: LWF Merkblatt 7 – Verfahren der Rundholzlagerung. Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft (Hrsg.). Freising 2014 Marutzky, Rainer; Willeitner, Hubert; Radovic, Borimir u. a.: Holzschutz – Praxiskommentar zu DIN 68 800 Teil 1 bis 4. Berlin / Wien / Zürich 2013 Meistermann, Alfred: Tragsysteme. Basel 2007 Menz, Sacha (Hrsg.): Drei Bücher über den Bauprozess. Zürich 2014 Müller, Daniel; Eichenberger, Michael; Stenz, Michael: Holzbau vs. Massivbau – Ein umfassender Vergleich zweier Bauweisen im Zusammenhang mit dem SNBS Standard. Hrsg. v. Bundesamt für Umwelt (BAFU) und Abteilung Wald. Aktionsplan Holz. Bern 2015

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Teibinger, Martin; Matzinger, Irmgard; Dolezal, Franz; Holzforschung Austria (Hrsg.): Holzrahmenbauweise im Geschossbau – Fokus Bauphysik. Planungsbroschüre. Wien 2014 The European Cement Association: CEMBUREAU, Cement & Concrete: Key facts & figures 2014 The International Aluminum Institute: Historical ­Aluminium Inventories (1973 – 2014). London 2014 Umweltbundesamt (Hrsg.): Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto-Protokoll 2012 – Nationaler Inven­tarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar 1990 – 2010. 08/2012 Verband Holzfaser Dämmstoffe e. V. (Hrsg.) Förster, F.; Mosch, M.; Wiegand, T.: Holzfaserdämmstoffe, Eigenschaften – Anforderungen – Anwendungen. Informa­ tionsdienst Holz. Holzbau Handbuch. Reihe 4 Baustoffe, Teil 5 Dämmstoffe, Folge 2. Dezember 2007 Wehrmann, Wiebke; Torno, Stefan: Laubholz für tragen­ ­de Konstruktionen. Zusammenstellung zum Stand von Forschung und Entwicklung. Cluster-Initiative Forst und Holz in Bayern GmbH (Hrsg.). Freising 2015 Westphal, Tim; Hermann, Eva Maria: BIM Building ­Information Modeling I Management – Methoden und Strategien für den Planungsprozess. Beispiele aus der Praxis.München 2015 Winter, Stefan; Merk, Michael: Verbundforschungsprojekte Holzbau der Zukunft – Teilprojekt TP 02 – Brand­ sicherheit im mehrgeschossigen Holzbau. Technische Universität München, Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion. München 2009 Winter, Wolfgang: Wiederentdeckung des Holzbaues im urbanen Kontext – das Beispiel Wien. In: Standards der Zukunft. Wohnbau neu gedacht. Hrsg. von Roland Burgard. Wien 2008, S. 86 –103

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Glossar Abbund Bearbeitung von Hölzern zur Vorbereitung und Vorfertigung von Holzbauteilen normalerweise in der Werks­ halle, z. B. Zuschnitt, Herstellen der Verbindungen, ­Fälzen und Nuten, Fertigung des Stabwerks eines Tafelbauelements. Acetylierung Chemische Modifikation von Holz mit Essigsäureanhydrid, um die Besiedelung durch holzzerstörende Pilze oder ­Insekten zu verhindern, die Feuchteaufnahme des Holzes zu reduzieren und das Quell- und Schwindverhalten zu mindern. Die Nutzungsdauer von Holz in bewitterten oder feuchteexponierten Bereichen wird dadurch wesentlich erhöht. Anisotropie Richtungsabhängigkeit bestimmter physikalischer Eigenschaften. Im Holzbau bezieht sich dies in der Regel auf das ungleiche Verhalten von Holz in Faserrichtung und senkrecht dazu. Balken Horizontaler, stabförmiger Teil einer Deckenkonstruktion; meist Teil einer Balkenlage. Einzelne Unterzüge oder ­primäre Teile einer Skelettkonstruktion werden eher als Träger bezeichnet. Bauelement Vorgefertigter Bestandteil eines Bauteils, z. B. vorgefertigtes Tafelbauelement als Teil des Bauteils Außenwand, vorgefertigtes Brettstapeldeckenelement als Teil des Bauteils Geschossdecke etc. Bauteil Statisch-konstruktiver, geometrisch abgeschlossener Teil eines Bauwerks, z. B. Außenwand, Innenwand, Geschossdecke, Bodenplatte, Dachfläche. Bauteile können aus Einzelteilen oder aus vorgefertigten Bauelementen gefügt sein. Bauweise Verallgemeinerbares Konstruktionsprinzip hinsichtlich Tragwerk (z. B. Skelettbau oder Schottenbau), ­Materialsierung (z. B. Holzbauweise, Hybridbauweise), Vorfertigungsgrad und Montage (z. B. Tafelbau­ weise, Raum­zellenbauweise) oder baukonstruktiver ­Materialisierung (z. B. Leichtbauweise, Massivbauweise). Beplankung Flächige Bekleidung auf einer Unterkonstruktion, teil­ weise mit tragender oder aussteifender Funktion, z. B. Plattenwerkstoff oder Brettschalung auf den Rippen einer Tafelbauwand. Bohle Schnittholz mit Dicken über 40 mm und Breiten von mind. der dreifachen Dicke (DIN 4074-1); Dicken rauer Bohlen gemäß DIN 4070-1: 44, 48, 50, 63, 70, 75 mm. Blockbau Wandkonstruktion aus horizontal geschichteten, stab­ förmigen Querschnitten (oft Kantholz aus Vollholz, historisch auch Rundholz), die über die Eckverbindungen ausgesteift ist. Blower-Door-Test Messverfahren, das dazu dient, die Luftdichtheit der ­Gebäudehülle zu messen und eventuelle Leckagen durch Erzeugung eines Unter- und Überdrucks im Gebäude aufzuspüren. Wichtiges Instrument der Qualitäts­ sicherung eines Bauwerks. Brandabschottung Verhinderung der unkontrollierten Brandweiterleitung (z. B. in Schächten, Hinterlüftungen).

Brett Schnittholz mit Dicken bis 40 mm und Breiten über 79 mm (DIN 4074-1); Dicken rauer Bretter gemäß DIN 4070-1: 16, 18, 22, 24, 28, 38 mm. Brettschichtholz (BSH; engl. Glued Laminated Timber / Glue Lam) Stabförmige Querschnitte aus gleichgerichteten verleimten normalerweise 40 mm starken Brettern (Lamellen), Breiten bis 30 cm, Höhe der Querschnitte nicht block­ verleimt ca. 200 cm, Längen je nach Hersteller bis 65 m. Der maximale Radius bei gebogenen Trägern hängt von der Lamellenstärke ab. Brettsperrholz (BSP; engl. Cross Laminated Timber – CLT) Plattenförmige Bauteile aus lagenweise kreuzförmig ­miteinander verleimten Brettern in ungerader Lagen­ anzahl. Dicken bis 40 cm, Formate je nach Hersteller. Brettstapel (engl. Dowel Laminated Timber) Bauteile aus gestapelten, miteinander vernagelten, verdübelten (Hartholzdübel) Brettern oder Balken (­ Kanteln). Decken aus liegenden Brettschichtholz­elementen werden als verleimte Brettstapeldecken ­bezeichnet. Building Information Modeling (BIM) Methode zur Optimierung der Arbeitsprozesse im Bauwesen unter Anwendung eines digitalen dreidimensionalen Gebäudemodells über den gesamten Gebäudelebenszyklus hinweg – von der Planung bis zum Rückbau. CAD (engl. Computer Aided Design) ­Computerunterstützte Planung. CAM (engl. Computer Aided Manufacturing) Computergesteuerte Fertigung. CNC (engl. Computerised Numerical Control) Computergestützte numerische Steuerung. Elektronisches Verfahren, mit dessen Hilfe Werkzeugmaschinen angesteuert werden, die dadurch in der Lage sind, ­komplexe Werkstücke mit hoher Präzision auto­matisch zu bearbeiten. Industrielle Webstühle sind die Vorgänger heutiger CNC-Maschinen. CNC-Fräse Werkzeugmaschine, die durch den Einsatz moderner Steuerungstechnik Werkstücke mit hoher Präzi­ sion auch für komplexe Formen automatisch herstellen kann. Die meisten Fräsen lassen sich über Werkzeugwechsler mit verschiedenen Fräswerkzeugen, Säge­blättern, Boh­rern und anderen Spezialwerkzeugen bestücken. Dampfbremse Schicht in einem Bauteil (meist der Gebäudehülle) ­zwischen unterschiedlichen Temperaturniveaus mit hohem sd-Wert (> 2 m bis 1500 m) zur Verringerung von Wasserdampfdiffusion durch das Bauteil. Raum­ seitig der Wärmedämmung angebracht als Schutz gegen schäd­liches Kondenswasser in Bau­teilen bzw. gegen eine Durchfeuchtung der Wärme­dämmung und daraus resultierende Bauschäden. Oft aus luftdichten, diffusions­hemmenden Holzwerk­stoffplatten (OSB-, ­3-S-Platte, FSH) mit luftdicht ver­klebten Plattenstößen. Dient meist gleichzeitig als luftdichte Schicht. Dampfbremse, feuchteadaptiv Der Diffusionswiderstand verändert sich entsprechend der umgebenden Luftfeuchte materialbedingt: In trockenem Umgebungsklima (im Winter an der Raumseite) weist sie einen höheren sd-Wert auf (bis sd = 10 m), bei höheren Luftfeuchtigkeiten (z. B. im Sommer) sinkt der Diffusionswiderstand (bis sd = 0,2 m). Dampfsperre Schicht in einem Bauteil (meist Außenbauteil) zwischen unterschiedlichen Temperaturniveaus mit sehr ho­hem

sd-Wert (>1500 m) zur Verringerung von Dampfdiffusion durch das Bauteil. Raumseitig der Wärmedämmung ­angebracht als Schutz gegen schädliches Kondenswasser in Bauteilen bzw. gegen eine Durchfeuchtung der Wärmedämmung und daraus resultierende Bauschäden. Meist Bitumenbahn mit Aluminiumeinlage. Dient gleichzeitig als l­uftdichte Schicht. Diele Bretter mit einer Stärke von meist 21 – 50 mm und hinreichender Breite (etwa ab 80 mm). Nach DIN EN 13 629 bezeichnet man Dielen bei einer Stärke von weniger als 40 mm als Brett, bei einer größeren Stärke auch als Bohle. Diffusion Physikalischer Prozess der vollständigen Durchmischung verschiedener Stoffe bis zur gleichmäßigen Verteilung der beteiligten Stoffteilchen. Im Bauwesen versteht man unter Diffusion meist den stofflichen Transport von Wasserdampf durch ein Außenbauteil bei feuchter Raumluft und trockener Außenluft im Winter. Bei nicht fachgerechter Ausführung kann dadurch Kondensat im Bauteil ausfallen. Der Diffusionswiderstand der Bauteilschichten von Außenbauteilen sollte deshalb von innen nach außen abnehmen. Elastizitätsmodul (E-Modul) Maß für die Verformungssteifigkeit bei m ­ echanischer Beanspruchung im elastischen Bereich. Energieträger, erneuerbar Erneuerbare Energieträger wie z. B. Holz werden bei nachhaltiger Nutzung der Quelle, z. B. dem Wald, ­kontinuierlich erneuert und stehen so dauerhaft zur ­Verfügung. Energieträger, fossil Kohlenstoffhaltige Energieträger wie Erdöl oder Braunkohle, die in der erdgeschichtlichen Vergangenheit ­entstanden sind. Fassade, hinterlüftet Außenwandaufbau, bei dem sich zwischen Dämmschicht und Fassadenoberfläche ein in vertikaler Richtung ununterbrochener Hinterlüftungsraum geeigneten Querschnitts (üblicherweise 2 cm; siehe DIN 68 800-2) befindet, der durch Öffnungen geeigneten Querschnitts (üblicherweise mind. 50 % des Hinterlüftungsraums) am oberen und unteren Ende aufgrund des Kamineffekts stark durchströmt ist. Fassade, belüftet Außenwandaufbau, bei dem sich zwischen Dämmschicht und Fassadenoberfläche ein in vertikaler Richtung ununterbrochener Hinterlüftungsraum geeigneten Querschnitts (üblicherweise 2 cm; siehe DIN 68 800-2) befindet, durch dessen Öffnung am unteren Ende ­Kondensat aus dem Hinterlüftungsraum ablaufen und ein Luftaustausch stattfinden kann. Fassade, nicht hinterlüftet Außenwandaufbau, bei dem die Fassadenoberfläche die Dämmschicht abstandslos abschließt, z. B. Wär­ medämmverbundsysteme oder Sandwichelemente (DIN 68 800-2). Feuerwiderstand Vorgegebene Dauer, während der das bezeichnete Bauteil im Brandfall seine Funktionen Tragfähigkeit (R) und / oder Raumabschluss (E) und /oder Wärmedämmung (I) beibehält. Formaldehyd Von lat. formica: Ameise, daher der frühere Name ­Ameisenaldehyd. Formaldehyd (chemische Bezeichung ­Methanal) ist ein bei Zimmertemperatur gasförmiger Stoff und wird wegen seines niedrigen Siedepunkts (-19 °C) definitionsgemäß nicht zur Gruppe der VOC ­gezählt, sondern zur Gruppe der V VOC (very volatile

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­ rganic compounds – diese sehr flüchtigen Verbinduno gen verdampfen bereits bei einem Siedepunkt < 0 bis 50 …100 °C). Seit fast 150 Jahren wird Formaldehyd für die Herstellung und Verarbeitung indus­trieller Produkte verwendet. In der EU ist es seit 2016 als krebserregend im Tierversuch (1B) eingestuft. Furnierschichtholz (FSH; engl. Laminated Veneer Lumber – LVL) Aus mehreren Furnierlagen zusammengesetzter ­Holzwerkstoff. Die Furniere werden im Gegensatz zu Sperrholz in der Regel faserparallel geschichtet und mit Phenol-Formaldehydharz wasserfest verleimt. Furniersperrholz (FU) Aus mehreren Furnierlagen zusammengesetzter Holzwerkstoff. Die Furniere werden in ihrer Faserrichtung ­lagenweise 90° zueinander versetzt geschichtet und meist mit Phenol-Formaldehydharz wasserfest verleimt. Fußband Schräge Verbindung, die vom Zimmerer zur Stabilisierung zwischen einer Schwelle und einem Ständer eingesetzt wird (siehe Kopfband). Während das Kopfband oben unter einer Pfette sitzt, befindet sich das Fußband unten auf einer Schwelle. Fußbänder werden seltener eingesetzt als Kopfbänder. Gesamtenergiebilanz Maß zur Bewertung der Energiemenge, die für Errichtung, Nutzung und Rückbau eines Gebäudes aufzu­ wenden ist. Graue Energie Energie, die für Herstellung, Lagerung, Transport, Einbau und Entsorgung von Materialien bzw. Bauteilen und Gebäuden aufgewendet werden muss. Hirnholz Holz mit Schnittfläche quer zur Faserrichtung. Hirnholz nimmt Feuchtigkeit kapillar sehr gut auf und ist bei bewitterten Bauteilen besonders zu schützen. Über Stöße von Hirnholzflächen können Druckkräfte zwischen Bauteilen optimal und ohne Querholzpressung übertragen werden. Hohlkasten Deckenkonstruktion aus Rippen und statisch wirksamer Beplankung (siehe Kastendecke). Holzfaserplatte Plattenförmiger Holzwerkstoff aus gepressten, verdich­ teten Holzfasern in unterschiedlicher Dichte und Festigkeit. Am häufigsten verwendet werden MDF-Platten ­(mitteldichte Faserplatte), Weich- oder Hartfaserplatten. Holzfeuchte Wasseranteil von Holz in Prozent in Bezug zur Trockenmasse. Holz ist hygroskopisch und reagiert auf Schwankungen der Luftfeuchtigkeit – das Gleichgewicht (Sorp­ tionsgleichgewicht) benötigt je nach Dicke des Holzes ­einige Zeit. Vor der Verarbeitung sollte das Holz grundsätzlich auf diejenige Feuchte getrocknet werden, die annähernd dem Gleichgewicht seiner späteren Umgebung entspricht. Damit wirken dann nur noch die periodischen Klimaschwankungen auf das Holz ein, wodurch die Form­änderungen durch Quell- und Schwindvorgänge möglichst gering gehalten werden. Ab einer Holzfeuchte von 20 % besteht die Gefahr von Pilzbefall, daher ist Holz vorrangig durch konstruktive Maßnahmen vor zu hoher Feuchtigkeit zu schützen. Typische Holzfeuchten: waldfrisches Holz ca. 60 %, außengelagertes Holz 15 –18 %, wetter­geschützte Außenverschalungen 15 – 20 %, nicht wettergeschützte Außenverschalungen 18 – 24%, nicht beheizte Innenräume 10 –12 %, beheizte Innenräume 6 – 8 %. Holzschutz, chemisch Verzögert die Holzzerstörung durch Pilze oder Insekten durch Behandlung des Holzes mit Bioziden. Die Anwen-

dung ist in den einschlägigen Normen (z. B. DIN 68 800-3) geregelt. Grundsätzlich sollte chemischer Holzschutz möglichst sparsam eingesetzt werden, da die Entsorgung von chemisch behandeltem Holz aufwendig und umweltbelastend ist. Holzschutz, konstruktiv Trockenhalten von Holz und Holzwerkstoffen durch kon­ struktive und geometrische Maßnahmen (z. B. Abdecken von Holz durch geeignete Bekleidung, Witterungsschutz durch Dachüberstand, Entfernung aus dem Spritzwasserbereich, mechanische Trennung von kapilarer Feuchtigkeit durch Trennlagen etc.). In der Norm für konstruk­ tive Holzschutzmaßnahmen im Hochbau (DIN 68 800-2) sind Beispielkonstruktionen aufgeführt. Holzschutz, physikalisch Erhöhung der Dauerhaftigkeit von Holz und Holzwerkstoffen z. B. durch Thermobehandlung. Holzwerkstoff Werkstoffe, die durch Zerkleinern von Holz und an­ schließendes Zusammenfügen der Strukturelemente meist durch Verleimung oder Pressung erzeugt werden. Hybridbauteil Innerhalb eines horizontalen oder vertikalen Bauteils werden verschiedene Werkstoffe kombiniert. Bekanntestes Beispiel ist die Holz-Beton-Verbunddecke. Hybridbauweise Innerhalb einer Konstruktion werden systematisch ­hybride Bauteile oder Konstruktionselemente aus unterschiedlichen Materialien verwendet, z. B. Stahlträger mit BSP-Deckenelementen. Hybridbauwerk Konstruktionen aus unterschiedlichen Baustoffen werden in einem Gebäude miteinander kombiniert. Beispiels­ weise Erschließungskerne aus Stahlbeton (Fluchtwege, Gebäudeaussteifung) integriert in eine Gebäudekonstruktion aus Holz, Holzelementfassaden an Stahlbetonskelettkonstruktionen. Inhomogenität Unter der Inhomogenität von Holz versteht man die ­Ungleichmäßigkeit seiner mechanischen und bauphysikalischen Eigenschaften durch beispielsweise Asteinwüchse, Harzgallen, ungleichmäßigen Faserverlauf im Werkstoff oder unterschiedliche Dichte und Festigkeit. Ziel der Sortierung von Vollholz und die Herstellung von Holzwerk­stoffen wie KVH, Brettstapelelementen, Lagen-, Faser- oder Spanwerkstoffen ist unter anderem seine Homo­genisierung. intumeszierend Intumeszierende Produkte bewirken bei thermischer ­Beanspruchung durch Aufschäumen den Verschluss von Restöffnungen und verhindern damit den Durchtritt von Rauch und toxischen Gasen (Brandschutz). Jahresheizwärmebedarf Wärmemenge in Kilowattstunden pro Quadrat­meter und Jahr (kWh/m2a), die nach einer Bilanzierung der in einem Gebäude auftretenden Wärmegewinne und -verluste aufgebracht werden muss, um eine angenehme Raumtemperatur zu erzielen. Kantholz Schnittholz mit einer Breite (b) des Querschnitts von mind. 40 mm und einer Höhe (h) des Querschnitts mit b ≥ h ≥ 3 b (DIN 4074-1); Vorratskantholz von 60/60 mm bis 160/180 mm. Kapselung Brandschutzbekleidung mit definierter Schutzzeit in ­Minuten (Kapselkriterium, z. B. K2 30 oder K2 60). Kapselungen begrenzen die Temperatur auf ihrer feuerabge-

wandten Seite im angegebenen Zeitraum auf T ≤ 300 °C und verhindern ein Mitbrennen des Holzes und damit einen Beitrag zur Brandlast. Die Kapselbekleidungen sollen zudem bei Tafelbauteilen mit gedämmten oder ungedämmten Hohlräumen ein Eindringen des Brands in die Konstruk­tion verhindern. Kastendecke / Kastendeckenelement Deckenkonstruktion aus Kastendeckenelementen. Diese bestehen aus Rippen schlanken Querschnitts in Deckenhauptspannrichtung, die zusam­men mit den Randbalken einen Rahmen ausbilden und statisch wirksam mit der Beplankung verbunden sind. So entsteht konstruktiv ein Verbundelement aus den einzelnen Bestandteilen, ein Kasten. Kastenträger Träger mit rechteckigem, hohlem Querschnitt, bestehend aus Obergurt, Untergurt und zwei Stegen z. B. aus Brettern, Plattenwerkstoffen oder Brettschichtholz. Keilzinkung Längsverbindung zweier Bauteile aus Vollholz oder ­Holzwerkstoff als Weiterentwicklung der seit der Vorgeschichte angewendeten Schäftung von Brettern oder Balken. Die Keilzinkenverbindung wird in der Regel ­geklebt. Ihre Zugfestigkeit beruht auf der Vervielfachung der Fläche der zur Faserrichtung des Holzes flach ­geneigten Klebefuge. Keilgezinkte Bau­teile haben eine relativ hohe Biegefestigkeit und können unter optimalen Randbedingungen in der Produktion und Qualitätssicherung nahezu die Tragfähigkeit der am Stück gewach­ senen Holzbau­teile er­reichen. Kern Der vom Splintholz ringförmig umgebene und sich durch eine oft dunklere Färbung abhebende innere Teil des Stamms, der im Gegensatz zum Splintholz keine wasserund nährstoffleitende Funktion hat. Kesseldruckimprägnierung Holzschutzverfahren, bei dem das Imprägniermittel in einem Kessel unter hohem Druck in das Holz gepresst wird, um das Splintholz möglichst gleichmäßig und tief damit zu tränken. Klimaneutralität / klimaneutral Prozesse werden als klima­neutral bezeichnet, wenn keine klimarelevanten Gase freigesetzt oder ausgesto­ ßene Gase an anderer Stelle in gleicher Höhe wieder ein­gespart werden, d. h. das atmosphärische Gleichgewicht wird nicht verändert. Grundlage für die Beurteilung sind die Ausstöße klimarelevanter Gase, insbesondere CO2 (gemessen in GWP 100). Kohlenstoffspeicher Stoffliche Bindung von Kohlenstoff. Holzpro­dukte sind temporäre Kohlenstoffspeicher, da der Baum in ­seinem Wachstum Kohlendioxid (CO2) der Atmo­ sphäre entzieht und als Kohlenstoff (C) speichert. ­Dieser Speicher bleibt bestehen, bis das Holz verbrannt und dann der Kohlenstoff als CO2 wieder frei­gesetzt wird. Kondensatbildung Übergang eines Stoffs vom gasförmigen in den flüssigen Zustand. Im Bauwesen ist meist der Ausfall von Kondenswasser bei Abkühlung der Innenluft im Bauteil oder an küh­­len Oberflächen gemeint. Kondenswasser (Kondensat) tritt bei Unterschreiten der jeweiligen Taupunkttemperatur auf und kann zur Beschädigung des Bauteils oder zu hygienischen Problemen (Schimmel) führen. Zu Kondensation kommt es meist bei Leckagen der luftdichten Schicht der Gebäudehülle oder im Bereich von Wärmebrücken. Konstruktionselement In diesem Buch wird anstatt Konstruktionselement der Begriff Bauelement verwendet.

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Konstruktionsvollholz (KVH) Veredeltes Schnittholz, das erhöhten Anforderungen ­be­­­­­­züglich Holzfeuchte (15  % ±  3  %), Einschnittart (herz­ getrennt, herzfrei) und Oberflächen­beschaffenheit ­(gehobelt, gefast) genügt. KVH ist keilgezinkt (Aussor­ tierung grober Inhomogenitäten) und daher in größeren Längen erhältlich. Konterlattung Querlattung zur eigentlichen Traglattung; ermöglicht z. B. das Anbringen einer horizontalen Lattung bei gleichzeitigem Erhalt einer durchgehenden Hinterlüftung. Konvektion Bezeichnet allgemein das Mitführen in einer Strömung, im Bauwesen meist das Mitführen von Wärme und /oder Wasserdampf. Beispielsweise kann es bei Konvektion von Innenluft durch die Gebäudehülle zu einem erheb­ lichen Energieverlust und zu starkem Kondensatausfall in den Bauteilen kommen. Die durch Wasserdampf­ konvektion anfallenden Kondensatmengen können jene durch Wasserdampfdiffusion um ein Vielfaches über­ steigen. Kopfband Aussteifendes, diagonal eingebautes Element eines Stabwerks zwischen einem horizontalen (Pfette, Rähm, Balken) und einem vertikalen Bauteil (Pfosten, Stütze, Ständer) im oberen Bereich des jewei­ligen Geschosses (z. B. in einer Fachwerkwand), siehe Fußband. Körperschall Schall, der durch die Anregung fester Körper entsteht und teilweise wieder als Luftschall abgestrahlt wird. Latten Gemäß DIN 4074-1 Schnittholz mit Dicken bis 40 mm und Breiten bis 80 mm; Dachlatten: 24/48, 30/50, 40/60 mm. Lebenszyklusanalyse (engl. Life Cycle Assessment – LCA) Die Lebenszyklusanalyse oder Ökobilanz ist eine etab­ lierte Methode zur Quantifizierung der Umweltwirkung eines Produkts oder Gebäudes. Sie ermöglicht es, ­Umwelteffekte verschiedener Produkte miteinander zu vergleichen. Im Gebäudebereich können insbesondere die Umweltparameter unterschiedlicher Konstruktions­ arten gegenübergestellt werden. Auf diese Weise gewonnene Informationen sind der Schlüssel, die positiven Klima­effekte von Holz aufzuzeigen und bei der Entscheidungsfindung zu berücksichtigen. Leckage Undichtigkeit in der luftdichten Schicht (meist an Bauteilanschlüssen, Installationsdurchführungen etc.). Leckagen können trotz guter Messwerte für die Luftdichtheit vorhanden sein und zu Schäden in den Außenbauteilen führen. Ein Blower-Door-Test sollte daher immer eine gründliche Leckageortung unter Über- /Unterdruck des Gebäudes beinhalten, um Undichtigkeiten finden und ­beheben zu können. Leichtbauweise Bauweise mit Baustoffen und -teilen mit geringem Raumbzw. Eigengewicht oder mit aufgelösten Tragwerken (z. B. Holz- oder Stahlskelett). Lignin Gerüstsubstanz des Holzes, die neben Zellulose und weiteren Bestandteilen die Holzzellwand bildet. Der Abbau des Lignins durch UV-Strahlung führt bei Holz zur Braunfärbung. Luftdichtheit Hinsichtlich Luftdichtheit werden heute hohe Ansprüche an Gebäude gestellt, um Wärmeverluste, Feuchteschäden und Schallübertragung zu verhindern. Die Luft-

dichtheit eines Gebäudes sollte während der Errichtung / Sanierung überprüft werden (Blower-Door-Test mit Leckageortung). Eine kontinuierliche luftdichte Schicht in der Gebäudehülle bzw. zwischen Gebäudeabschnitten stellt die Luftdichtheit her. luftdichte Schicht Luftdichte Schicht in einem Bauteil (meist der Gebäudehülle) zwischen unterschiedlichen Temperaturniveaus zur Verhinderung von Luftkonvektion durch und in das Bauteil. Verhindert den Energieverlust durch Entweichen warmer Raumluft nach außen, Feuchteschäden im Bauteil durch Eindringen warmer, feuchter Raumluft und Kondensation der Feuchtigkeit an kalten Ober­flächen. Bei Innenbauteilen hat die luftdichte Schicht primär die Funktion die Übertragung von Luftschall sowie von Rauchgasen / Feuer zu verhindern. Meist identisch mit der Dampfbremse / Dampfsperre. Oft aus luftdichten, diffusionshemmenden Holzwerkstoffplatten (OSB-, 3-S-Platte, FSH) mit luftdicht verklebten Plattenstößen. Luftschall Schall, der sich in der Luft ausbreitet. Massivholzbauweise Blockbauweise oder Konstruktionen aus Brettstapel­ elementen bzw. aus großformatigen Plattenwerkstoffen wie Brettsperrholz, Brettschichtholz etc. MDF-Platte Mitteldichte Faserplatten werden nach dem Trocken­ verfahren unter Zusatz eines synthetischen Bindemittels hergestellt. natürliche Dauerhaftigkeit Resistenz bzw. natürliche Widerstandsfähigkeit gegen Holzschädlinge. Nach DIN EN 350-2 Einteilung bei ­Pilzen in Resistenzklassen: 1 = sehr dauerhaft, 2 = ­dauerhaft, 3 = mäßig dauerhaft, 4 = wenig dauerhaft, 5 = nicht ­dauerhaft; bei Insekten D = dauerhaft, S = ­anfällig, SH = auch Kernholz anfällig. OSB-Platte (engl. Oriented Strand Board) Grobspanplatte aus ausgerichteten (oriented), langen und schlanken Holzspänen (strands) mit meist großer Trag­fähigkeit, in verschiedenen Dicken und Ausfüh­ rungen erhältlich (imprägniert, Nut-Feder-Kanten); ­ursprünglich aus Abfallprodukten der Furnier- und Sperrholz­industrie. Passivhaus, Passivhausstandard Energetischer Gebäudestandard, bei dem ein behagliches Innenklima ohne separates Heizsystem und ohne Klimaanlage erreicht wird. Jahresheizwärmebedarf gemäß PHPP (Passivhaus-Projektierungspaket) max. 15 kWh/m2a, Jahresprimärenergie­bedarf (Heizung, Warmwasser, Haushaltsstrom) max. 120 kWh/m2a. An­ forderungen Gebäudehülle: opake A ­ ußenbauteile mit U 1500 m) ver­ wendet.

Rahmenbau (engl. Timber framing) Re-Import und Weiterentwicklung des nordamerikanischen Ständerbaus in Mitteleuropa. Der Rahmenbau entspricht in der Konstruktion dem T ­ afelbau, hebt sich aber begrifflich davon ab, um die Nähe zur Fertighaus­ industrie zu vermeiden. In diesem Buch wird jedoch fast ausschließlich der Begriff Tafelbau verwendet.

Sichtqualität Bezeichnet die Eignung eines Rohbauelements zur sichtbaren Verwendung.

Raumklima Beinhaltet alle Bedingungen eines Raums, von denen das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit der Nutzer abhängen, und wird durch Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und -geschwindigkeit, Gehalt an Fremdstoffen in der Luft sowie Oberflächentemperatur und Lichtsituation beeinflusst. Raumzelle Vorgefertigter, transportierbarer Gebäudeteil, üblicherweise bestehend aus Wänden, Boden und Decke. Oft sind Raumzellen als ausgebaute Räume vorgefertigt. Bisweilen werden auch Raumzellen hergestellt, aus denen sich durch Addition größere Räume zusammensetzen ­lassen. Manchmal auch als Modul oder Box bezeichnet. Rippe Stabförmige Teile von Kastendecken (Träger, Rand­ balken und Wechsel) und Tafelbauelementen (Ständer, Schwelle, Rähm, Wechsel). Rohdichte Verhältnis von Masse zu Volumen (g/cm3 oder kg/m3) bei einer bestimmten Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Die Rohdichte ändert sich je nach Holzfeuchte. Die Normal-Rohdichte wird bei 20 °C und 65 % Luftfeuchtigkeit nach Lagerung bestimmt, die sogenannte Darrdichte im absolut trockenen Zustand (0 % Holzfeuchte). Sandwich Dreischichtiges, kompaktes Bauteil, dessen mittlere Schicht eine Dämmschicht ist. sägerau Gesägte, nicht nachbehandelte Holzoberfläche, meist durch Bandsägen her­gestellt. Säule Im Holzbau oft gleichbedeutend verwendet wie Stütze oder Pfosten. Schalung Flächige Konstruktion aus Brettern zur Verkleidung oder Beplankung von Holzkonstruktionen. Scheibe/Scheibentragwirkung Flächiges Bauteil mit statischer Beanspruchung in der Ebene. Schwelle Unterer, horizontal verlaufender Abschluss des Stabwerks einer Fachwerk-, Ständerbau-, Rahmenbauoder Tafelbauwand oder der in die Waage gelegte ­untere Auflagerbalken einer Holzkonstruktion. Meist als Kantholz aus Vollholz oder BSH, manchmal auch aus Hartholz oder Furnierschichtholz zur Aufnahme ­höherer Druck­belastung (siehe Querholz, Querholz­ pressung). sd-Wert Die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschicht­ dicke (sd-Wert) beschreibt den Widerstand einer ­Bauteilschicht gegen den Durchgang von Wasser­ dampf; sd = 1 m e ­ ntspricht dem Diffusions­wider­ stand einer 1 m dicken, un­bewegten Luftschicht.

Skelettbauweise Bauweise, bei dem die Lasten über die Tragstruktur, ein Skelett, bestehend aus Stützen und Trägern, ­abgetragen werden. Die Gebäudehülle und die innere Bekleidung ist unabhängig von der Tragstruktur, ihre ­Herstellung erfolgt ent­weder auf der Baustelle oder durch vorgefertigte, nicht tragende Wandbauteile. Spanplatte Platte aus gebundenen Holzspänen. Bindemittel sind z. B. Leim, Kunstharz oder Zement. speicherwirksame Masse Alternative Bezeichnung für die flächenbezogene wirk­ same Wärmekapazität (gemäß E DIN EN ISO 13 786: 2015-06). Beschreibt das Vermögen eines Bauteils ­während einer Temperaturschwankung im 24-StundenZyklus Wärmeenergie aufzunehmen und wieder abzugeben. Dies ist besonders beim sommerlichen Wärmeschutz ­relevant, da sich damit Über­wärmungen redu­ zieren oder verhindern lassen. Splintholz Äußerer, zwischen der Rinde und dem Kernholz liegender Teil des Stamms. Im Splintholz erfolgen die Wasserspeicherung und der Nährstofftransport und besitzt daher hohen Feuchtegehalt. Es ist empfindlich für Pilzund ­Insektenbefall und normalerweise auch bei dauerhaften Holzarten ohne Imprägnierung nicht von hoher ­Beständigkeit. Stabwerk Konstruktion aus stabförmigen Bauelementen, z. B. Fachwerkwände, Skelettkonstruktionen, räumliche ­Fachwerke, sowie die aus Stäben bestehende ­onstruktion von Tafelbauwänden (Ständer, Schwelle, Rähm), Kastendecken oder Kastendeckenele-­ menten. Ständer Vertikale, von Rähm zu Schwelle durchlaufende Ele­ mente des Stabwerks einer Ständerbau-, Rahmenbauoder Tafelbauwand. Meist als Kantholz aus Vollholz, ­Furnierschichtholz, BSH oder als Stegträger zur Minimierung der Wärmebrücken bei hoch wärmegedämmten Konstruktionen verwendet. Ständerbau (engl. Timber framing) Weiterentwicklung des mittelalterlichen Fachwerkbaus, wobei die Aussteifung nicht mehr über dia­ gonale Streben oder Kopf- bzw- Fußbänder, sondern über die Beplankung des Stabwerks erfolgt. Die ­Ständer, die vertikalen und lastabtragenden Elemente des Stabwerks, sind von schlankem, rechteckigem Querschnitt. Stegträger Träger von meist I-förmigem Querschnitt mit geometrischer Unterteilung in Obergurt, Untergurt und Steg. Während der Untergurt Zug- und der Obergurt Druckkräfte resultierend aus dem Biegemoment des Trägers aufnehmen, ist der Steg hauptsächlich querkraft­ belastet. Stütze Lineares, vertikales, lastabtragendes Bauteil, z. B. als vertikales Element von Skelettkonstruktionen oder als Auflager von Trägern.

Tafelbau Der Tafelbau ist eine Weiterentwicklung des nord­ amerikanischen Ständerbaus, bestehend aus einer ­stabförmigen Tragstruktur (Ständerwerk) und einer ein- oder beidseitigen aussteifenden Beplankung. ­Heutzutage sind Tafelbauelemente weitgehend vor­ gefertigt. Im Rahmen dieses Buchs wird vorwiegend der Begriff Tafelbau statt des häufig verwendeten ­Begriff des Rahmenbaus verwendet (entsprechend DIN 1995-1-1). Taupunkt Kurzform für Taupunkttemperatur. Bei Unterschreitung dieser Temperatur fällt Kondensat aus, z. B. im Bauteil. Die jeweilige Taupunkttemperatur ist von der Umgebungslufttemperatur und -feuchte abhängig. thermische Behaglichkeit Resultiert aus der Raumlufttemperatur, den Ober­ flächentemperaturen der raumumschließenden Flächen, der Wärmeableitung von Fußbodenoberflächen, der ­Luftgeschwindigkeit sowie der relativen Feuchte der Raumluft. Das Behaglichkeitsempfinden des ein­ zelnen Nutzers hängt aber auch von dessen Aktivität, Bekleidung, Alter, Gesundheitszustand und Gewöhnung ab. thermischer Auftrieb Durch den Dichteunterschied von warmer und kalter Luft entstehen Druckunterschiede. Im Winter führen diese z. B. dazu, dass mit steigender Gebäudehöhe zunehmender Innendruck auf die Gebäudehülle ausgeübt wird. Dies erhöht das Risiko des Eindringens von Innenluft in die Kon­struktion (z. B. bei Deckenanschlüssen oder im Fensterbereich) und damit die Gefahr von Kondensation im Bauteilinneren. Träger Auf punktförmige Auf­lager aufgelegter linearer, horizontaler Querschnitt zur Lastabtragung vertikaler Lasten auf Stützen oder Wände. Trittschall Durch Körperschall angeregter Luftschall in einem ­benachbarten Raum, z. B. wenn beim Gehen oder ­Springen auf Decken diese in Schwingung versetzt ­werden. Trocknung, künstlich bzw. technisch Trocknung unter künstlichen Klimabedingungen, meist in Kammern oder Durchlaufkanälen. Es können ­wesentlich niedrigere Endfeuchtigkeiten und kürzere Trocknungszeiten erreicht werden als bei der Freilufttrocknung. Trocknung, natürlich oder Freilufttrocknung Trocknung von Holz ohne Zuhilfenahme von künstlich ­erzeugter Wärmeenergie oder Entfeuchtung. ­Schonende Trocknungsmethode, die vorwiegend in gut durchlüfteten Räumen oder wettergeschützt im Freien erfolgt. Dient meist der Vortrocknung und ­dauert je nach gefordertem Trocknungsgrad 0,5 bis 2 Jahre. Tube-in-Tube-System Gebäudetragwerk, das aus zwei konzentrischen Schichten tragender bzw. aussteifender Wände besteht, die über Deckenplatten verbunden sind. TVOC – Total Volatile Organic Compounds Summenwert aller in der Raumluft gemessenen VOCs. U-Wert Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) beschreibt den Wärmestrom durch 1 m2 eines Bauteils, der sich bei einer Temperaturdifferenz von 1° Kelvin einstellt. Die physikalische Einheit ist W/m2K.

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Normen Verbundkonstruktion Bauteil oder Bauelement, dessen Tragfähigkeit auf dem immanenten Zusammenwirken verschiedener Einzel­ teile basiert, z. B. Holzdeckenkonstruktion und Auf­ betonschicht als Zug- und Druckzone einer Holz-BetonVerbunddecke oder Rippen und Beplankung eines ­Kastendeckenelements. Verwitterung Farbveränderung aufgrund von Ligninabbau durch Nässe und UV-Lichteinwirkung. Dadurch wird das Holz in seiner Substanz nicht zerstört. Eine natürlich gealterte Holzfassade wird durch Nässeein­wirkung grau oder schwarz, bei starker Besonnung und trockenem Klima braun bis schwarz. VOC (engl. Volatile Organic Compounds) Leicht flüchtige organische Verbindungen ist die Sam­ mel­bezeich­nung für organische, also kohlenstoffhaltige Stoffe, die leicht verdampfen, also flüchtig sind, bzw. schon bei niedrigen Temperaturen, z. B. Raumtemperatur, als Gas vorliegen. Verbindungen aus natürlichen Rohstoffen bezeichnet man auch als nVOC (engl.: ­natural Volatile Organic Compound). Vollholz Holz in seiner unveränderten gewachsenen Struktur im Unterschied zu den durch Trennen und erneutes Zusammenfügen hergestellten Holzwerkstoffen. Wärmespeicherfähigkeit Energiemenge, die ein Baustoff in einem bestimmten Zeitraum speichern kann. Holz hat aufgrund seines guten Verhältnisses von Wärmeleitfähigkeit und Dichte beträchtliche Wärmespeicherfähigkeit. Wasserdampfdiffusionswiderstand µ Widerstand des Baustoffs gegen die Durchdringung von Wasserdampf in Relation zum Diffusionswiderstand von unbewegter Luft (µ = 1). Wechsel, Wechselbalken Stabförmige Teile zur Lastumlenkung im Stabwerk von Balken-, Rippen- und Kastendecken sowie Fachwerkund Tafelbauwänden und in Dachkonstruktionen. Winddichtung Dicht verklebte bzw. aufgebrachte, diffussionsoffene Schicht, z. B. Kunststoffvlies, Weichfaserplatte, Putz, die auf der kalten Seite der Wärmedämmung liegt und verhindert, dass die Außenluft in die Dämmung eindringt, auskühlt und somit Wärmeverluste erzeugt. Die Winddichtung flankiert außerdem die Wirkung der luftdichten Schicht, indem sie verhindert, dass in der Dämmebene Unter- oder Überdruck entsteht, der Konvektion zwischen Raumluft und Dämmebene erzeugt. Die Winddichtheits­ebene wird häufig auch als zweite wasserführende Schicht ausgeführt. Zellulose Zellulose ist der Hauptbestandteil von Holz und bildet zusammen mit Lignin und Hemicellulosen die Gerüst­ substanzen der Zellwände. Zellulose ist Rohstoff für die Papierherstellung. Eine häufige Anwendung im ­Holzbau ist Zellulosedämmung, die als Einblasdämmung in die Hohlräume von Tafelbauelementen eingebracht werden kann und kostengünstig sowie ökologisch hochwertig ist.

Die EU hat für eine Anzahl von Produkten Richtlinien ­erlassen, um insbesondere Sicherheit und Gesundheit der Anwender zu gewährleisten. Diese Richtlinien müssen in den Mitgliedsstaaten in verbindliche Gesetze und Verordnungen umgesetzt werden. Die Richtlinien selbst enthalten keine technischen Details, sondern nur verbindliche grundlegende Anforderungen. Die technischen Werte dafür sind in zugeordneten technischen Regeln und in Form von europaweit harmonisierten Normen (EN-Normen) festgelegt. Allgemein stellen technische Regeln Arbeitshinweise und Hilfsmittel für den Arbeitsalltag dar. Sie sind keine Rechtsvorschriften, sondern geben Entscheidungshilfen, bilden eine Richtschnur für einwandfreies technisches Vorgehen und /oder konkretisieren Inhalte von Verordnungen. Grundsätzlich steht die Anwendung der technischen Regeln jedermann frei. Erst wenn diese in Gesetzen, Verordnungen oder Vorschriften vorgesehen sind, werden sie rechtsverbindlich (z. B. im Baurecht) – oder wenn vertraglich die Verbindlichkeit einzelner Normen zwischen den Vertragspartnern festgelegt wird. Zu den technischen Regeln gehören u. a. DIN-Normen, VDIRichtlinien und die als Regeln der Technik bezeichneten Werke (z. B. Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS). Die Normen unterscheiden sich in Produkt-, Anwendungs- und Prüfnormen. Oftmals beziehen sie sich nur auf eine spezifische Material- oder Produktgruppe. Diesen Normen liegen entsprechende Prüf- und Rechen­ methoden für die jeweiligen Materialien zugrunde.Grundsätzlich gilt immer die neueste Version einer Norm, die dem Stand der Technik entsprechen soll. Eine neue oder überarbeitete Norm wird in Form eines Normentwurfs ­öffentlich zur Diskussion gestellt, um später als Norm verabschiedet zu werden. Welchen Ursprung und Einflussbereich eine Norm hat, lässt sich aus ihrer Bezeichnung ersehen: DIN plus Z ­ ählnummer (z. B. DIN 4108) besitzt überwiegend nationale Bedeutung (Entwürfe ­werden mit E und Vornormen mit V gekennzeichnet). Bei DIN EN plus Zählnummer (z. B. DIN EN 335) handelt es sich um die deutsche A ­ usgabe einer europäischen Norm, die unverändert von der europäischen Normungsorganisation CEN übernommen wurde. Bei DIN EN ISO (z. B. DIN EN ISO 13 786) spiegelt sich der natio­nale, ­europäische und weltweite Einflussbereich wider. Auf Grundlage einer Norm der internationalen Normungs­ organisation ISO wurde eine europäische Norm erarbeitet, die als DIN-Norm übernommen wurde. Bei DIN ISO (z. B. DIN ISO 2424) handelt es sich um eine unver­ änderte Übernahme einer Norm der ISO als nationale Norm. Die nachfolgende Zusammenstellung ist eine Auswahl von Normen, die den Stand der Technik wiedergibt ­(Oktober 2021). Verbindlich sind immer nur die Normblätter mit dem neuesten Ausgabedatum des DIN ­(Deutsches Institut für Normung e. V.). Freiwillige Vereinbarungen über das strikte Einhalten von Normen, die nicht baurechtlich gefordert werden sowie zusätzliche Eigenschaften und Anforderungen müssen vertragsrechtlich vereinbart werden. Der Hinweis in Verträgen, dass alle Normen einzuhalten sind, ist sinnlos und kann in Zukunft nicht mehr gelten. Um Wider­sprüche zu vermeiden, muss unbedingt festgelegt werden, welche Normen einzuhalten sind und welche Einzelheiten aus den Normen bei eventuellen Anforderungsstufen gelten sollen. DIN 4074-1:2012-06 Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit – Teil 1: Nadelschnittholz DIN 4074-5:2008-12 Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit – Teil 5: Laubschnittholz DIN 4102-1:1998-05 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 1: Baustoffe; Begriffe, Anforderungen und Prüfungen DIN 4102-4:2016-05 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 4: Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile 2016-05 DIN 4108 Beiblatt 2:2019-06 Wärmeschutz und Energie-

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Normen Verbundkonstruktion Bauteil oder Bauelement, dessen Tragfähigkeit auf dem immanenten Zusammenwirken verschiedener Einzel­ teile basiert, z. B. Holzdeckenkonstruktion und Auf­ betonschicht als Zug- und Druckzone einer Holz-BetonVerbunddecke oder Rippen und Beplankung eines ­Kastendeckenelements. Verwitterung Farbveränderung aufgrund von Ligninabbau durch Nässe und UV-Lichteinwirkung. Dadurch wird das Holz in seiner Substanz nicht zerstört. Eine natürlich gealterte Holzfassade wird durch Nässeein­wirkung grau oder schwarz, bei starker Besonnung und trockenem Klima braun bis schwarz. VOC (engl. Volatile Organic Compounds) Leicht flüchtige organische Verbindungen ist die Sam­ mel­bezeich­nung für organische, also kohlenstoffhaltige Stoffe, die leicht verdampfen, also flüchtig sind, bzw. schon bei niedrigen Temperaturen, z. B. Raumtemperatur, als Gas vorliegen. Verbindungen aus natürlichen Rohstoffen bezeichnet man auch als nVOC (engl.: ­natural Volatile Organic Compound). Vollholz Holz in seiner unveränderten gewachsenen Struktur im Unterschied zu den durch Trennen und erneutes Zusammenfügen hergestellten Holzwerkstoffen. Wärmespeicherfähigkeit Energiemenge, die ein Baustoff in einem bestimmten Zeitraum speichern kann. Holz hat aufgrund seines guten Verhältnisses von Wärmeleitfähigkeit und Dichte beträchtliche Wärmespeicherfähigkeit. Wasserdampfdiffusionswiderstand µ Widerstand des Baustoffs gegen die Durchdringung von Wasserdampf in Relation zum Diffusionswiderstand von unbewegter Luft (µ = 1). Wechsel, Wechselbalken Stabförmige Teile zur Lastumlenkung im Stabwerk von Balken-, Rippen- und Kastendecken sowie Fachwerkund Tafelbauwänden und in Dachkonstruktionen. Winddichtung Dicht verklebte bzw. aufgebrachte, diffussionsoffene Schicht, z. B. Kunststoffvlies, Weichfaserplatte, Putz, die auf der kalten Seite der Wärmedämmung liegt und verhindert, dass die Außenluft in die Dämmung eindringt, auskühlt und somit Wärmeverluste erzeugt. Die Winddichtung flankiert außerdem die Wirkung der luftdichten Schicht, indem sie verhindert, dass in der Dämmebene Unter- oder Überdruck entsteht, der Konvektion zwischen Raumluft und Dämmebene erzeugt. Die Winddichtheits­ebene wird häufig auch als zweite wasserführende Schicht ausgeführt. Zellulose Zellulose ist der Hauptbestandteil von Holz und bildet zusammen mit Lignin und Hemicellulosen die Gerüst­ substanzen der Zellwände. Zellulose ist Rohstoff für die Papierherstellung. Eine häufige Anwendung im ­Holzbau ist Zellulosedämmung, die als Einblasdämmung in die Hohlräume von Tafelbauelementen eingebracht werden kann und kostengünstig sowie ökologisch hochwertig ist.

Die EU hat für eine Anzahl von Produkten Richtlinien ­erlassen, um insbesondere Sicherheit und Gesundheit der Anwender zu gewährleisten. Diese Richtlinien müssen in den Mitgliedsstaaten in verbindliche Gesetze und Verordnungen umgesetzt werden. Die Richtlinien selbst enthalten keine technischen Details, sondern nur verbindliche grundlegende Anforderungen. Die technischen Werte dafür sind in zugeordneten technischen Regeln und in Form von europaweit harmonisierten Normen (EN-Normen) festgelegt. Allgemein stellen technische Regeln Arbeitshinweise und Hilfsmittel für den Arbeitsalltag dar. Sie sind keine Rechtsvorschriften, sondern geben Entscheidungshilfen, bilden eine Richtschnur für einwandfreies technisches Vorgehen und /oder konkretisieren Inhalte von Verordnungen. Grundsätzlich steht die Anwendung der technischen Regeln jedermann frei. Erst wenn diese in Gesetzen, Verordnungen oder Vorschriften vorgesehen sind, werden sie rechtsverbindlich (z. B. im Baurecht) – oder wenn vertraglich die Verbindlichkeit einzelner Normen zwischen den Vertragspartnern festgelegt wird. Zu den technischen Regeln gehören u. a. DIN-Normen, VDIRichtlinien und die als Regeln der Technik bezeichneten Werke (z. B. Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS). Die Normen unterscheiden sich in Produkt-, Anwendungs- und Prüfnormen. Oftmals beziehen sie sich nur auf eine spezifische Material- oder Produktgruppe. Diesen Normen liegen entsprechende Prüf- und Rechen­ methoden für die jeweiligen Materialien zugrunde.Grundsätzlich gilt immer die neueste Version einer Norm, die dem Stand der Technik entsprechen soll. Eine neue oder überarbeitete Norm wird in Form eines Normentwurfs ­öffentlich zur Diskussion gestellt, um später als Norm verabschiedet zu werden. Welchen Ursprung und Einflussbereich eine Norm hat, lässt sich aus ihrer Bezeichnung ersehen: DIN plus Z ­ ählnummer (z. B. DIN 4108) besitzt überwiegend nationale Bedeutung (Entwürfe ­werden mit E und Vornormen mit V gekennzeichnet). Bei DIN EN plus Zählnummer (z. B. DIN EN 335) handelt es sich um die deutsche A ­ usgabe einer europäischen Norm, die unverändert von der europäischen Normungsorganisation CEN übernommen wurde. Bei DIN EN ISO (z. B. DIN EN ISO 13 786) spiegelt sich der natio­nale, ­europäische und weltweite Einflussbereich wider. Auf Grundlage einer Norm der internationalen Normungs­ organisation ISO wurde eine europäische Norm erarbeitet, die als DIN-Norm übernommen wurde. Bei DIN ISO (z. B. DIN ISO 2424) handelt es sich um eine unver­ änderte Übernahme einer Norm der ISO als nationale Norm. Die nachfolgende Zusammenstellung ist eine Auswahl von Normen, die den Stand der Technik wiedergibt ­(Oktober 2021). Verbindlich sind immer nur die Normblätter mit dem neuesten Ausgabedatum des DIN ­(Deutsches Institut für Normung e. V.). Freiwillige Vereinbarungen über das strikte Einhalten von Normen, die nicht baurechtlich gefordert werden sowie zusätzliche Eigenschaften und Anforderungen müssen vertragsrechtlich vereinbart werden. Der Hinweis in Verträgen, dass alle Normen einzuhalten sind, ist sinnlos und kann in Zukunft nicht mehr gelten. Um Wider­sprüche zu vermeiden, muss unbedingt festgelegt werden, welche Normen einzuhalten sind und welche Einzelheiten aus den Normen bei eventuellen Anforderungsstufen gelten sollen. DIN 4074-1:2012-06 Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit – Teil 1: Nadelschnittholz DIN 4074-5:2008-12 Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit – Teil 5: Laubschnittholz DIN 4102-1:1998-05 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 1: Baustoffe; Begriffe, Anforderungen und Prüfungen DIN 4102-4:2016-05 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 4: Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile 2016-05 DIN 4108 Beiblatt 2:2019-06 Wärmeschutz und Energie-

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Einsparung in Gebäuden – Wärmebrücken – Planungsund Ausführungsbeispiele DIN 4108-2:2013-02 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz DIN 4108-3:2018-10 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz – Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung DIN 4108-7:2011-01 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden – Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele DIN 4109 Beiblatt 2:1989-11 Schallschutz im Hochbau; Hinweise für Planung und Ausführung; Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz; Empfehlungen für den Schallschutz im eigenen Wohn- oder Arbeitsbereich DIN 4109-1:2018-01 Schallschutz im Hochbau – Teil 1: Mindestanforderungen DIN 20 000-1:2017-06 Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 1: Holzwerkstoffe DIN 20 000-7:2021-06-Entwurf  Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 7: Keilgezinktes Vollholz für tragende Zwecke nach DIN EN 15 497:2014-07 DIN 68 800-1:20191-06 Holzschutz – Teil 1: Allgemeines DIN 68 800-2:2012-02 Holzschutz – Teil 2: Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau DIN 68 800-3:2020-03 Holzschutz – Teil 3: Vorbeugender Schutz von Holz mit Holzschutzmitteln DIN 68 800-4:2020-12 Holzschutz – Teil 4: Bekämpfungsmaßnahmen gegen Holz zerstörende Pilze und Insekten und Sanierungsmaßnahmen  

DIN EN 300:2006-09 Platten aus langen, flachen, ausgerichteten Spänen (OSB) – Definitionen, Klassifizierung und Anforderungen; Deutsche Fassung EN 300:2006 DIN EN 301:2018-01 Klebstoffe, Phenoplaste und ­Aminoplaste, für tragende Holzbauteile – Klassifizierung und Leistungsanforderungen; Deutsche Fassung EN 301:2017 DIN EN 312:2010-12 Spanplatten – Anforderungen; ­Deutsche Fassung EN 312:2010 DIN EN 316:2009-07 Holzfaserplatten – Definition, ­Klassifizierung und Kurzzeichen; Deutsche Fassung EN 316:2009 DIN EN 338:2016-07 Bauholz für tragende Zwecke – Festigkeitsklassen; Deutsche Fassung EN 338:2016 DIN EN 350:2016-12 Dauerhaftigkeit von Holz und Holzprodukten – Prüfung und Klassifizierung der Dauer­ haftigkeit von Holz und Holzprodukten gegen biologischen Angriff; Deutsche Fassung EN 350:2016 DIN EN 622-4:2019-08 Faserplatten – Anforderungen – Teil 4: Anforderungen an poröse Platten; Deutsche Fassung EN 622-4:2019 DIN EN 622-5:2010-03 Faserplatten – Anforderungen – Teil 5: Anforderungen an Platten nach dem Trockenverfahren (MDF); Deutsche Fassung EN 622-5:2009 DIN EN 634-1:1995-04 Zementgebundene Spanplatten – Anforderungen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen; Deutsche Fassung EN 634-1:1995 DIN EN 634-2:2007-05 Zementgebundene Spanplatten – Anforderungen – Teil 2: Anforderungen an Portland­ zement (PZ) gebundene Spanplatten zur Verwendung im Trocken-, Feucht- und Außenbereich; Deutsche Fassung EN 634-2:2007 DIN EN 635-2:1995-08 Sperrholz – Klassifizierung nach dem Aussehen der Oberfläche – Teil 2: Laubholz; Deutsche Fassung EN 635-2:1995 DIN EN 635-3:1995-08 Sperrholz – Klassifizierung nach dem Aussehen der Oberfläche – Teil 3: Nadelholz; Deutsche Fassung EN 635-3:1995 DIN EN 636:2015-05 Sperrholz – Anforderungen; ­Deutsche Fassung EN 636:2012 + A1:2015 DIN EN 975-1:2011-08 Schnittholz – Sortierung nach dem Aussehen von Laubholz – Teil 1: Eiche und Buche; Deutsche Fassung EN 975-1:2009 + AC:2010 DIN EN 1611-1:2002-11 Schnittholz – Sortierung nach dem Aussehen von Nadelholz – Teil 1: Euro­

päische Fichten, Tannen, Kiefern, Douglasie und ­Lärchen (­enthält Änderung 1:2002); Deutsche Fassung EN 1611-1:1999 + A1:2002 DIN EN 1912:2013-10 Bauholz für tragende Zwecke – Festigkeitsklassen – Zuordnung von visuellen ­Sortierklassen und Holzarten; Deutsche Fassung EN 1912:2012 + AC:2013 DIN EN 1991-1-1:2010-12 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke – Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau; Deutsche Fassung EN 1991-1-1:2002 + AC:2009 DIN EN 1991-1-1/NA:2010-12 Nationaler Anhang – Na­tional festgelegte Parameter – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke – Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau DIN EN 1995-1-1:2010-12 Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines – Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau; Deutsche Fassung EN 1995-1-1:2004 + AC:2006 + A1:2008 DIN EN 1995-1-2:2010-12 Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-2: Allgemeine Regeln – Tragwerksbemessung für den Brandfall; Deutsche Fassung EN 1995-1-2:2004 + AC:2009 DIN EN 1995-1-2/NA:2010-12 Nationaler Anhang – ­National festgelegte Parameter – Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-2: ­Allgemeine Regeln – Tragwerksbemessung für den Brandfall DIN EN 12 369-1:2001-04 Holzwerkstoffe – Charakteristische Werte für die Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken – Teil 1: OSB, Spanplatten und Faserplatten; Deutsche Fassung EN 12369-1:2001 DIN EN 13 168:2015-04 Wärmedämmstoffe für Ge­­ bäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus ­Holzwolle (WW) – Spezifikation; Deutsche Fassung EN 13 168:2012 + A1:2015 DIN EN 13 171:2015-04 Wärmedämmstoffe für Ge­­ bäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus ­Holzfasern (WF) – Spezifikation; Deutsche Fassung EN 13 171:2012 + A1:2015 DIN EN 13 353:2011-07 Massivholzplatten (SWP) – Anforderungen; Deutsche Fassung EN 13353:2008 + A1:2011 DIN EN 13 501-1:2019-05 Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten – Teil 1: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten; Deutsche Fassung EN 13 501-1:2018 DIN EN 13 501-2:2016-12 Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten – Teil 2: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuer­ widerstandsprüfungen, mit Ausnahme von Lüftungs­ anlagen; Deutsche Fassung EN 13 501-2:2016 DIN EN 13 986:2015-06 Holzwerkstoffe zur Verwendung im Bauwesen – Eigenschaften, Bewertung der Konformität und Kennzeichnung; Deutsche Fassung EN 13 986:2004 + A1:2015 DIN EN 14 080:2013-09 Holzbauwerke – Brettschichtholz und Balkenschichtholz – Anforderungen; Deutsche Fassung EN 14 080:2013 DIN EN 14 081-1:2019-10 Holzbauwerke – Nach Festigkeit sortiertes Bauholz für tragende Zwecke mit rechteckigem Querschnitt – Teil 1: Allgemeine Anforderungen; Deutsche Fassung EN 14 081-1:2016 + A1:2019 DIN EN 14 279:2009-07 Furnierschichtholz (LVL) – Definitionen, Klassifizierung und Spezifikationen; Deutsche Fassung EN 14279:2004 + A1:2009 DIN EN 14 374:2016-07-Entwurf Holzbauwerke – ­Furnierschichtholz (LVL) – Anforderungen; Deutsche und En­glische Fassung prEN 14 374:2016 DIN EN 15 026:2007-07 Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen – Bewertung der Feuchteübertragung durch numerische Simulation; Deutsche Fassung EN 15 026:2007 DIN EN 15 251:2012-12 Eingangsparameter für das

Raumklima zur Auslegung und Bewertung der ­Energieeffizienz von Gebäuden – Raumluftqualität, ­Temperatur, Licht und Akustik; Deutsche Fassung EN 15 251:2007 DIN EN 15 283-1:2009-12 Faserverstärkte Gipsplatten – Begriffe, Anforderungen und Prüfverfahren – Teil 1: Gipsplatten mit Vliesarmierung; Deutsche Fassung EN 15 283-1:2008 + A1:2009 DIN EN 15 425:2017-05 Klebstoffe – EinkomponentenKlebstoffe auf Polyurethanbasis (PUR) für tragende Holzbauteile – Klassifizierung und Leistungsanforde­ rungen; Deutsche Fassung EN 15 425:2017 DIN EN 15 497:2014-07 Keilgezinktes Vollholz für ­tragende Zwecke – Leistungsanforderungen und ­Mindestanforderungen an die Herstellung; Deutsche Fassung EN 15 497:2014 DIN EN 15 804:2020-03 Nachhaltigkeit von Bauwerken – Umweltproduktdeklarationen – Grundregeln für die ­Produktkategorie Bauprodukte; Deutsche Fassung EN 15804:2012 + A2:2019 DIN EN 15 978:2012-10 Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der umweltbezogenen Qualität von Gebäuden – Berechnungsmethode; Deutsche Fassung EN 15 978:2011 DIN EN 16 449:2014-06 Holz und Holzprodukte – Berechnung des biogenen Kohlenstoffgehalts im Holz und Umrechnung in Kohlenstoffdioxid; Deutsche Fassung EN 16 449:2014 DIN EN ISO 717-2:2021-05 Akustik – Bewertung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen – Teil 2: Trittschalldämmung (ISO 717-2:2020); Deutsche Fassung EN ISO 717-2:2020 DIN EN ISO 10 456:2010-05 Baustoffe und Bauprodukte – Wärme- und feuchtetechnische Eigenschaften – Tabellierte Bemessungswerte und Verfahren zur Bestimmung der wärmeschutztechnischen Nenn- und Bemessungswerte (ISO 10 456:2007 + Cor. 1:2009); Deutsche Fassung EN ISO 10 456:2007 + AC:2009 DIN EN ISO 14 044:2021-02 Umweltmanagement – ­Ökobilanz – Anforderungen und Anleitungen (ISO 14 044:2006); Deutsche und Englische Fassung EN ISO 14 044:2006 + A1:2018 + A2:2020 SIA 102:2014-11; SN 508102:2014-11: Ordnung für ­Leistungen und Honorare der Architektinnen und ­Architekten SIA 112:2014; SN 509112:2014 Modell Bauplanung – Verständigungsnorm SIA 265:2012 Holzbau

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Abbildungsnachweis Allen, die durch Überlassung ihrer Bildvorlagen, durch Erteilung von Reproduktionserlaubnis und durch Auskünfte am Zustandekommen des Buches mitgewirkt haben, sagen die Autoren und der Verlag aufrichtigen Dank. Sämtliche Zeichnungen in diesem Werk sind ­eigens angefertigt. Urheber der Grafiken und tabella­ rischen Darstellungen, zu denen keine andere Quelle ­angegeben ist, sind die Autoren und deren Mitarbeiter. Fotos, zu denen kein Fotograf genannt ist, sind Archi­ tektenaufnahmen, Werkfotos oder stammen aus dem ­Archiv der Zeitschrift DETAIL. Trotz intensiven Bemühens konnten wir einige Urheber der Abbildungen nicht ermitteln, die Urheberrechte sind jedoch gewahrt. Wir bitten in diesen Fällen um entsprechende Nachricht. Die Zahlen beziehen sich auf die ­Abbildungsnummern.

S. 4

Seraina Wirz

Teil A S. 6

Christian Schittich

 ntwicklung des mehrgeschossigen Holzbaus E A 1.1 aus: Weston, Richard: Utzon – Inspiration, Vision, Architektur. Kiel 2001, S. 43 A 1.2 HGPhotography A 1.3 mykyotomachiya.com A 1.4 Sergio Somavilla A 1.5 von Bernard Gagnon – Eigenes Werk, GNU Free Documentation License, https:// commons.­wikimedia.org/wiki/ File:Ch%C3%A2teau_de_Himeji02. jpg?uselang=de A 1.6 Neckar-Magazin, Esslingen / Neckar A 1.7 Peter Bonfig A 1.8 Bernd Borchardt A 1.9 Roland Pawlitschko A 1.10 TU München, Professur für Entwerfen und Holzbau, Univ. Prof. DI Hermann Kaufmann A 1.11 Waugh-Thistleton Architects A 1.12 Artec Arkitekter A 1.13 cetus Baudevelopment/kito.at A 1.14 by Tilman 2007 – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index. php?curid=87795952 A 1.15 �ke E:son Lindman A 1.16 a Jakob Schoof A 1.16 c Jacob Kanzleiter Ressource Holz A 2.1 von Friedrich Böhringer – Eigenes Werk, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/ wiki/File:Mischwald_Herbst_Panorama.jpg A 2.2 Einbeck Tourismus A 2.3 Münchner Stadtmuseum, Sammlung ­Graphik  /Gemälde A 2.4, 2.5 Gerd Wegener / Ralf Rosin, Holzforschung München A 2.6 TU München, Professur für Entwerfen und Holzbau, Univ. Prof. DI Hermann Kaufmann A 2.7, 2.8 Ralf Rosin, Holzforschung München A 2.9 aus: Kaufmann, Hermann; Nerdinger, ­Winfried (Hrsg.): Bauen mit Holz – Wege in die Zu­­kunft. München, London, New York 2012, S. 17 Vollholzprodukte und Holzwerkstoffe A 3.1a–d Hans-Joachim Heyer & Boris Miklautsch / Werkstatt für Photo­graphie / Universität Stuttgart A 3.1e SWISS KRONO A 3.1f proHolz A 3.1g Holzabsatzfonds, Bonn A 3.1h Matthias Kestel A 3.1i – l Holzabsatzfonds, Bonn

A 3.1m A 3.1n A 3.1o – q A 3.1r

Matthias Kestel ARGE Holz, Düsseldorf Holzabsatzfonds, Bonn Matthias Kestel

Lebenszyklusanalyse A 4.1 paul ott photografiert A 4.2 aus: Kaufmann, Hermann; Nerdinger, ­Winfried (Hrsg.): Bauen mit Holz – Wege in die Zukunft. München, London, New York 2016, S. 52 A 4.3 Hafner, Annette u. a.: Treibhausgasbilanzierung von Holzgebäuden – Umsetzung neuer Anforderungen an Ökobilanzen und Ermittlung empirischer Substitutionsfaktoren (THGHolzbau). Bochum 2017 A 4.4 Annette Hafner A 4.5 aus: Kaufmann, Hermann; Nerdinger, ­Winfried (Hrsg.): Bauen mit Holz – Wege in die Zukunft. München, London, New York 2016, S. 47 A 4.6 Annette Hafner Raumluftqualität – Einflüsse des Holzbaus A 5.1 David Schreyer A 5.2 nach: Leitwerte für TVOC in der Innenraumluft. Zusammengestellt von der Ad-hoc-­ Arbeitsgruppe. Hrsg. vom Umwelbundesamt. Dessau 2007 A 5.3 nach: Wikipedia A 5.4 aus: Holzmann, Gerhard; Wangelin, Matthias; Bruns, Rainer: Natürliche und Pflanzliche Baustoffe. Wiesbaden 2012, S. 26 A 5.5 aus: Bauen und Leben mit Holz. Hrsg. vom Informationsdienst Holz. März 2013, S. 23 A 5.6 aus: Holzmann, Gerhard; Wangelin, Matthias; Bruns, Rainer: Natürliche und pflanzliche Baustoffe. Wiesbaden 2012, S. 33 A 5.7 TU München, Professur für Entwerfen und Holzbau, Univ. Prof. DI Hermann Kaufmann A 5.8 nach: Thünen Institut sowie Holzmann, ­Gerhard; Wangelin, Matthias; Bruns, Rainer: Natürliche und pflanzliche Baustoffe. Wiesbaden 2012, S. 32 A 5.9 TU München, Professur für Entwerfen und Holzbau, Univ. Prof. DI Hermann Kaufmann A 5.10 TU München, Professur für Entwerfen und Holzbau, Univ. Prof. DI Hermann Kaufmann A 5.11 nach: Paulitsch, Michael; Barbu, Marius C.: Holzwerkstoffe der Moderne. Leinfelden-­ Echterdingen 2015, S. 418 A 5.12 Stefan Müller-Naumann A 5.13 aus: König, Holger: Baustoffe – Lebens­ zyklusanalyse als Planungsinstrument. In: Djahanschah, Sabine; Kaufmann, Hermann; Nagler, Forian (Hrsg.): Schmuttertal-Gymnasium. A ­ rchitektur – Pädagogik – Ressourcen. DBU Bauband 1. München 2016, S. 84 A 5.14 nach: Raumluftqualität – Grundlagen und Massnahmen für gesundes Bauen. Hrsg. von Lignum. Zürich 2013, S. 27 A 5.15 a–c Brigida González A 5.16 David Schreyer

Teil B S. 40

Eckhart Matthäus / lattkearchitekten

Struktur und Tragwerk B 1.1 Darko Todorovic B 1.7 a Architekten Hermann Kaufmann B 1.7 b, 1.10  Bernd Borchardt B 1.15 a proHolz Polaris B 1.15 b Bernd Borchardt B 1.15 c Architekten Hermann Kaufmann B 1.16 ETH Zürich

B 1.18 TU München, Professur für Entwerfen und Holzbau, Univ. Prof. DI Hermann Kaufmann B 1.18 a Margherita Spiluttini, © Architekturzentrum Wien, Sammlung B 1.20 a–c Roger Frei, Zürich B 1.21 a Marc Lins B 1.21 b,c Roland Wehinger Bauteile und Bauelemente B 2.1, 2.2 Matthias Kestel B 2.8 STEICO SE B 2.16 proHolz Polaris B 2.22 Finnforrest B 2.27 Bernd Borchardt B 2.31, 2.37  Matthias Kestel B 2.42 Ökoberatung G. Bertsch B 2.49 Binderholz GmbH B 2.54 Peter Cheret B 2.61 Architekten Hermann Kaufmann

Teil C S. 76 ARTEC Schutzfunktionen C 1.1 abcmedia – Fotolia C 1.2 nach MBO (2012) C 1.3 nach DIN 4102-2 und DIN EN 13 501-2 C 1.4 nach Deutsches Institut für Bautechnik: Bauregelliste – Bauregelliste A, Bauregelliste B und Liste C. Ausgabe 2015/2 C 1.5, 1.6 Technische Universität München C 1.7 nach EN 1995-1-2 C 1.9 Stefan Winter C 1.10 Dianna Snape C 1.11 Emma Cross photographer C 1.16 a aus: Zeumer, Martin; El khouli, Sebastian; John, Viola: Nachhaltig konstruieren. ­München 2014 C 1.17 Huber & Sohn GmbH & Co. KG, Bachmehring C 1.18 Midroc, Foto: Martin Johansson C 1.19 a Bosch C 1.19 b Hilti, Kaufering C 1.20 David Borland C 1.21, 1.22  Stefan Winter C 1.23 Christian Schittich C 1.24 Stefan Winter C 1.25 Holzforschung Austria /Grüll C 1.26 Stein, René; Schneider, Patricia; Kleinhenz, Miriam u. a.: Fassadenelemente für Hybridbauweisen – Vorgefertigte, integrale Fassadenelemente in Holzbauweise zur Anwendung im Neubau hybrider Stahlbetonhochbauwerke (unveröffentlicht). Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion, Lehrstuhl für energieeffizientes und nachhaltiges Planen und Bauen & Lehrstuhl für Massivbau. Technische Universität München 2016 C 1.27 Thomas Madlener Sommerlicher Wärmeschutz – eine Planungsfrage C 2.1 – 2.3 aus: Ferk, Heinz; Rüdisser, Daniel u. a., proholz Austria (Hrsg.): Sommerlicher Wärmeschutz im Klimawandel – Einfluss der Bau­ weise und weitere Faktoren. In: att.zuschnitt. Wien 2016 C 2.4 –2.10 Daniel Rüdisser  Schichtenaufbau der Gebäudehülle C 3.1 Bruno Klomfar C 3.2 Maren Kohaus, nach: Informationsdienst Holz und dataholz.eu C 3.3 – 3.5 Maren Kohaus C 3.6 Maren Kohaus, nach: Winter, Stefan; Merk, Michael: Verbundforschungsprojekte Holzbau der Zukunft – Teilprojekt TP 02 – Brand-

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sicherheit im mehrgeschossigen Holzbau. Technische Universität München, Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion. München 2009 C 3.7 Huber & Sohn GmbH & Co. KG, ­Bachmehring C 3.8 nach: Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise (MHolzBauRL), Oktober 2020 C 3.9 Foto: Claudia Fuchs, Grafik: Maren Kohaus C 3.10 Foto: Michael Meuter, Grafik: Maren Kohaus C 3.11 Foto: Bernd Borchardt, Grafik: Maren Kohaus C 3.12 a–c Maren Kohaus C 3.13 a, b Maren Kohaus C 3.14 a, b Maren Kohaus C 3.15 b Architekten Hermann Kaufmann C 3.16 a Maren Kohaus, in Anlehnung an DIN 68 800-2, A 7; nach: Merk, Michael u. a.: Erarbeitung weiterführender Konstruktionsregeln /-details für mehr­geschossige Gebäude in Holzbauweise der Gebäudeklasse 4. Stuttgart 2014 C 3.16 b Maren Kohaus, in Anlehnung an DIN 68 800-2, A 4; nach: Merk, Michael u. a.: Erarbeitung weiterführender Konstruktionsregeln /-details für mehr­geschossige Gebäude in Holzbauweise der Gebäudeklasse 4. Stuttgart 2014 C 3.16 c Maren Kohaus C 3.17 a Maren Kohaus, in Anlehnung an DIN 68 800-2, A 5; nach: Merk, Michael u. a.: Erarbeitung weiterführender Konstruktionsregeln /-details für mehr­geschossige Gebäude in Holzbauweise der Gebäudeklasse 4. Stuttgart 2014 C 3.17 b Maren Kohaus, in Anlehnung an DIN 68 800-2, A 2; nach: Merk, Michael u. a.: Erarbeitung weiterführender Konstruktionsregeln /-details für mehr­geschossige Gebäude in Holzbauweise der Gebäudeklasse 4. Stuttgart 2014 C 3.17 c Maren Kohaus C 3.18 Maren Kohaus C 3.19 a–c Maren Kohaus C 3.20 Bernd Borchardt C 3.21 Maren Kohaus C 3.22 Maren Kohaus, nach DIN 68 800 bzw. ­dataholz.eu C 3.24–3.30  Maren Kohaus C 3.31 a–c nach dataholz.eu C 3.32 Maren Kohaus C 3.33 a paul ott photografiert C 3.33 b–d nach dataholz.eu C 3.34 a–d RADON photography / Norman Radon C 3.35 a N11 Architekten GmbH C 3.35 b Maren Kohaus C 3.36 a Patrick Sun C 3.36 b Maren Kohaus C 3.37 a Jürgen Pollak C 3.37 b Maren Kohaus C 3.38 b Lanz, Schels, Pk Odessa C 3.38 c Maren Kohaus C 3.38 d Tilmann Jarmer C 3.38 e Maren Kohaus Schichtenaufbau von Innenbauteilen C 4.1 Ed White Photographics C 4.8 Köhnke, Ernst Ulrich: Schallschutztechnische Ausführungsfehler an Holzdecken, Beitrag zum 4. HolzBauSpezial: Akustik und Brandschutz im Holz- und Innenausbau (ISB 2013) Bad Wörishofen 2013 C 4.11 Guiseppe Micciché Gebäudetechnik – Besonderheiten im Holzbau C 5.1 Kiefer Holzbau GmbH & Co. KG, Stockach C 5.2 b_solution b_box © binderholz C 5.3 Manfred Mühe C 5.6 Informationsdienst Holz, Düsseldorf C 5.7 Eisedicht, Dörentrup C 5.10 Kaiser GmbH & Co. KG, Schalksmühle

C 5.11 C 5.12 C 5.21 C 5.22 C 5.23 C 5.24

Holzforschung Austria Informationsdienst Holz, Düsseldorf Hilti DEUTSCHE ROCKWOOL Stefan Winter Ernst Macho

Teil D S. 144

courtesy of University of British Columbia

Planung D 1.1 TU München Professur für Entwerfen und Holzbau D 1.2 Geier, Sonja; Keikut, Frank; Stieglmeier, Manfred: Buch 3 – Teil A und B: Ausbildung. In: leanWOOD 2017. Final Report WoodWisdomNet Projekt leanWOOD. München, Luzern 2017 D 1.3 Geier, Sonja: leanWOOD. Planen und Kooperieren für den vorgefertigten Holzbau. Schlussdokumentation Schweiz. Luzern 2017 Online verfügbar unter: www.hslu.ch/de-ch/ hochschule-luzern/forschung/projekte/ detail/?pid=710 D 1.8 a Merz Kley Partner D 1.8 b Architekten Hermann Kaufmann D 1.8 c Kaufmann Bausysteme Digitalisierung im Holzbau D 2.1 Gumpp & Maier, Binswangen D 2.2 a, b SAAHA AS D 2.4 BIM Levels in Bew-Richards BIM Maturity Model (Mark Bew und Mervyn Richards 2008) D 2.5 TUM, eigene Darstellung, Professur Entwerfen und Holzbau (BIMwood, 2021) Produktion D 3.1 BDF/FingerHaus/Rolf Vennenbernd D 3.2, 3.3 Hans Hundegger AG D 3.5 a, b Eckhart Matthäus D 3.5 c, 3.6 WEINMANN Holzbausystemtechnik GmbH Vorfertigung D 4.1 Kaufmann Bausysteme D 4.2 Huber & Sohn GmbH & Co. KG D 4.3 b lattkearchitekten D 4.4 b Darko Todorovic / Cree D 4.5 b Ignacio Martinez D 4.7 RADON photography / Norman Radon D 4.9 thomasmayerarchive.de D 4.11 b Vielstädte Holzbau GmbH & Co. KG D 4.11 d Stefan Müller-Naumann D 4.11 f Architekten Hermann Kaufmann D 4.12 a Architekten Hermann Kaufmann D 4.13 Ignacio Martinez D 4.16 Kaufmann Bausysteme D 4.19 Siegfried Mäser Lösungen für die Gebäudemodernisierung und ­Bestandserweiterung D 5.1 lattkearchitekten D 5.2 Gumpp & Maier, Binswangen D 5.4 Bruno Klomfar D 5.5 Dominik Reipka D 5.6 Martin Lukas Kim D 5.11 a, b Jens Rötzsch D 5.11 c, d Jan Bitter D 5.12 Alexander Gempeler, Bern D 5.19 Eckhart Matthäus / lattkearchitekten

Teil E S. 182

Mikko Auerniitty

Anschlüsse im Detail S. 185 Gataric Fotografie S. 186 Hanspeter Schiess S. 187 Seraina Wirz S. 188 Jan Bitter S. 189 Bruno Klomfar Projektbeispiele S. 190 KK Law; naturally:wood S. 191 courtesy of Seagate Structures. Photographer: Pollux Chung S. 192 Steven Errico S. 193 links , Mitte Neil Taberner S. 193 rechts Steven Errico S. 194 –197 Bernd Borchardt S. 198, 200 links Patrick Degerman S. 200 rechts, 201 �ke E:son Lindman S. 202, 203 Jonas Westling S. 204 oben Michael Meuter S. 204 unten Jakob Schoof S. 205 Giuseppe Micciché S. 206, 207 oben pool Architekten S. 207 unten Giuseppe Micciché S. 208, 209, 211 Mikko Auerniitty S. 212 –214 Sebastian Schels S. 215 Deppisch Architekten S. 216 Jacob Kanzleiter S. 218 Lukas Vallentin S. 220 oben Eva Schönbrunner S. 220 unten, 221, 222 Stefan Müller-Naumann S. 224–227 Roger Frei, Zürich S. 228 oben, 229 lattkearchitekten S. 228 unten Eckhart Matthäus S. 230 Guido Koeninger, Firma Keim­ farben S. 232 –236 Gataric Fotografie S. 237–239 KAMPA GmbH S. 240, 241, 244 Bruno Klomfar S. 243 links, Mitte Thomas Giradelli S. 243 rechts Darko Todorovic S. 246 –249 Christian Flatscher S. 250, 251, 253 Ed White Photographics S. 252 oben Photography by MAG (Michael Green Architecture, Vancouver) S. 252 unten Courtesy of Forestry Innovation ­Investment S. 254, 256, 257 photo.Abbadie.Herve S. 258, 259, 260 unten, 261 oben Hanspeter Schiess S. 261 unten Cukrowicz Nachbaur Architekten S. 262, 265 –267 Carolin Hirschfeld S. 263, 264 Stefan Müller-Naumann S. 268, 270 thomasmayerarchive.de S. 271 RADON photography / Norman Radon S. 272, 273 unten, 274   Lignotrend, Weilheim-Bannholz /Fotografie Uwe Röder, ­Bischweier S. 273 oben Antoine MERCUSOT S. 276, 277, 279 Walter Ebenhofer S. 278 Fink Thurnher Architekten S. 280, 283 Jan Bitter S. 281 Thomas Ebert S. 282 links Götz Wrage S. 282 rechts Kaufmann Bausysteme S. 284–287 Rasmus Norlander S. 288 –293 Seraina Wirz S. 294, 295 links, 296 unten, 297  Sindre Ellingsen S. 296 oben Helen & Hard Architects S. 296 Mitte Moelven Limtre AS

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Projektbeteiligte Studierendenwohnheim in Vancouver (CA) Architektur: Acton Ostry Architects, Vancouver Russell Acton, Mark Ostry, Matthew Wood (Projektleiter) Projektteam: Rafael Santa Ana, Andrew Weyrauch, ­Gjergj Hondro, Nebojsa Slijepcevic, Nathaniel ­Straathof, Warren Schmidt Tragwerksplanung: Fast + Epp, Vancouver Beratung Holzbau: Hermann Kaufmann, Christoph D ­ ünser Wohn- und Geschäftshaus in Berlin (DE) Architektur: Kaden Klingbeil Architekten, Berlin Projektteam: Tom Kaden (Entwurf), Tom Klingbeil, Kora Johanns, Malte Reimer, Fabio Verber Tragwerksplanung Holzbau: Pirmin Jung, Rain Kulturzentrum und Hotel in Skellefteå (SE) Architektur: White Arkitekter, Stockholm Robert Schmitz, Oskar Norelius Projektteam: Maria Orvesten, Patrik Buchinger (Projektleiter) Tragwerksplanung: TK Botnia, Burträsk Greger Lindgren (Projektleiter) Fassadenbau: KG Constructions Group, Vilnius

Wohnhäuser in Zürich (CH) Architektur: Rolf Mühlethaler, Bern Projektteam: Thomas Moser (Projektleiter), Chantal ­Amberg, Julia Grommas, Marion Heinzmann, Sandra Stein, Jonas von Wartburg, Simon Wiederkehr Tragwerksplanung Massivbau: Ingenta Ingenieure + ­Planer, Bern Tragwerksplanung Holzbau: Indermühle Bauingenieure, Thun Verwaltungsgebäude in Aalen (DE) Systementwicklung / Entwurf: Florian Nagler Architekten, München Ausführung: Kampa, Aalen; Josef Haas, Johann Wellner Tragwerksplanung, Brandschutzplanung und Bauphysik: bauart Konstruktions GmbH, Lauterbach Bürogebäude in Vandans (AT) Architektur: Architekten Hermann Kaufmann, Schwarzach Projektteam: Christoph Dünser, Stefan Hiebeler, Thomas Fußenegger, Michael Laubender, Guillaume Weiss, AnnKatrin Popp, Benjamin Baumgartl Tragwerksplanung: merz kley partner, Dornbirn

Wohn- und Geschäftshaus in Zürich (CH) Architektur: pool Architekten, Zürich Mathias Heinz, David Leuthold Projektteam: Andreas Wipf, Jves Lauper Tragwerksplanung: Henauer Gugler, Zürich Tragwerksplanung Holzbau: SJB.Kempter.Fitze, Herisau

Bürogebäude in St. Johann in Tirol (AT) Architektur: architekturwerkstatt, Breitenbach am Inn Projektteam: Bruno Moser, Florian Schmid, Thomas Schiegl Tragwerksplanung: dibral, Alfred R. Brunnsteiner, Natters Holzbau: Holzbau Saurer, Höfen

Wohnanlage in Jyväskylä (FI) Architektur: OOPEAA, Helsinki /Seinäjoki Anssi Lassila (Projektleiter) Projektteam: Jussi-Pekka Vesala, Lida Hedberg, Juha Pakkala Tragwerksplanung Holzbau: SWECO, Helsinki Heikki Löytty, Lauri Lepikonmäki

Forschungs- und Bürogebäude in Prince George (CA) Architektur: Michael Green Architecture, Vancouver Projektteam: Michael Green (Projektleiter), Mingyuk Chen, Carla Smith, Seng Tsoi Designteam: Kristalee Berger, Alfonso Bonilla, Jordan van Dijk, Guadalupe Font, Adrienne Gibbs, Jacqueline Green, Asher deGroot, Soo Han, Kristen Jamieson, Vuk Krcmar-Grkavac, Alexander Kobald, Sindhu Mahadevan, Maria Mora Tragwerksplanung: Equilibrium Consulting, Vancouver

Wohnanlage in Ansbach (DE) Architektur: Deppisch Architekten, Freising Michael Deppisch Projektteam: Johannes Dantele, Simon Huber, Christian Klessinger, Andreas Kopp Tragwerksplanung: Planungsgesellschaft Dittrich, M ­ ünchen Haustechnik: Ingenieurbüro Vogt, Freising Wohnanlage in München (DE) Architektur: ARGE ArchitekturWerkstatt Vallentin, ­München und ­Johannes Kaufmann Architektur, ­Dornbirn / Wien Projektteam: Gernot Vallentin, Rena Vallentin, Margarita Lemoni, Moritz-Julius Pascher, Dania Soppelsa Tragwerksplanung: Reiser Tragwerksplanung, München Wohnbebauung in München (DE) Architektur: Florian Nagler Architekten, München Projektteam: Tobias Pretscher, Patrick Fromme, Benedikt Rauh, Laura Kwanka Holzbau: Huber + Sohn, Bachmehring Tragwerksplanung Holzbau: Franz Mitter-Mang, Waldkraiburg Tragwerksplanung Massivbau: r.plan Büro für Bauplanung, Chemnitz Dachaufstockung in Zürich (CH) Architektur: spillmann echsle architekten, Zürich Projektteam: Frank Keikut (Projektleiter), Annette ­Spillmann, Harald Echsle, Tiago Matthes, Guillaume Chapallaz, Simone Retter Tragwerksplanung: Haag + Partner, Küsnacht Holzbau: Timbatec Holzbauingenieure Schweiz, Zürich Wohngebäudesanierung in Augsburg (DE) Architektur: lattkearchitekten, Augsburg Frank Lattke Projektteam: Markus Hölzl, Esther Strahl Tragwerksplanung: bauart Konstruktions GmbH, M ­ ünchen

Verwaltungsgebäude in Clermont-Ferrand (FR) Architektur: Bruno Mader, Paris Projektteam: M. Guzy, C. Grispello, E. Ranalletti, ­ A. Veyssier, A. Bertrand, J. Varela Bauleitung: Atelier 4 Architekten, Clermont-Ferrand Tragwerksplanung Holzbau: Sylva Conseil, ClermontFerrand Tragwerksplanung Massivbau: Sibat, Paris Gemeindezentrum in St. Gerold (AT) Architektur: Cukrowicz Nachbaur Architekten, Bregenz Andreas Cukrowicz, Anton Nachbaur-Sturm Projektteam: Stefan Abbrederis (Projektleiter), Michael Abt, Christian Schmölz Tragwerksplanung: M+G Ingenieure, Feldkirch Gymnasium in Diedorf (DE) Architektur: ARGE Diedorf – Architekten Hermann ­Kaufmann, Schwarzach; Florian Nagler Architekten, München Projektleitung: Claudia Greußing, Stefan Lambertz Tragwerksplanung: merz kley partner, Dornbirn Europäische Schule in Frankfurt am Main (DE) Architektur: NKBAK, Frankfurt am Main Nicole Kerstin Berganski, Andreas Krawczyk Projektteam: Simon Bielmeier, Larissa Heller Tragwerksplanung: Bollinger + Grohmann, Frankfurt am Main; merz kley partner, Dornbirn Schulkomplex in Limeil-Brévannes, (FR) Architektur: Agence R2K, Grenoble Véronique Klimine, Olavi Koponen Tragwerksplanung Holzbau: Holzbau Amann, Weilheim Tragwerksplanung Massivbau: Gaujard Technologie, ­Avignon

Agrarbildungszentrum in ­Altmünster (AT) Architektur: Fink Thurnher, Bregenz Projektteam: Josef Fink, Markus Thurnher, Sabine Leins, Carmen Schrötter-Lenzi Tragwerksplanung Holzbau: merz kley partner, Dornbirn Tragwerksplanung Massivbau: Mader & Flatz, Bregenz Studierendenwohnheim in Hamburg (DE) Architektur: Sauerbruch Hutton, Berlin Projektteam: Louisa Hutton, Matthias Sauerbruch, Juan Lucas Young, Jürgen Bartenschlag, Sibylle Bornefeld, Bettina Magistretti Tragwerksplanung Holzbau: merz kley partner, Dornbirn Tragwerksplanung Massivbau: Wetzel & von Seht, Hamburg Holzbau: Kaufmann Bausysteme, Reuthe Bürohaus in Alpnach (CH) Architektur: SEILERLINHART Architekten, Luzern Projektteam: Raphael Wiprächtiger (Projektleiter) Tragwerksplanung: ZEO Ingenieurbüro, Alpnach Holzbau: Küng Holzbau, Alpnach Landwirtschaftliches Zentrum in Salez (CH) Architekten: Andy Senn Architekt, St. Gallen Projektteam: Remo Wirth (Projektleiter), Antje Wanner, Thomas Gerber, Anike Müller, Marlise Kuratli, Tobias Müller Tragwerksplanung: merz kley partner, Altenrhein Bauphysik / Energieplanung: Lenum, Vaduz Bankzentrale in Stavanger (NO) Architektur: Helen & Hard, Stavanger; SAAHA, Oslo Tragwerksplanung: Création Holz, H ­ erisau; Degree of Freedom, Oslo Holzbau: Moelven Limtre, Moelv; Hess Timber, Kleinheubach; Pollmeier, Creuzburg

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Sachwortregister  A Acetylierung /acetyliertes Holz  ∫ 90 Anisotropie  ∫ 42, 50 Anschlüsse  ∫ 184ff. Antike  ∫ 8 Auflager  ∫ 67ff., 74, 114 Aufstockung  ∫ 174 Aussteifung  ∫ 51f. B Balkendecke  ∫ 64f., 128 Bauelemente  ∫ 44ff., 56ff., 72ff. Bauprodukte  ∫ 33, 35, 85 Bauproduktenverordnung  ∫ 18 Bauprozess  ∫ 163, 171 Baustoffklassen  ∫ 79 Bauteam  ∫ 151 Bauteilanschlüsse  ∫ 184ff. Bauteile  ∫ 56ff., 108, 114, 122ff., 126ff. Bauteilschichten  ∫ 98, 106, 130, 134 Bauweisen im Vergleich  ∫ 30, 49, 54, 162 Behaglichkeit  ∫ 32f. Bestandserweiterung  ∫ 172ff. BIM  ∫ 155f. Bodenaufbau  ∫ 128ff. Brandschutz  ∫ 78ff., 107f., 126   - Anstriche  ∫ 84   - konstruktiver  ∫ 84 Brandschutzplanung  ∫ 81ff. Brandverhalten  ∫ 80f. Brettsperrholzdecke  ∫ 68, 128, 187, 188 Brettsperrholzwand  ∫ 60, 187, 188 Brettstapeldecke  ∫ 63, 185, 186 Brettstapelwand  ∫ 57 C CO2-Äquivalent  ∫ 25 CO2-Effizienz  ∫ 27 D Dämmebene  ∫ 99ff. Dachkonstruktionen  ∫ 103, 110ff.   - Flachdach  ∫ 111   - geneigte Dächer  ∫ 113   - Installationen  ∫ 139f. Dampfbremse  ∫ 105f. Datenmodelle  ∫ 156f.   - semantisches  ∫ 155 Decken  ∫ 75, 127ff.   - Installationen  ∫ 138 Deckenelemente  ∫ 73 Digitalisierung  ∫ 154ff.   - CAM  ∫ 151 E Einfach Bauen  ∫ 118f. Entkoppelung  ∫ 134 F Fachwerkbau  ∫ 9 Fassade / Außenwand  ∫ 91, 99ff., 102f., 108ff., 178ff. Fertigung  ∫ 42f., 159f., 171 Fertigungsmethoden  ∫ 166 Festigkeit  ∫ 50, 54 Feuchteeintrag  ∫ 87 Feuchteschutz  ∫ 85ff. Feuchträume  ∫ 142 ff. Feuerwiderstandsklassen  ∫ 79 Formaldehyd  ∫ 34ff. Fügen  ∫ 113ff., 133ff. Fugen  ∫ 134f. Funktionsschichten  ∫ 99ff. Furnierschichtholzdecke  ∫ 69 Furnierschichtholzwand  ∫ 61 G Gebäudehülle   - Anforderungen  ∫ 98f.

  - Brandschutz  ∫ 102, 107f.   - Dämmung  ∫ 99ff.   - Installationen  ∫ 137f.   - Sanierung  ∫ 178ff.   - Schallschutz  ∫ 106f.   - Schichtenaufbau  ∫ 98ff.   - Vorfertigung  ∫ 117f.   - Winddichtheit  ∫ 103   - Witterungsschutz  ∫ 101f. Gebäudeklassen  ∫ 79 Gebäudemodernisierung  ∫ 172ff. Gebäudetechnik  ∫ 136ff.   - Planung  ∫ 136   - Sanierung  ∫ 181 Geschossdecke  ∫ 114f., 127ff. Global Warming Potential (GWP)  ∫ 24ff. H Handwerk  ∫ 166 Handwerkstradition  ∫ 8f. Haustechnik  ∫ 136ff. Holz   - Brandverhalten  ∫ 18   - C-Gehalt, CO2  ∫ 18, 24, 27, 30   - Rohdichte  ∫ 18   - Skelettbau  ∫ 9   - Ständerbau  ∫ 9f.   - Treibhausgaspotenzial  ∫ 18, 24   - Wärmeleitfähigkeit  ∫ 18 Holz-Beton-Verbunddecke (HBV-Decke)   ∫ 70f., 128, 189 Holzarten  ∫ 18 Holzbau   - Ausschreibung  ∫ 151   - Digitalisierung  ∫ 154ff.   - Geschichte  ∫ 8ff., 14ff.   - Planung / Planungsprozess ∫ 146ff., 153, 156   - Produktionskette  ∫ 158ff.   - Thermische Aktivierung  ∫ 143   - Tragwerk  ∫ 42ff., 48   - Vergabemodelle  ∫ 148 Holzbau im Vergleich  ∫ 29f., 49, 54 Holzbauelemente  ∫ 72 Holzbauunternehmen  ∫ 151, 158ff. Holznutzung  ∫ 15f. Holzschutz  ∫ 89ff. Holztafelbau  ∫ 43f., 58f., 72, 109, 185, 186 Holzwerkstoffe  ∫ 18ff., 37, 159 Holzwirtschaft  ∫ 15ff. Hybridbauweise  ∫ 45ff., 70, 168ff., 192 I Innenbauteile  ∫ 126ff. Innenwände  ∫ 133 Installationen  ∫ 137ff., 140 K Kaskadennutzung  ∫ 29 Kastendecke  ∫ 66f., 128 Kohlenstoff-Fußabdruck  ∫ 24, 29ff., 31 Kohlenstoffspeicher  ∫ 25, 27, 29ff., 31 Kühlung  ∫ 97 L Laubholz  ∫ 17, 18ff., 53f. Lebenszyklusanalyse  ∫ 24ff. Luftdichtheitsebene  ∫ 104f. M Massivholzbau  ∫ 43, 108, 138, 143 Materialkombinationen  ∫ 45ff. Mehrgeschossiger Holzbau   - Entwicklung  ∫ 8   - Höhenentwicklung  ∫ 10f.   - Konstruktion  ∫ 50 Mittelalter  ∫ 8 Moderne  ∫ 10

O Ökobilanz  ∫ 24, 29 P Planungsprozess  ∫ 146ff., 153, 155 Pfostenbau  ∫ 9 Polyfunktionalität  ∫ 99, 113 Primärenergie  ∫ 28 Prinz-Eugen-Park  ∫ 13, 28, 216ff. Produktion  ∫ 158ff. R Raumklima  ∫ 32ff., 108f. Raumluftemissionen  ∫ 33 Raumluftqualität  ∫ 32ff., 35f. Raummodule  ∫ 164ff., 169f., 188 Raummodulbauweise  ∫ 169f. Ressource Holz  ∫ 14 Robustheit  ∫ 119 Rohstoffindustrie  ∫ 158 Rückbau  ∫ 28, 121, 157 S Sanierung   - Außenwand  ∫ 180   - Baurecht  ∫ 178   - Brandschutz  ∫ 178, 180   - Fassade  ∫ 178   - Gebäudehülle  ∫ 178ff.   - Gebäudetechnik  ∫ 181 Schallschutz  ∫ 88f., 106f., 126, 134 Schichtenaufbau  ∫ 170f.   - Funktionsschichten  ∫ 100   - Gebäudehülle  ∫ 98ff.   - Innenbauteile  ∫ 126ff. Schachttypen  ∫ 140f. Schutzfunktionen  ∫ 78ff., 98f. Senkenleistung  ∫ 25 Skelettbau  ∫ 9 Skelettkonstruktion  ∫ 186, 189 Sonnenschutz  ∫ 96f. Speicherwirksame Masse  ∫ 95 Sprinkler  ∫ 84 Stab  ∫ 43ff., 164f. Ständerbau  ∫ 9f. Substitution  ∫ 25f., 31 T Tafelbauwand  ∫ ∫ 43f., 58f., 72, 109, 185, 186 Tauwasser  ∫ 86f. Totalunternehmer  ∫ 151 Träger  ∫ 62 Tragwerk  ∫ 42ff., 48 Treibhausgaspotenzial (GWP)  ∫ 18, 24, 30 TVOC  ∫ 32f., 35, 38 U Umweltproduktdeklaration  ∫ 24 Urbaner Holzbau  ∫ 12 V VOC  ∫ 33f., 36f. Volatile Stoffe  ∫ 32 Vollholzprodukte  ∫ 18ff., 159 Vorfertigung  ∫ 117f., 162ff., 167ff. W Wald  ∫ 14ff. Wandelemente  ∫ 72, 132 Wärmeeindringkoeffizient  ∫ 33 Wärmeschutz  ∫ 92f.   - Beschattung  ∫ 96   - Solarer Eintrag  ∫ 96   - sommerlicher  ∫ 93, 94ff.   - Wärmeabfuhr  ∫ 97   - winterlicher  ∫ 92 Winddichtheit  ∫ 103

Autoren und Verlag danken den folgenden Institutionen für die Förderung der Publikation:

www.stmelf.bayern.de

www.zimmerer-bayern.com

www. proholz.at