Holzbau mit System: Tragkonstruktion und Schichtaufbau der Bauteile 9783764383008

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Holzbau mit System

Josef Kolb

Holzbau mit System Tragkonstruktion und Schichtaufbau der Bauteile

Herausgegeben von: Lignum - Holzwirtschaft Schweiz, ZOrich DGfH - Deutsche Gesellschaft fur Holzforschung, MOnchen

Birkhauser Basel · Boston· Berlin

Vorwort

Der Systemgedanke bestimmt die Struktur von Holzbauten. Bis Mitte der neunziger Jahre war es noch hinreichend, die traditionellen Systeme wie Blockbau, Fachwerkbau und Standerbau zu kennen und sich mit den damals neuzeitlichen Systemen wie Rahmenbau und Skelettbau auseinander zu setzen . Inzwischen hat sich die Situation vollstandiq verandert: Die Bauten sind deutlich hoher und auch grosser geworden. Neue Tragsysteme sind dazugekommen . Nicht mehr allein die Systeme fur Tragwerke sind von Belang, sondern auch die Gebaudehulle ist infolge von Systernlosunqen zum geschlossenen, jedoch auf das Tragwerk abgestimmten Funktionstraqer geworden. Entsprechendes gilt fur Geschossdecken und Wande.

DGfH und Lignum . Geduldig und genau hat das Team des Verlags Birkhauser die Herstellung begleitet. Ich danke dem Fachbeirat fur fachliche Kritik und StOtzung, Ueli Rhiner fur die Buchgestaltung und Charles von BOren fur die publizistische Begleitung . Dank der UnterstOtzung durch holz21 , dem Forderproqrarnm des Bundesamtes fur Umwelt BAFU und den Fonds zur Forderung der Wald - und Holzforschung ist dieses Buch Oberhaupt erst zustande gekommen. Wertvolle Forderunq hat es zudem von der Lignum (Holzwirtschaft Schweiz), der Deutschen Gesellschaft fur Holzforschung (DGfH) und von Firmen der Zulieferindustrie fur den Holzbau erfahren. Uttwil, Schweiz 2007

FOr ein erfolgreiches Holzbauwerk ist der Entwurf massgeblich. Unter dem Begriff «Entwurf» sind das architektonische Konzept, die rauml iche Gestaltung und techn ische Massnahmen zu verstehen . Eine wesentliche Rolle spielt die frOhzeitige Wahl des Tragsystems mit den damit verbundenen konzeptionellen und konstru ktiven Oberlegungen zum Brand- und Schallschutz. Gleichzeitig sind die Systeme fur Warmedammung, Luftdichtung und Feuchteschutz, die BedOrfnisse der Haustechnik, die Massnahmen fur Dauerhaftigkeit, Unterhalt und Betrieb eines Gebaudes bis hin zu seinem spateren ROckbau zu berOcksichtigen. FOr Bauschaffende ist es entscheidend, die aus dem Auftrag sich ergebenden AnsprOche mit den Moqlichkeiten und Grenzen der technischen Konzepte so zu verbinden, dass sich ein Oberzeugendes Ganzes entwickelt. Das vorliegende Buch «Holzbau mit System» fordert und stutzt derartige konzeptionelle und planerische Arbeiten. Das Detail muss immer Teil des Ganzen sein, und das Ganze wird nur dann perfekt, wenn aile Details stimmen. Ich danke fur UnterstOtzung und Ermutigung meinen Mitarbeitern Stefan Schuppisser, Rico Kaufmann, Jakob Studhalter, Urs Tappol et und Stefan Rusch, die als auf den Holzbau spezialisierte Ingenieure, Konstrukteure und Planer bei Text, Konstru ktion und Zeichnung intensiv mitwirkten. FOr die Durchsicht von Manuskripten und fur Hinweise zu technischen Fragen danke ich den Holzfachleuten Christoph Fuhrmann, Bernhard Furrer, Hanspeter Kolb, Kla us Richter und Reinhard Wiederkehr; den Bauphysik- und Schallschutzspezialisten Markus Zumoberhaus, Karl Menti, Georg Stupp und Heinz Weber sowie den Fachleuten von

Josef Kolb

a Grundlagen

Holzbausysteme

Material bezogen

Tragstruktur, Baustruktur, Konstruktion

b1 b1 10 b1 20 b130

Systemubersicht 38 Die Bausysteme des Holzbaus 38 Wande, Decken, Dacher 40 Wahl eines Bausystems 41

Okologie, nachhaltiges Bauen 18 Holz- ein Baustoff mit okoloqischen VorzOgen 18 Kreislauf und Verarbeitungskette des Holzes 18

b2 b210 b220 b230 b240

Fertigungsprozesse 42 Fertigungsprozesse, bezogen auf die Bausysteme 42 Bauprinzipien 44 Fertigungsstufen, bezogen auf die Bauteile 46 Bauen mit Elementen 47

Entwurf und Konstruktion 22 Entwurf und Konstruktion 22 Planung 25 Prozessablauf 27 Oualitatssicherunq 28

b3 b310 b320

Blockbau 50 Aligemeines 50 Weiterentwicklung 51

b4 b410 b420 b430

Fachwerkbau 54 Tradition und Gegenwart 54 Konstruktionsteile 56 Setzmasse 57

b5 b5 10 b5 20

Balloon-Frame, Platform-Frame 60 Zwei Grundtypen 60 Standerbau heute 61

b6 b6 10 b6 20 b6 30 b6 40 b6 50 b6 60

Rahmenbau62 Aligemeines 62 Konstruktionsteile 64 Setzmasse 65 Baustruktur und Wandaufbau 66 Statik 78 Tragkonstruktion 82

b7 b7 10 b7 20 b7 30 b7 40 b7 50 b7 60

Skelettbau 86 Aligemeines 86 Konstruktionsteile 88 Baustruktur 90 Skelettbauarten 94 Statik 106 Tragwerk und Gebaudehulle 108

a1 a1 10 a120 a130 a140

Holz - Naturbaustoff mit Potential 10 Der Fortschritt wurzelt in der Tradition 10 Holzbau 13 Fassade 15 Ausbau 17

a2 a210 a220 a3 a310 a320 a330 a340 a4 a410 a420 a430

Material 32 Holzarten 32 Eigenschaften von Holz 33 Sortierbestimmungen 34

c Gebaudehiille, Wande, Decken Funktionen, Schichtaufbau, Konstruktion b8 b810 b820 b830

Massivholzbau 112 Allgemeines 112 Vollquerschnitte 114 Zusammengesetzte Querschnitte 128

b9 b910 b920 b930 b940 b950 b960 b970 b980

Dachtragkonstruktion 136 Aligemeines 136 Obersicht Tragsysteme 140 Sparrendach 142 pfettendach 146 Traditionelle DachstOhle 150 Dachbinder, Sparrenbinder 152 Bindersysteme Prirnar- und Sekundartragwerk 154 Statik, Tragkonstruktion 156

b10 bl010 bl020 bl030 bl040 bl050 bl060 bl070 bl080 bl090

Deckentragkonstruktion 158 Aligemeines, SystemObersicht 158 Statik, Tragkonstruktion 160 AusfOhrungsdetails 164 Materialtechnische Anforderungen 170 Balkendecken 172 Rippen- und Hohlkastendecken 174 Massivholzdecken: Vollholzdecken 176 Massivholzdecken: plattenformiqe, verleimte Decken 178 Holz-Beton-Verbunddecken 180

b11 bll 10 bll 20 bl1 30 bll 40 bll 50 bll 60 bl1 70 bll 80

Mehrgeschossiger Holzbau 182 Allgemeines 182 Entwurf und Konstruktion 184 Tragwerksplanung 185 Setzungsverhalten 194 Konstruktionsschnitte 198 Installationen 200 Herstellung 200 Montage 200

c1 cl 10 cl 20 cl 30 c140

Grundlagen, Funktionen und Aufgaben 202 Allgemeines 202 Gebaudehulle 204 Funktionen, Aufgaben und Leistungen 208 Baustandards 222

c2 c2 10 c220 c230

Anordnung und Aufbau 224 Aligemeines 224 Lage der Bauteilschichten 225 Bauteiluberqanqe 228

c3 c310 c320 c330

Aussenwande 234 Aussenwandsysteme 234 Aussere Bekleidungen 238 Innere Bekleidungen 244

c4 c410 c420

Geneigte Dacher 246 Nichtwarrneqedarnrnte geneigte Dacher 246 Warmegedammte geneigte Dacher 246

c5 c510 c520 c530 c540

Flachdach 254 Nichtwarrneqedammte Hachdacher 254 Warmegedammte Flachdacher 255 AusfOhrung warmeqedammte Hachdacher 260 Gefalle 261

c6 c610 c620 c630 c640

Gebaudetrennwande, Innenwande 262 Aufgaben 262 Schalldarnmunq von Trennwanden 263 NebenwegObertragungen 265 Konstruktionsvorschlaqe 266

c7 c7 10 c7 20 c730 c7 40

Geschossdecken 270 Aufgaben 270 Schalldamrnunq von Holzdecken 270 NebenwegObertragungen 275 Konstruktionsvorsch laqe 275

e Rahmenbedingungen

Anhang

Holzfeuchte, Holzschutz, Brandschutz

Zustandigkeiten, Hinweise

d1 d1 10 d1 20 d1 30

Holzfeuchte 286 Allgemeines 286 Anforderungen 286 Die richtige Einbau-Holzfeuchte 287

e1

Zitierte Literatur, Fachstellen 310

e2

Auskunfte, Herstellernachweise 312

e3 d2 d2 10 d220 d230 d240

Holzschutz 288 Gefahrdung 288 Baulich-konstruktiver Holzschutz 289 Oberflachenbehandlung und chemischer Holzschutz 291 Neue Entw icklungen fOr den Holzschutz 295

e310 e320 e330

Vorschriften, Normen, Merkblatter, Arbeitshilfsmittel 312 Schweiz 312 Deutschland 313 EN Baustoff- und Produktenormen 313

e4

Erganzende Literatur 313

d3 d3 10 d3 20 d330 d340

Brandschutz 298 Brandschutz in der Projektierung 298 Grundbegriffe 298 Anforderungen 301 Konstruktion 306

e5

Bildnachweis 314

e6

Vorgestellte Bauobjekte 315

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Grundlagen Material bezogen

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Holz - Naturbaustoff m it Potential

Bauen mit Holz heisst planen, gestalten und bauen mit einem Werkstoff aus der Natur, der stetig nachwachst. So eindrOcklich wie ein Baum seine weit ausladenden Aste traqt, 50 imposanter Ober die Jahre in die Hohe wachst. 50 leistunqsfahiq ist das Holz, das er uns liefert. Die Faszination, die vom Wald ausgeht, und der Respekt, den seine Baume gebieten, Obertragen sich auf das Material Holz. Kinder freuen sich Ober Holz. Sie spielen mit Bauklotzen, spOren die Warme, riechen die Natur, fOhlen seine Struktur und sehen die angenehmen Farben. Untersuchungen belegen, dass Ki nder von allen Baustoffen Holz am meisten schatzen. Welche Kriterien fOr diese Sympathien wirklich ausschlaggebend sind, ist kaum abschliessend zu beantworten. 1st es das Aussehen, der Geruch, sind es die Strukturen? 1st es die Oberflachentemperatur, oder ist es die Eigenschaft, die Feuchtigkeit anzupassen? Wohl aile diese Faktoren zusammen verleihen dem Holz seinen einmaligen Charakter und seine Aura. Architekten, Baumeister, Handwerker und ihre Auftraggeber, die Bauherrschaften, haben denn auch seit Jahrtausenden mit Holz gebaut und diesen Bau- und Werkstoff aus der Natur immer wieder neu genutzt, geformt und verandert. Mit Holz lasst sich fast alles realisieren, vom Mabel biszum Schiff, von der MOhie bis zum Haus. Es eroffnet einen unermesslichen Spielraum fur Gestaltung und Konstruktion und lasst auch ausgefallene Ideen Realitat werden. Kein Wunder, dass zahlreiche neue Bauformen dem Holz entstammen. Holz setzt Trends.

a1 10 Der Fortschritt wurzelt in der Tradition

Das Bauen und seine Technik beruhen auf Tradition und Erfahrung und hanqen von unterschiedlichen Bedingungen aboBauformen und Bauweisen sind durch Gewohnheiten, das Klima und durch kulturelle Eigenheiten bedingt; vor allem abersind sie von der VerfOgbarkeit von Baumaterialien, Werkzeugen und dem Stand der Bautechnik abhanqiq. Bis vor nicht allzu ferner Zeit wurde fast ganzlich mit den lokal verfOgbaren Materialien gebaut. Was mit heutigen Moqlichkeiten des Tranports gang und qabe ist - die weltweite VerfOgbarkeit fast aller Baumaterialien -, war noch vor al Bild Seite 9: Palais de l'Equilibre an der Schweizer Landesausstellung, Expo 02

al Walder und ihre Baume faszinieren durch ihre urtOm liche Kraft.

a2

rund hundert Jahren entweder nicht denkbar, nicht rnoqlich oder die kostspielige Ausnahme.

heute qepraqt. Sie fOhrte zu neuen Verarbeitungs- und Baumethoden (Eisen, Stahl, Beton, Kunststoffe), deren EinfOhrung durch Forschung, Entwicklung und Lehre zusatzlich qefordert wurde. Der preiswerte Transport neuer Materialien Ober weite Strecken wurde moqlich . Dies alles verdranqte weitgehend die herkornrnlichen Bauweisen. 1m gleichen Zeitraum verzeichneten die Stadte einen raschen Bevolkerunqszuwachs. Parallel dazu entwickelte sich rasch die Technisierung von Arbeitsplatzen und Haushalten, und es kamen neue und hohere AnsprOche an Wohnhygiene und Komfort auf.

Traditionelle bauerliche Bauformen oder die schlichten Zweckbauten von Gewerbetreibenden zeugen auch heute noch von diesen Tatsachen. So war es nahe liegend, in felsigen Gebieten den Naturstein vorzuziehen, in waldreichen Gegenden dagegen das Holz zu verwenden, in den baumlosen Ebenen den Lehm und im tropischen Urwald die rasch wachsenden, leichten Stamrne und Pflanzen, die sich fur Geflechte eignen . In den warmen tandem des Mittelmeergebietes Oberwiegt allgemein der Steinbau, im waldreichen Nord- und Mitteleuropa der Holzbau. 1m 19. Jahrhundert hat die Industrialisierung das Bauen stark beeinflusst und bis

1m 20. Jahrhundert war Holz besonders in den Krisenzeiten der spaten zwanziger und frO hen dreissiger Jahre und wahrend der

a2 Holz lasst Spielraumfur die Gestaltung und errnoqlichtso wegweisende Architektur. Wohnhaus in Stuttgart, D

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Holz - Naturbaustoff mit Potential

100% 90%

4 Turme

80%

3 Erfindung Brett c •ch :ho z

70% 60%

5 Grossraumflugze 9 «Spruce Goose))

1 Die Baumeister Gr",b~nmann

SO%

76kologie Technik Gestaltung

40% 30%

2 Holzbaustatik

20% 10% 0% 1700

1800

1900

2000

a3

beiden Weltkriege 191 4-1918 und 1939- 1945 gefragt. Die knappen Ressourcen legten es nahe, den heimischen und problemlos verfOgbaren Bau-Rohstoff zu verwenden . Zu Beg inn des 21. Jahrhunderts ist nun Holz zu jenem Baustoff geworden, der wahl die meisten fur die Baupraxis wirksamen Entwicklungen aufweist. Nach der Konsumwelle der fO nfziger bis achtziger Jahre folgte eine Zeit der Suche nach dem Wesentlichen . Der verlangsamte Verlauf der wirtschaftlichen Entwicklung fuhrte zu einer Reduzierung der Architektur und Konstruktion und oft zu minimalisierten tosunqen. Gleichzeitig stiegen die techn ischen AnsprOche deutlich. Energiesparendes und umweltschonendes Bauen 5011 gleichwohl hohe KomfortansprOche der Bewohner erfOlien. Minimale Losunqen fur maxima Ie AnsprOche waren und sind kunftig gefragt. Das sind die Grundsatze, die gegenwartig das Bauen mit Holz praqen und zu neuen Horizonten fOhren werden. Die neuzeitliche Holzbaukultur Heutiger Holzbau hat nichts mehrmit den historischen Bauweisen, mit dem Chalet von einstoder mit dem Bauen fur sozial einfachere Schichten zu tun. Auch beschrankt er sich nicht auf wohnhaua3 Verwendung von Holz und Entwicklung Holzbau ab 1700 [1, 2]

1 Weit gespannte BrOcken und Bauwerke aus Holz. konstru iert von den Baumeistern Grubenmann. 2 Tragwerke aus Holz werden mitt els Baustatik erfassbar. 3 Ab 1906: Entw icklung und Patentierung von verleimtem Holz (Hetzerbauweise, heutiger Begriff Brett schichtholz)

ser oder Hallenkonstruktionen. Neu ist, dass Holzbauten aufgrund komplexer technischer Entwicklungen und Konstruktionsweisen, aber auch dank eines besseren verstandnisses fur die eiqenstandige, zeitqemasse Architektur erfolgreich sind. Bauen mit Holz hat den Sprung vom reinen Handwerk zu rationellen Fertigungsprozessen in der Werkstatt, zur effizienten Industrialisierung mit Hilfe von Halbfabrikaten und zur prazisen und raschen Montage auf der Baustelle geschafft. Aus der traditionellen Zimmerei ist ein Betrieb geworden, der EDV-gesteuerte Planungsprozesse mit robotergesteuerten, prazisen Werkzeugen verbindet. Aus den ehemals handwerklich gefertigten Einzelteilen wurden Bauteile mit im Voraus bestimmten Anforderungen und definierter Oualitat, welche sich auf der Baustelle in kurzester Zeit und massgenau zum Ganzen fOgen lassen. Nicht zu unterschatzen ist dabei der Beitrag der Architekten . FOhrende Vertreter einer neuen Holzbaukultur haben zu einem unverkrampften Verhaltnis gegenOber dem Naturbaustoff beigetragen . FOr sie ist der Holzbau selbstverstandlich geworden , sie nutzen ihn erfolgreich fur Bauten, die heutigen Bedingungen entsprechen . Konkret bedeutet das, dass sich diese Architekten auf die Ausei4 Ais Beispiel: Funkturm aus Holz im Erdinger Moos, Oberbayern, D, 1932 bis 1983, Hohe lS0 Meter 5 «Spruce Goose», ein Grossraumflugzeug aus Holz, dessen FI Ogelspannweite von 97.5 Metern bis heute nicht Obertroffen w urde. 6 Anwendung verschiedenster Holzwerkstoff e als Platt e

7 Um 2000: Allgemeine EinfiOsse aus Okoloqie, Technik und Gestaltung fO hren nach einem Einbruch im zweiten Teil des 20. Jahrhunderts zur vermehrten Holzanwendung.

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a1 20 Holzbau

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nandersetzung mit dem Konventionellen der Baukunst einlassen, diese aber mit heutigen Moqlichkeiten umsetzen. So vereint eine neue Bauauffassung und eine neue Holzbaukultur die Konstruktion mit einer Gestaltung, die auf einfache und gleichzeitig eff iziente t osunqen abzielt und dem heutigen Bauen mit Holz zu neuen Dimensionen verhilft.

a4 Zeitgemasser Blockbau, Schulhaus und Mehrzweckanlage, SI. Peter, CH

Die wahrend der achtziger und neunziger Jahre durchqefuhrten Programme zur Forderunq von Holz und Holzbau zeigen Wirkung. Die breit angelegte und vernetzte Forschung und Entwicklung fOhrte zu markanten Fortschritten. Neue Werkstoffe auf der Basis von Holz, moderne Verbindungsmittel, rationelle Vera rbeitungsmethoden und effiziente Hebe- und Iransportqerate errnoqlichen neue Formen fOr das Bauen mit Holz. Dan k der Ausbildungsprogramme der Holzforderunq in zahlreichen europaischen Landern und den verlasslichen Hilfsmitteln in Form von Informations-, Planungs- und Berechn ungsgrundlagen fur Planer und Anwender stieg die Oualitat der Holzbauten deutlich. Koord inierte Aktivitaten der Holzwirtschaft in Bezug auf die Entw icklung brandsicherer Holzbauten fOhrten zudem zu einer veranderten Betrachtungsweise beim Erlass neuer Brandschutzvorschriften. Noch vor rund einem Jahrzehnt waren qrossere Holzbauten die Ausnahme. Heute erleben mehrgeschossige oder grossvolum ige Holzbauten auch in verdichteten, stadtischen Reg ionen einen stetigen Aufwartstrend. Beim Wohnbau ist Holz schon seit Jahrzehnten auf

as Moderne Fassadengestaltung, Universitatsklinikurn, TGbingen, D

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Holz - Naturbaustoff mit Potential

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a6 Tragwerksgestaltung mit Holz, 800tshaus in Minneapolis, USA

a7 NahtloseUbergangevon innen nach aussen. Wohnhaus in Stuttgart, D

a8 Forschung und Entwicklung von neuen Holzbauweisen, Tragverhalten, ETH ZOrich, CH(3)

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Erfolgskurs. 1m Bereich der Niedrigenergie- und Passivhauser ist die Holzbauweise richtungsweisend geworden. Moderne Wohnbauten sind technisch ausgereift und entsprechen durchaus jenem Wohnstandard, der kOnftig zu erwarten ist. Die technische Entwicklung des Holzbaues setzte sich auch beim mehrgeschossigen Bauen durch. Buro- und Verwaltungsbauten, Mehrfamilienhauser oder Schulen aus Holz sind ernsthafte AIternativen zu den bis anhin vorherrschenden Materialien geworden. Zahlreiche Realisierungen fOhren dies eindrOcklich vor Augen. Vier- bis sechsgeschossige Gebaude lassen sich nach standardisierten Vorschriften und Konzepten (qernass einem definierten Personen- und Sachwertschutz) in rationeller Holzbauweise ausfOhren . Neben den Anforderungen an den Brandschutz sind im mehrgeschossigen Bauen auch technische Aspekte wie Tragverhalten, Bauphysik, Schallschutz und Witterungsschutz zu berucksichtigen. Die nachfolgenden Kapitel enthalten dazu umfangreiche Informationen.

a1 30 Fassade a10

Anlage, Form und Grosse sind zusammen mit der Fassadengestaltung entscheidend fur den architektonischen Ausdruck eines Gebaudes, Die Fassade gibt dem Gebaude das Gesicht, ihrer Gestaltung sind kaum Grenzen gesetzt. Oft wurde zwischen der Tragkonstruktion und der Fassadenbekleidung ein Zusammenhang gesucht: Ein Holzbau sollte auch nach aussen hin mit Holz in Erscheinung treten. Dies ist heute uberholt. Holzbauten werden inzwischen auch mit anderen Material ien bekleidet. Umgekehrt kann ein Bau aus Backsteinen oder Beton eineFassade aus Holz erhalten. Zunehmend kommen Kombinationen zum Zuge, in denen tragende Bauteile eines Skelettbaus aus Stahl oder Stahlbeton und die raumbildenden Wande und die Gebaudehulle aus hoch dammenden Holzelementen bestehen . DerGrundsatz, dass eine kluge Konstruktion und Materialwahl einer architektonisch anspruchsvollen Gestaltung entgegenkommt, gilt nach wie vor. FOr Tragkonstruktionen wie auch fur raumbildende Elemente und fur die Gebaudehulle sollen jene Materialien zum Einsatz kommen, welche den grundlegenden Anforderungen am besten entsprechen . Die Fassade lasst sich weitgehend unabhanqiq von der Bauweise der Tragkonstruktion betrachten . Deshalb sind nachfolgend Tragstruka9 bis a1l Holz im Tragwerksbau, neuartig in Tragwerkstechnologie und Ausdruck

a9 Filigranes, gekrOmmtes Tragwerk, mit Glas vekleidet. Liindervertretung in Berlin, D

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a10 Holzgrossbau fur ein Schulqebaude in Mirecourt, F

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a11 Permanentes Dach von eindrucksvoller Grosse und Gestalt, erstellt fur die Expo 2000 in Hannover, D

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Holz - Naturbaustoff mit Potential

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tur und Baustruktur (Teil b) unabhanqiq vom Schichtaufbau der Gebaudehulle und den inneren Bauteilen (Teil c) behandelt. Auf diese Weise kann die ideale Synthese zwischen Tragwerk und HOlle gefunden werden . Die Aufgabe, ein optimales Tragwerk zu entwerfen und dieses Tragwerk mit einer optimalen HOlle (Aussenwande und Dach) zu ummanteln und in Kombination zu den innen liegenden Wanden und Decken zu stellen, wird damit erleichtert. Holz praqt seit Jahrhunderten das Aussere von Bauten, und alte Bauten zeigen die Haltbarkeit von Holzfassaden. In jOngster Zeit stehen Fassadenbekleidungen aus Holz bei Gestaltern und Bauherren wieder hoch im Kurs. Neuartige Bekleidugen treten visuell ganz anders in Erscheinung als die herkornrn lichen Schalungstypen. Unterschiedliche Holzarten, Oberflachenbearbeitungen und -behandlungen, Dimensionen und Querschnittsformen ermoqlichen eine grosse Gestaltungsvielfalt.

al S

a1 6 a12bis a16 Holz an der Fassade

a12 Industriebau in Triengen, CH a13 Altersheim in Glarus, CH a14 Wohnsiedlung in Arlesheim, CH a15 Produktionshalle in Bohlen, D a16Verwaltungsgebaude in Sursee, CH

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a140 Ausbau Neben Tragstruktur und Fassade ist der Ausbau als dritte Komponente zu betrachten . Der Ausbau wirkt sich massgebend auf das Wohlbefinden der Bewohner und Benutzer aus. Der Ausbau eines Gebaudes unterliegt Moden und Trends. Von schlichter, fast klinisch reiner Gestaltung uber kraftige Farben bis zum mehr rustikalen Ausbau ist alles moqlich . Beim Innenausbau bietet Holz noch mehr Freiheiten als bei der Fassadengestaltung, weil andere technische Voraussetzungen vorliegen. Zu den rnoq lichen Holzern fur die Aussenanwendung kommen jene Holzarten dazu, welche sich speziell fur den Ausbau eignen. Zusatzlich bieten eine Vielzahl von Holzwerkstoffen spezielle Effekte und Oberflachen . Mit den verschiedenen Holzarten verfOgen Architekten, Innenarchitekten und Schreiner uber eineeinzigartige Palette von Farben, Strukturen und Formen. Grundsatzlich gilt: Jeder Ausbau hat seinen eigenen Charakter, denn Holz ist nie gleich Holz. Die Wahl der Holzart steht neben den Aspekten der Gestaltung und Nutzung in engem Zusammenhang mit okoloqischen und ethischen Denkansatzen . Wir wissen heute, dass der Raubbau besonders in den Waldern der sOdlichen Hemisphere verheerende Wirkungen hat. Zwar sind zertifizierte Tropenholzer (z.B. PEFC, FSC) auf dem Markt, die als unbedenklich gelten. Aber in den nachhaltig genutzten und bewirtschafteten Waldern in unserer Nahe wachsen grosse Mengen unterschiedlichster Holzarten nacho Es ist daher sicher nicht falsch, wenn immer moqlich Holz aus der Region zu wahlen .

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a2a a1 7 bis a2a Holz im Ausbau

a17 Gestaltete Raume mit Gips- und Holzwerkstoffplatten a18Massives Holz,Holzart Ahorn, fOr Brustungsbekleidung und geschweifte Abdeckungen

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a1 9 Holzeinbauten ausHolzwerkstoffen in Kombination mit dem sichtbaren Tragwerk

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a2a Holz in Tragwerk und Ausbau fOr eine Schwimmhalle

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Okologie, nachhaltiges Bauen

a2l

Holz ist ein leistungsstarker Baustoff aus der Natur und bewirkt eine Reihe positiver Effekte im Oko-Kreislauf der im Zusammenhang mit unserer Lebensgrundlage, der Erde, eine immer wichtigere Rolle spielt. Allgeme in bekannt und akzeptiert ist, dass ein sorgsamer Umgang mit den Ressourcen der Erde notwendig ist, um eine nachhaltige Entwicklung fOr die Zukunft sicherzustellen. Der Begriff nachhaltige Entwicklung ist in den letzten Jahren zu einem Modewort geworden, das unterschiedlich definiert und interpretiert wird. UrsprOnglich stammt das Prinzip der Nachhaltigkeit aus der rnitteleuropaischen Forstwirtschaft. Auch in der Schweiz wurde 1870 reglementiert, nur so viel Holz im Wald zu schlagen, wie nachwachst. Dieser Grundsatz, nur so viel zu verbrauchen, dass der Grundstock, das Kapital nicht abnimmt, bewahrte sich nicht nur in der Holzwirtschaft, sondern hat heute Bedeutung im globalen Denken erlangt. Nachhaltiges Handeln beim Bauen und Nutzen eines Gebaudes heisst, nur so viele Ressourcen (Material, Energie, Wasser, Luft, l.ebensraurne usw.) zu verbrauchen, wie die Natur «nachproduzieren» kann. Wer mit Holz baut, leistet deshalb schon qrundsatzlich einen wesentlichen Beitrag. Wer darOber hinaus hoch dammende Gebaudehullen konzipiert, okoloqisch vertraqliche Zusatzmaterialien verwendet, Herstellungsmethoden, Transport- und Montagebedingungen optimiert, kommt dem Ziel, nur so viel zu verbrauchen, wie die Natur «nachproduzieren» kann, sehr nahe. Nachstehend sind Fakten zum Kreislauf des Produkts Holz und zu dessen positivem Einfluss auf die Okoloqie aufgefOhrt. Weitergehende Informationen sind in vielen Publikationen oder FachbOchern zu finden (zum Beispiel: «Nachhaltig handeln» [4] oder in den Schriften des Informationsdienstes Holz [5,6]).

Holz gilt wie erwahnt als okoloqisch vorteilhafter Baustoff. Betrachtet man sein Wachstum genauer, kommen erstaunliche Erkenntnisse zu Tage. Aus Wasser, Kohlendioxid (C02) und Licht entstehen durch die Photosynthese Kohlenhydrate und der fur den Menschen lebensnotwendige Sauerstoff 02' Wachsendes Holz bindet also Ober die Photosynthese des Baumes Kohlendioxid, geerntetes Holz speichert es. Kohlendioxid gilt als hauptverantwortlich fur den Treibhauseffekt. Durch die Verwendung von Holzwird der Atmosphere fOr die Lebensdauer der Produkte die entsprechende Menge Koh lendioxid entzogen (Abb. an ). Langlebige Holzprodukte sind somit besonders wirksam . Hinzu kommt, dass die Verbrennung von Holz Kohlend ioxid neutral ist und sich bei technischer Nutzung der gewonnenen Warme fossile Energietrager einsparen lassen. Beispielsweise entspricht der Heizwert eines Kubikmeters trockenen Buchenholzes rund 300 Litern Heizol.

a2 20 Kreislauf und Verarbeitungskette des Holzes Voraussetzung fur eine nachhaltige Entwicklung ist das Denken in Kreislaufen . Jedes Produkt durchlauft seinen eigenen Lebenszyklus. Der Holzkreislauf beinhaltet aile Stationen vom Wachstum des Holzes Ober die Rohstoffgewinnung, Verarbeitung und Nutzung bis zur Wiederverwendung . Holz eignetsich als polyvalenter, traditionsreicher und erneuerbarer Rohstoff hervorragend dazu, nachhaltige Entwicklung im Alltag erfahrbar und verstandlich zu machen und so als Vorbild fOr kOnftiges Bauen zu wirken.

a2 10 Holz - ein Baustoff mit okologischen Vorzugen Der Begriff Okologie setzt sich aus den griechischen wortern «oikos» (= Haus, Haushalt) und «logos» (= Lehre) zusammen. Er bedeutet also «die Lehre vom Haushalt». Die Okoloqie ist ein Teilbereich der Biologie und bezeichnet die Wissenschaft von den Wechselwirkungen der Organismen untereinander sowie den Wechselwirkung en zwischen Organismen und ihrer unbelebten Umwelt. a22 a2l Das Prinzip, von den Zinsen zu leben, st ammt aus der Forstw irt schaft.

a22 Photosynth ese: Aus Wasser, Kohlendioxid und Licht entstehen Kohlenhydrate und sauerstoff .

Deutschland bsterreich Frankreich Italien Schweiz

Waldflache in % der Landesflache

Waldflache ha/Kopf der Bevolkerung

Holzvorrat im Wald mvha

Holzzuwachs rnvh a/L

30 % 47 % 24% 22 % 31%

0.13 0.50 0.25 0.15 0.18

271 286 140 169 354

5.9 6.6 5.3 4.1 9.2

Holznutzung m3/ha/J. (in %des Holzzuwachses) 4.4 (= 75%) 5.2 (= 79 %) 3.9 (= 74%) 1.8 (= 44 %) 5.1 (= 55%)

Holzverbrauch m3/J.lKopf 2001

0.23 0.62 0.18 0.10 0.21

a23

a2 21 Der Wald - Rohstoffgewinnung Der Wald ist der Ausgangspunkt des Holzkreislaufes. Er erfullt nebst der Holzproduktion unzahliqe Funktionen, die fur unsere Gesellschaft und ihre nachhaltige Entwicklung wichtig sind. Die Holznutzung und die Waldwirtschaft beeinflussen sowohl die Oualitat unserer Walder und Landschaften als auch die Oualitat des Rohstoffes Holz. DerWald kann im Holzkreislauf als Kapital bezeichnet werden und wirft bei richtigem Umgang auch Zinsen aboIn der Schweiz und Deutschland sind rund 31 Prozent, in Osterreich rund 47 Prozent

der Hache mit Nadel- oder l.aubwaldern bedeckt. Der Zuwachs an Holz betraqt in der Schweizjahrlich 8 bis 10Millionen Kubikmeter. Oder anders gesagt: Jede Sekunde wachsen 0.30 Kubikmeter Holz nachoDas heisst. ailevier bis sechs Minuten gewinnen wir den Bedarf fur ein Holzhaus. Die Nutzung des Schweizer Waldes liegt jedoch nur bei etwa 5 Millionen Kubikmetern jahrlich, sprich bei der Halfte des theoretisch Moqlichen.

Enetglebedarf kWh

600

500

400

300

200

100

o

Mateflalbedarf (kg) Enefg,eb darf (kWh)

a24 a23 Wald- und Holznutzung im Vergleich mitteleuropaischer Lander: bsterreich nutzt sein Kapital Wald am besten [7, 8].

Holz

Stahlpro] I

St h

60 60

78 561

300 2,27

a25 a24 Ein gefallter Baum lasst sich vollstandig fur wertvolle Stoffe verwenden. Vom Kern bis zur Rinde

18

a25 Vergleich des Energiebedarfs zur Herstellung einer 3 Meter hohen Stutze bei gleicher Belastung

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Okolo gie, nachhaltiges Bauen

a2 22 Holz - Rohstoffverarbeitung Gewinnung undVerarbeitung des Halzes sind die nachsten Schritte im Halzkreislauf. In diesem Bereich sind kurze Transportwege und regionale verarbeitunqsstatten von grosser Bedeutung . Die Beund Verarbeitung von Holz bildet die Grundlage der Holzindustrie. Sie setzt Wissen und Erfahrung voraus, kann aber mit einfachsten ader auch mit neuesten industriellen Mitteln erfolgen. Ein qefallter Baum lasst sich vollstandiq verwerten . Nebst Balken, Brettern und Furnieren konnen Holzwerkstoffe, Zellstoffe, Kunststoffe, Gerb- und Farbstoffe und anderes produziert werden. Schliesslich ist Holz auch als Energiequelle nOtzlich. Der Rohstoff hat nicht nur einmal ige statische Eigenschaften, sondern zeich net sich neben seiner grossen Zug- und Druckfestigkeit in Faserrichtung auch durch besondere akustische und thermische Eigenschaften aus. a2 23 Gebiiude und Bauteile - Herstellung Bauen und Konstruieren mit Holz bedeutet einen Rohstoff aus der Natur in ein nOtzliches und schones Produkt zu verwandeln . Technologische Innovationen und moderne Werkstoffe erlauben anspruchsvolle Konstruktionen und Bauteile. Ein neues Erscheinungsbild in Gestaltung und Entwurf ist die Foige. Vieles spricht im beginnenden 21. Jahrhundert fur die Erstellung von Holzbauten . Die wichtigsten Argumente: der kahlendioxid-neutrale Rohstoff steht in grossen Mengen, gerade auch hier zu Lande, zur VerfOgung; Holz ist ein Naturprodukt, und zugleich ein feuchteregulierendes, warmes, gesundes, wieder verwertbares Material; die Verarbeitung des Rahstaffes belastet die Umwelt im Vergleich mit Beton, Backstein oder Stahl wenig; ein Holzbau benotiqt keine belastenden Fremdstoffe; die Herstellung erfolgt ausschliesslich in okoloqisch wertvoller Trockenbauweise.

a26

dene Oberflache von Holz bewirken insgesamt ein angenehmes und gesundes Raumklima. FOr Behaglichkeit sorgen ferner gut darnrnende Gebaudehullen, welche meistens aus Bauelementen aus Holz gefertigt werden . Einerseits verhindern hoch darnrnende Wande und Dacher an den inneren Bauteiloberflachen gegenOber der Raumtemperatur abfallende Temperaturen, anderseits konnen gut qedammte Hauser (Niedrig-, Passiv- oder Nullenergiehaus) mit geringem Energieaufwand erstellt werden. Gespart wird wahrend der gesamten Nutzungsdauer, und die Nutzungsdauer eines Gebaudes betraqt im Durchschnitt etwa 60 bis 100Jahre (siehe Abb. a29 und a30). Der okoloqisch wertvolle Baustoff Holz bietet dem Nutzer neben denaufqezahlten Vorteilen schliesslich auch schadstofffreie Wahn-

...perc erung

mission ~

Brettschichtholz Kantholz

a2 24 Nutzung - Gebrauch Ein Zuhause und einen Arbeitsplatz zu haben und darin zu wohnen ader zu arbeiten befriedigt menschliche BedOrfnisse. Wie gut ein Gebaude den AnsprOchen seiner NutzergenOgen kann, hanqt von den architektonischen und kanstruktiven Oualitaten und von der Ausstattung aboDie Raurnqualitat wird durch Naturmaterialien wie Holzund durch bauphysikalisch durchdachte Bauteilaufbauten positiv beeinflusst. Viele Strukturen, Farbgebungen und GerOche, die Fahigkeit zum Feuchteaustausch und die als warm empfuna26 Das Pal ais de l'Equilibreder Schweizer Landesausstellung Expo 02 ist ein eindruckliches Symbol fur Nachhaltigkeit.

Nach der ersten Nutzung (Ausstellung) wurde die begehbare, 28 Meter hohe und 41 Meter breite Holzkonstruktion zerlegt und in Genf bei der Europaischen Organisation fur Kernforschung (CERN) wieder montiert und einer neuen Nutzung zugefOhrt.

Backstein Zement Beton Stahlbeton Stahl-Armierung Stahl-Walzprofil Stahlblech verzinkt -2

-1

0

1

2

3

4

5

kg CO, aquiv./kg Baustoff

an an Vergleich der Kohlendioxid-Emission bei der Herstellung verschiedener Baustoffe. Bei der Entstehung von Holz wird Kohlendioxid gespeichert. Beiallen anderen Werkstoffe n wird es in die Atmosphere ausgestossen [9J .

a28 Die Rau rnqualitat wird durch die architektonischen und konstruktiven Qualitaten und durch die Verwendung von Naturmaterialien wie Holz beeinflusst.

a28

300 000

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300000

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Jahre

a29

a30

und Aufenthaltsraurne - alles in allem fur Mensch wie Tier gleichermassen angenehme Ra urnverhaltnisse.

M,o I

40

35 30

a2 25 Wiederverwendung - RLickgewinnung Jedes Produkt sollte am Ende seines Lebenszyklus in einem Recyclingprozess enden . Holzbauteile lassen sich auch nach ihrer Nutzung stofflich weiterverwenden. Diese Form von Kaskadennutzung sollte so lange wie mbglich betrieben werden . 1st eine stoffliche Nutzung nicht mehrsinnvoll, kbnnen die Holzteile noch immerzur Energiegewinnung dienen. Sie geben dabei zwar Koh lendioxid ab, welches aber vom nachwachsenden Wald wieder aufgenommen wird. Der Koh lenstoff-Kreislauf wird auf diese Weise geschlossen . Holzabfalle. die mit nicht vertraqlichen Werkstoffen bearbeitet worden sind, mOssen fachgerecht in Verbrennungsanlagen entsorgt werden . Naturbelassenes Holz kann jedoch ohne Bedenken verbrannt werden, die Asche kann als normaler HausmOIl entsorgt werden.

a29 und a30 Durch eine bessere Gebaudeisolation kann der Verbrauch von Heizenergie stark reduziert werden. Der Gesamtenergieverbrauch (Erstellungsenergie und Verbrauch in 60 Jahren) reduziert sich auf rund 15 Prozent.

25

Tiefbau Gesamt

Hochbau Abbruch Neubau

rneuerung

a31

a29 Gesamtenergiebedarf (Richtwerte) eines schlecht qedarnrnten Gebaudes: - Nutzflache 150m' - N6tige Erstellungsenergie 300000 kWh - Jahrlicher Bedarf(Heizenergie) 50000 kWh - Gesamtenergieverbrauchin 60 Jahren 3300000 kWh

20

a30 Gesamtenergiebeda rf (R ichtwerte) einesgut qedarnrnten Gebaudes: - Nutzflache 150 m' - N6tige Erstellungsenergie 300000 kWh - Jahrlicher Bedarf(Heizenergie) 6300 kWh - Gesamtenergieverbrauch in 60 Jahren 678 000 kWh

I

21

a31 Bauabfalle der schweiz [1 0]

a3

Entwurf und Konstruktion

Holzbauten sind aus ihrer Struktur heraus vorn Systemgedanken bestimmt. Die herkornrnlichen Systeme wurdenim Verlauf der letzten Jahrzehnte erqanzt und durch neue Systeme erweitert. GenOgte es vor Jahren noch, die traditionellen Systeme wie Blockbau, Fachwerkbau und Standerbau auseinander zu halten und die neuzeitlichen Systeme Rahmenbau und Skelettbau zu kennen, so ist heute der Systemgedanke zu erweitern . Nebst den Systemen fur Tragwerke gilt dies ebenso fur die Gebaudehulle, die durch Systernlosunqen zu einem geschlossenen Funktionstraqer geworden ist, ferner auch tur Geschossdecken oder innen liegende Trennwande. FOr Architekten, Ingenieure und technische Planer ist es entscheidend, diese verschiedenen Einzelsysteme zu einem objektbezogenen, massgeschneiderten Gesamtkonzept zu verbinden . Diese konzeptionelle und planerische Arbeit 5011 mit Hilfe des vorliegenden Buches erleichtert werden. Deshalb sind die Einzelsysteme so dargestellt, dass der Systemgedanke sowohl im Einzelbauteil als auch im Gesamtsystem eines Baus zum Ausdruck kommt. Holzbau wird auf diese Weise zu einer gestalterisch-konstruktiven Auf-

gabe, welche uber das Beherrschen des Details weit hinausreicht. Das richtige Detail muss vielmehr aus dem konstruktiven System entstehen, welches Teil des Gesamtkonzeptes eines Baus ist.

a3 10 Entwurf und Konstruktion Entwurf Bauen ist - ob mit Holz oder mit anderen Baustoffen - eine komplexe Aufgabe, die nicht Einzelwissen, sondern das Erkennen von Zusamrnenhanqen in einem Feld wechselnder Beziehungen zwischen verschiedenen Anforderungen verlangt. Bereits in der Entwurfsphase mussen Konzepte vorliegen, die dies berOcksichtigen .

Dies gilt fur das Projekt als Ganzes, fur Situation und Ort, Funktion und Raum, fur Konstruktion und Material. Stimmen die Konzepte im Entwurf, werden die spateren Projektphasen, aber auch die AusfOhrungsphasen vereinfacht. Abbildung a32 verdeutlicht die Wechselwirkungen zwischen dem qewahlten Holzbausystem, der Ausbildung von Bau- und Tragstrukturen (einschliesslich Bauhulle,

Entwurfs- und Projektplanung

Baustruktur, Tragstruktur Bauh e rrsch af t

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Umfeld

Geblludehlille, Bauteile

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Geblludetechnik. Haustechnik

a32 a32 Informationen, Bedingungen und Abhangigkeiten, welche die bauliche Konzeption beeinflussen

II

Bauteilen und Haustechnik) und der Form. DieWahl der Bau- und Tragstruktur (mit BauhOlle und Konstruktion der Bauteile) wird wiederum durch System-Informationen (Fragen von Material und Technik, Herstellung, Transport, Montage, Okoloqie und Schutzfunktionen) bestimmt. Diese weisen je nach Holzbausystem unterschiedliche Parameter auf. Entsprechend diesen Oberlegungen bildet der Entwurf die massgebliche Grundlage fur ein erfolgreiches Holzbauwerk. Bereits in dieser Phase muss - zusatzlich zu den gestalterischen Massnahmen - das Holzbausystem ausqewahlt werden, welches die Wahl des Tragsystems beeinflussen wird. Dazu kommen Fragen des Brandschutzes, Warmeschutzes, Schallschutzes, Holzschutzes, der Luftd ichtigkeit und Dauerhaftigkeit sowie des Unterhaltes, die ebenfallssystemgerecht zu beantworten sind. Es versteht sich daher von selbst, dass bei den gestalterischen Massnahmen nicht alleine das Aussehen des Baues massgeblich ist. Solche Prozesse in Entwurf und AusfOhrung konnen unterschiedlich ablaufen und lassen auf jeden Fall Freiheit fur individuelle Gestaltung. Einen rnoqlichen Ablauf zeigt am Beispiel eines qrosseren Holzbaus die Bildfolge in Abbildung a33. Bereits wahrend der Projektierung hat der Arch itekt den Kontakt zu denTragwerksplanern gesucht und mit ihnen den Entwurf und die Wahl des Holzbausystems besprochen. Die Weiterentwicklung des Entwurfes unter Hinzuziehung weiterer Fachspezialisten fOhrte zur Planung . Der frOhe Einbezug der Tragwerkspla ner hat rechtzeitig die Schnittstellen zwischen Entwurf und Konst ruktion deutlich gemacht. Dies vereinfachte Werkplanung und AusfOhrung und reduzierte zudem die Koste n.

3

4

Ansicht

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Schnitt B-B

Schnitt A-A

Das abgebildete Beispiel zeigt eine von vielen rnoqlichentosunqen . Bei eineranderen Formulierung der Entwurfsabsicht kann der Holzbau durchaus abstrakt, kubisch oder flachig erscheinen und die Aussenhaut der Fassade gleichmassig und homogen wirken . Auch unterschiedliche Farben oder Materialien fur die Bekleidung konnen Holzbauten aussen und innen praqen. Unabhangig davon gilt: Eine gute Konstruktion kommt der architektonischen Gestalt entgegen . Beides, Entwu rf und Konst ruktion, muss von Beg inn an aufeinander abgestimmt sein.

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a33 a33 Zusammenhang zwischen Entwurf und Konstruktion am Beispiel einer Schulanlage:

1 Situationsplan: Ort 2 Erdgeschossgrundriss: Raum, Funktion, Baustruktur 3 Schnitt : Tragst ruktur 4 Detail: Tragwerk AusfOhrung Gesamtansicht und Fassade: Abb. a34 bis a36

22

I 23

a3

Entwurf und Konstruktion

a34

Konstruktion Beim Konstruieren werden die Entwurfsideen in klar definierte Abmessungen, Dimensionen, Schichten und deren Anordnung umgesetzt, und zugleich werden AnschlOsse und Details festgelegt. Dabei ist wie erwahnt der wechselseitige Prozess zwischen Entwerfen und Konstruieren stets zu berOcksichtigen. Die Ideen entstammen oftmals dem Entwurf, die Machbarkeit zeigt sich bei der Konstruktion. Beim Konstruieren erhalt der Bau klare Strukturen. Beim Tragwerk geht es darum, den Anforderungen bezOglichTragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit zu genOgen. Bei den wanden. Dachern und Decken sind neben der Statik die bauphysikalischen und energetischen Anforderungen an die Nutzung abzustimmen und zu optimieren. Wichtige Bedingungen fur einfache Schnittstellen zwischen Entwurf und Konstruktion sind auf einen Holzbau abgestimmte Konzepte in Grundriss (Rastermasse) und Schnitt (Geschosshohen) und daraus abgeleitet das Einhalten von Systernhohen und Bauteildimensionen. Grossere Konstruktionshohen fur Decken ergeben beispielsweise einfachere und wirtschaftlichere Konstruktionen und bieten gleichzeitig Raum fur die InstallationsfOhrung. 1m Kapitel blO «Deckentragkonstruktion» sind fur Lasten in Wohnbauten und fur Lasten in Buro-, Verwaltungsbauten sowie fur Versammlunqsflachen Richtsysternhohen angegeben . Ebenso beeinflusst das Rastermass das Tragsystem eines Holz-Grossbaus in Bezug auf Bauteilabmessung und Anzahl der Knotenpunkte wesentlich.

a35

Ais weitere Entwurfs- und Konstruktionsregel gilt, dass Bauteilund Funktionsschichten bei den Anschlussstellen Wand-Boden und Fundament, Wand-Wand, Wand-Decke, Wand-Dach «fugenlos» durchzuziehen sind. Ein zeitqemasses Entwerfen und Konstruieren fordert deshalb aufeinander abgestimmte Konzepte oder Systeme auf der Stufe Entwurf und Konstruktion fur den Warmeschutz, Brandschutz, Schallschutz, Feuchteschutz, fur Luftdichtung usw. Durch einen geschickten Entwurf von Grundriss und Schnitt lassen sich zudem Schall- oder Brandschutzanforderungen bereits im Entwurf einwandfrei umsetzen. Mit der Konstruktion konnen die gestalterischen, technischen, wirtschaftlichen und okologischen Bedingungen weiter verfeinert und optimiert werden. Von Bedeutung sind auch die Kriterien Dauerhaftigkeit und Unterhalt. Gute tosunqen entstehen aus der Wahl der geeigneten Gebaua36 a34 bis a36 Zusammenhang zwischen Entwurf und Konstruktion anhand der Kriterien Holzschutz, Dauerhaftigkeit und Unterhaltam Beispiel der Kantonsschule WiI, CH. Ob und wie eine Fassade verwitt ern 5011, ist eine zentrale Frage und auf der Stufe desEntwurfes zu beantworten.

a34 Gesamtansi cht a35 Fassade: Ausschnitt a36 Fassade: Detail Entwurf und Planung: Abb. a33

deform, durchdachten Konstruktionen und intelligenten Details. Dazu kommt dieWahl der Holzarten und der Oberflachenbehandlung. Moqlicherweise gehOren auch Vorkehrungen fur den chemischen Holzschutz dazu.

a3 20 Planung Wegen der zunehmend industriellen Fertigung von Holzbauten verlagern sich die zeitlichen Ablaufe fOr die massgebenden Entscheidungen in den Planungsprozessen der Architekten, Ingenieure, Fachplaner und Unternehmer. Was fruher erst auf der Baustelle zur Diskussion stand, muss heute lange vor Fertigung der wande. Decken und Dacher festgelegt sein . Abbildung a37 zeigt einen Planungs-, Produktions- und Montageablauf in Wochen fur einen Holzbau mittlerer Grosse im Vergleich zur herkornrnlichen Vorgehensweise, wie sie haufiq noch im Mauerwerks- oder Betonbau zur AusfOhrung gelangt. Eine fachlich korrekte Planung, auch unter Einbezug einer ganzheitlichen AusfOhrungs- und Werkplanung, ist die Voraussetzung fur einen erfolgreichen Holzbau und fOhrt zur qrosstmoqlichen Sicherheit fur den Bauherrn. Auf der Baustelle sind die Bauteile lediglich noch zusammenzufOgen . Diese Vorgehensweise hilft, bei korrekter Umsetzung, Kosten und Zeit zu sparen.

Projekt-, Ausfuhrungsplanung In der Projektplanung wird zwischen Vorprojekt und Bauprojekt unterschieden . In der AusfOhrungsplanung wird zwischen der

Projektplanung

Ausfuhrungsplanung

Holzbauplanung Werkstattplanung

Planung des Architekten oder des Gesamtplaners und der Tragwerksplanung des Bauingenieurs (Tragwerksplaner) sowie der Holzbau- und Werkstattplanung des Fachplaners oder Holzbauunternehmers unterschieden (Abb. a38 und a39). 1m Holzbau wird die Ingenieur- oder Tragwerksplanung oft mit der Holzbau- und Werkplanung zusammengelegt. Das ist durchaus sinnvoll, weil sich so Kompetenzen und Verantwortlichkeiten klar und einfach regeln lassen und Schnittstellen reduziert sind. In einem Holzbau erhalt die Holzbau- oder Werkplanung - vorzugsweise durch einen Holzbauingenieur oder einen Holzbauplaner erstellt- umfassende Bedeutung und dient vielfach auch der Planung der Installationen oder weiterer Bauteile wie Fenster und TOren. In den durch den Architekten erstellten Ausfuhrunqsplanen muss nebstder Vermassung in Grundriss, Schnitt und Details insbesondere die Koordination aller Bauteile, bezogen auf den ganzen Bau, enthalten sein. In den Holzbauplanen sind dann die Angaben zur Herstellung der Holzbauteile zu finden. Dabei konnen sich die Inhalte der Plane durchaus verschieben . Ein AusfOhrungsplan des Architekten kann sich auf die umfassende Masskoordination und die Festlegung der Systemskizzen und Konzepte beschranken. sollte aberauf der Stufe Konzeption fur Installationen, Brandschutz, Schallschutz, Warmeschutz, Luftdichtigkeit usw. und auch in Bezug auf die architektonisch wesentlichen Details vollstandiq sein. Die technischen Detaillosungen finden sich im Holzbauplan. Allerdings zeigtsich, dass die Schnittstelle zwischen dem AusfOhrungsplan des Architekten und den Holzbau- und Werkplanen manchmal nicht einfach zu planen ist. Es braucht hier klare Absprachen,

Montage

AVOR

Holzbau/Betonbau Vergleich der Bauphasen Holzbau: Bauablauf In Woehen

Projektplanunq

Ausfuhrungsplanung

Ausfuhrung Mauerwerksbau, Betonbau Bauablauf In Woe hen

a37 a37 Moqlicher zeitlicher Planungs-, Produktions- und Montageablaufin Wochen fur einen Holzbau mittlerer Grosse im Vergleich zur herkornrnlichen Vorgehensweisewie zum Beispi el im Mauerwerksoder Betonbau

24

I

25

a3

Entwurf und Konstruktion

rc rte t Gesamtplaner

.

ragwer sp aner Holzbauplaner

--

Projektplanung

Vorprojekt

Unternenmer

.! Tragwerkskonzept

I

Bauprojekt Entwurfskonzept

AusfUhrungsplanung AusfUhrungsplanung Detailplanunq

Tragwerksplanung Holzbauplanung Werkstattplanung

I

a38

denn es gibt die unterschiedlichsten Moqlichkeiten. wie zum Beispiel TOren oder Fenster in die wande zu integrieren sind oder wie die AnschlOsse zwischen TOren, Fenstern und Wanden ausgefOhrt werden konnen , AusfOhrung und Lage dieser Bauteile und AnschlOsse haben durchaus Einfluss auf die architektonische Gestaltung. Somit ist eine klare Verstandiqunq und Vereinbarung notwendig, in welcher Art die Zusammenarbeit ablaufen 5011 und wer fur welche Fragen in der Planung zustandiq ist. In der Abbildung a39 ist als Erganzung zur Abbildung a38 (Planungsschritte) eine rnoqliche Zuteilung nach Planungsstellen ersichtlich .

Herstellung

Bauleitung

Holzbauplanung

Holzbauplanung

AusfUhrung

Baukont ro lle

Werkstattplanung

Werkstattplanung Herstellung

AusfUhrungskontrolle Baukontrolle

AusfUhrungskonlrolle Montage

a39

Anforderunaen der Bauherrschaft Gestaltunq, Asthetik Gebaudeart. For m, Ort, Nutzunq

Abbildung a40 zeigt die Zusarnrnenhanqe und Bedingungen, welche im Grundsatz die bauliche Gesamtkonzeption beeinflussen und im fortlaufenden Planungsfluss kontinuierlich zu OberprOfen und gegebenenfalls mit der Gesamtzielsetzung zu vereinbaren sind. Erfahrungsgemass sind diese KonzeptOberlegungen bereits in der Entwurfs- und Vorbereitungsphase zu gestalten und in der Planungsphase jeweils zu OberprOfen .

Tragw erksko nzept, Tragkonstrukllon Holzbausystem, Konstruktionsart

~

Schutzkonzep te

wit terunqsschutz warmeschutz Feuchteschutz luft dichtung Schallschutz Brandschutz tnstallationskonzept e Heizung, lGftung Elektr ische Anlagen Sanitate An lagen

~

t aoe der Bauteilschichten Fassadenbekleidu nn : Ausbildunasa rten, Obe rflac hen AusfUhrunqsplanun q, Holzbau-, Werkstattplanung Fertiqunq , Herstellunq, Montaae Unterhalt Nutzunq , Gebrauch, Entsorqu nq

a40 a38 Unterteilung nach Projekt-und AusfOhrungsplanung. Bemerkung zur Terminologi e: In der Schweiz ist der Begriff Holzbauingenieur qebrauchlich, ansonsten der Begriff Tragwerksplaner. Traqwerksplane oder Ingenieurplane sind Tragwerks- und Ubersichtsplane, tastplane, Konstruktionsplaneusw.

Die Holzbau- oder Werkstatt planung umfasst Bauwerks-, AusfOhrungs- und Werkplane, Elernentplane, Aussparungsplane, Montageplane usw. In der Praxis wird sowohl von Holzbau- wie von Werkstatt planen gesprochen.

a39 Zuteilung der Planungsschritte (nach Abb. a38) nach Planungsstellen. Holzbau-wie Werkstatt planung sind objektbezogen entweder durch den Unternehmer oder durch den Tragwerksplaner auszufOhren.

a40 EinflOsse, Kriterien und Bedingun gen, welche die Gesamtkonzeption eines Baus beeinflussen, und im gesamten Planungsprozess vom Entwurf bis zum Detail laufend zu OberprOfen und zu verfeinern sind.

a3 30 Prozessablauf Exponentieller wissenszuwachs hel Teamarbeit lmearer WlssenszlJwachs bel konventionetler Planung

Der Bauprozess beginnt mit der Bauidee und der Formulierung der Bauabsicht. Bis zum fertigen Bauwerk sind aile Schritte in einer detaillierten Projektorganisation zu planen und die Prozessstufen festzulegen. Fortschrittliche Planer nehmen uber die eigentliche Projekt- und Bauphase hinaus auch klare Vorstellungen zu Nutzung, Unterhalt und ROckbau in ihre Planung auf. Der Prozessablauf bildet 50 einen Kreislauf (Abb. a41). Planung Bei der Bauplanung sind die ersten Phasen bezOglich Oualitat, Kosten und Termine von qrosster Bedeutung . Wie in den Abbildungen a42 und a43 dargestellt, verlauft durch enge Teamarbeit in der Anfangsphase der Wissenszuwachs exponentiell. In dieser Periode ist auch die Kostenoptim ierung am weitaus effizientesten . Zu einem spateren Zeitpunkt qefallte Entscheidungen, welche im Extremfall zu Anderungen auf der Baustelle fuhren, sind unweigerlich mit Kosten, vermehrtem Zeitaufwand und haufiq auch mit Oualitatseinbussen verbunden. a42

M6gliche, Ausmass von Optirnierunqs-

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a41 a41 Lebenszyklus eines Gebaudes

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a43 a42 Wissenszuwachs in Bezug auf die Projektphasen [11)

a43 Ausmass des Kosteneinsparungspotentials [11) x - in der Planungsphase y - in der AusfOhrungsphase

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IDefinit ives Brandschutzkonzept iUberarbeitung Uberwa chungs- und Unterhalt splan ~Defm it~ve Systemdetails (Fenster, Sturz, g oren) Defin iuves ln stallation skonzept tSta_~c~~erech~gen des Tragsystems i Oefmiti ves Konze t Raumakustik und Schallschutz Bauprojektz eichnungen Hol zbau Ausarbeitung Kontr ollplan fOr Produ ktion und Mon tage Provisorische Terminplanung Konstruktionszeichnungen fur"S"'u"'b:i-m"'i'7:: 'i :'-on cAu sschreibung Hoiibau und Merkblatter Au sarbeitung von Eignungs- und Zuschlagsk riteri en Voreval uation Submittenten Einholen von Angeboten Rechnerische Kontr«o·1

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Die Merkmale des Fachwerkbaus - Das Traggerippe kann beidseitig bekleidet werden, nach traditionellem Vorbild bleibt es jedoch von aussen sichtbar. - Stockwerkweiser Aufbau - Vornehmlich reine Holzverbindungen mit Zapfen, Versatzungen und Oberblattungen - Traqhclzer weisen qrossere und eher quadratische Querschnitte auf - Einfache Aufrichtearbeit

b44

aber in der zweiten Halfte des 19. Jahrhunderts, Fachwerkbauten verputzt, um Massivbauten aus Stein und Mauerwerk zu imitieren oAuf diese Weise glaubte man feuersichere Hauser zu erhalten. Zudem solite der als «landlich» empfundenen Holzbauweise ein «stadtisches» Gesicht gegeben werden .

Mehrgeschossiges Bauen mit Fachwerkbau - Historische Gebaude zeigen die Zuverlassiqkeit der Fachwerkkonstruktion auch bei mehrgeschossigen Bauten. - Die Konstruktion ist so auszubilden, dass Setzungen rnoqlichst vermieden werden. - Aufwandiqe Holzbeschaffung, dennoch ist trockenes Holz einzusetzen - Bei der Montageist die Konstruktion vor derWitterung zuschutzen . - Der Unterhalt ist bei aussen sichtbaren Fachwerkkonstruktionen aufwandig. - Mehrgeschossige Bauten in Fachwerkbauweise sind aus rnontagetechnischen und konstruktiven Grunden aberauch aus KostengrOnden heute nicht mehrsinnvoll.

Fachwerkbau heute Die klassische Fachwerkbauweise mit von aussen sichtbaren Tragwerken wird heute im Neubaubereich kaum mehr eingesetzt. Die aussteifenden Strebenkonstruktionen der Fachwerkbauten wurden durch die Entwicklung neuer Holzwerkstoffe und Plattenmaterialien wie auch durch Herstellmethoden mit wirtschaftlich wie konstruktiv interessanteren Alternativen abqelost. Das Zimmereihandwerk kennt allerdings die Fachwerkbauweise mit Streben und BOgen nach wie vor. FOr verschiedene Nutzungen wie fOr die Landwirtschaft oderfur einfache ein- bis maximal zweigeschossige Zweckbauten sind Holzfachwerke nach wie vor wirtschaftlich, dann allerdings meist mit einem bekleideten Tragwerk. Moderne, prazise Abbundmaschinen odercomputergesteuerte Abbundanlagen machen zusammen mit den neuen Erkenntnissen und Methoden zurHolztrocknung den Fachwerkbau bei den erwahnten Nutzungen zu einem wirtschaftlichen Bausystem . Zapfen und Versatzungen sind gOnstigere Verbindungsmittel als Blechform- oder Stahlteile. Der Grund liegt in der Tatsache, dass bei den in kleinen Abstanden angeordneten Holzern dieVerbindungen nur gering beansprucht sind. Zudem erfolgt beim Fachwerkbau die Obertragung der senkrechten Lasten direkt uberdie Kontaktstosse des Holzes. b43 und b44 Aufrichten einer Fachwerkkonstruktion

b43 Die Einbinder der ersten Liingswand sind montiert.

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b44 tanqs- und Ouerwande sind fertig aufgerichtet. Ais nachster Arbeit sgang erfolgt das Verlegen der Balkenlage.

I

55

b4

Fachwerkbau

b4 20 Konstruktionsteile

Fachwerkwande bestehen aus einem in sich unverschiebbaren Kantholzgerippe und werden als Aussen- und lnnenwande ausgefOhrt. Ailestatisch wirksamen Kraftewerden durch die Stabe abgeleitet; die frO her ausgemauerten Ausfachungsraume - heute meistens mit Warmedammstoff gefOllt - sind statisch unbedeutend. Die ausgefOh rten Holzverbindungen konnen Druckkrafte, nicht jedoch Zugkrafte, von Stab zu Stab weiterleiten. Ais Verbindungen der Stabe untereinander dienten frOher teilweise recht komplizierte und auch schmOckende, mit Holznaqeln gesicherte Holzverbindungen . Heute werden die Schwellen und pfetten Oberblattet, das heisst je zur Halfte ausgenommen und Obereinander gescho-

6

ben. Die Pfosten, Streben und Riegel sind ausschliesslich mit Zapfenverb indungen zusammengefOgt, wobei starker beanspruchte Streben einen Versatz erhalten . Zur Sicherung der Verbindungen gegen Versch ieben dienen heute Nagel, in Ausnahrnefallen auch Holzschrauben, Passbolzen oder EinlassdObel. Schwelle Die Schwelle begrenzt die Fachwerkwand nach unten und bildet den Verbindungsteil zwischen der Boden- und der Wandkonstruktion. Die Schwelle ist auf ihrer ganzen Lange (Betondecke oder Mauersockel) oder in kurzen Abstanden (Balkenlage) unterstutzt, so dass ihre Festigkeit nur unbedeutend in Anspruch genommen wird, ausgenommen auf Querdruck. Deshalb werden fur

3

2

4

b45 b45 Konstru kti onstei le einer Fachwerkw and:

1 2 3 4 5 6

Schw elle Eckpfosten Fensterpfosten TOrpfosten And reaskreuz Strebe

7 Einbinder 8 Balken 9 Riegel 10 BrOstu ngsriegel 11 Sturzriege l

5

rechnungen sind Querschnittsverschwachungen durch die Zapfenlecher zu berucksichtigen.

b46

Streben Durch schrag gestellte Streben erhalt die Fachwerkwand in der Wandebene die notwendige Steifigkeit. Die Streben leiten die horizontal wirkenden Krafte uber die 50 genannten Einbinder und Schwellen in die Auflager aboDie gegeneinander wirkenden Streben sind immer paarweise angeordnet.

b47

Schwellen auch keine hohen KanthOlzer eingebaut, sondern Holzer, die auf der breiten Ouerschnittsflache und auf der Splintseite (Jahrringstellung) aufliegen . Fachwerkwande werden vorwiegend in Fichten- und Tannenholz ausgefOhrt. Bei hohen Ouerdruckkreften, welche auf Schwellen einwirken, kann Eichen- oder Buchenholz verwendetwerden, wobei Buchenholz nur bei vor Feuchte dauerhaft qeschutzten Bedingungen einzubauen ist.

Riegel Die Riegel tragen die Wandbekleidung oder deren Unterkonstruktion (Latt enrost). Je nach Anordnung und AusfOhrung der Wandbekleidung erubriqen sich Rieqelholzer, weil sie innerhalb einer Riegel-Fachwerkwand keine tragende oder statische Funktion ubernehrnen. Einzig bei hohen Fachwerkwanden konnen 50 genannte «Rieqelzuqe» das Ausknicken der Streben und pfosten in der Ebene verhindern. Gegebenenfalls ist dafOr ein statischer Nachweis zu fOh ren. Konstruktiv notwendig sind die Sturz- und Brustungsriegel. Sie dienen dem Anschlag von Turen und Fenstern sowie der daran angrenzenden Wandbekleidungen.

Stutzen, Pfosten Sprachlich nicht genau definiert ist die Bezeichnung der senkrecht stehenden Holzer. Fur die traditionell pfosten genannten Konstruktionsteile wird heute im Holzbau vielfach der Begriff Stutze verwendet. Beide Bezeichnungen sind qebrauchlich, wobei im Zusammenhang mit der Fachwerkbauweise fO r senkrechte, tragende Holzteile, die in einer Wand einen geschlossenen Verband bilden, die Benennung pfosten ublich ist. Bei den pfosten wird zwischen Eck-, Bund-, Tur-, Fenster- und Zwischenpfosten unterschieden. Wie bereits die Bezeichnung vermuten lasst, sind Eckpfosten an den Ecken der Fachwerkwand angeordnet. Ais Bundpfosten werden jene pfosten bezeichnet, die an den Kreuzpunkten von Fachwerkwanden stehen, sowie Pfosten, die zur Lastabtragung bei der Binderkonstruktion (Dachtragwerk) angeordnet sind. Die Einteilung der pfosten im Grundriss ergibt sich aus der Anordnung von Fenstern und Turen. Ebenso festgelegt sind jene pfosten (Bundpfosten), die zur Obernahme der Lasten aus der Dachkonstruktion und aus den Geschossdecken direkt beim Belastungspunkt angeordnet sind. Derart werden die Krafte direkt in vertikaler Richtung abgeleitet. Gleichzeitig kann die Konstruktion mit zugfesten Verbindungsmitteln uber die pfosten ins Fundament verankert werden. Die Normalabstande der pfosten in einer Riegelwand untereinander betragen zwischen 800 und 1200 Millimeter. Die pfosten sind statisch auf Knicken und Biegung (Windlasten) belastet. Bei den Beb46 und b47 Fachwerkwande mit Balkenlage

Wandpfette, Einbinder Wandpfetten oder Einbinder richten und halten die pfosten und Streben und bilden den oberen Abschluss der Fachwerkwand . Die Einbinder bilden zudem die Auflager fOr die Balken oder Sparren . Sie ubernehrnen damit die Lasten der oben liegenden Geschosse und des Daches, die sie w iederum an die unteren pfosten und Streben abgeben.

b4 30 Setzmasse Durch den Einbau horizontaler Holzer weist eine Fachwerkwand ein verha ltnisrnassiq grosses Schwindmass auf. Die Schwind- und Quellbewegungen von Holz sind in radialer und tangentialer Richtung zehn- bis zwanzigmal grosser als in tanqsrichtunq. Horizontal eingebaut sind Schwellen, Einbinder und die Balkenlage, deren Schwindmass in radialer und tangentialer Richtung das Setzmass besonders beeinflusst (Abb. b46). Ais Setzmass wird die Massdifferenz in der Hoheeiner Fachwerkwand bezeichnet, die in der Zeit b47 DieStOtzen und Streben werden direkt an den Einbinder der unterenWand angeschlossen. Der Anteil der liegenden Holzer wird damit auf ein Minimum beschrankt. und die Setzmasse werden so reduziert.

b46 Die Setzmasse sind weitgehend durch die liegend eingebauten Holzer wie Schwellen, Balken und Einbinder bestimmt. Wesentlich ist zudem der richtige Trocknungsgrad der Holzer beim Einbau.

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Fachwerkbau

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b49 b48 1m Fachwerkbau kommenvornehmlich reine Holzverbindungen zur Anwendung. b49 Traditionelle Konstruktionen zur Aussteifung einer Fachwerkwand. Die verschiedenartig eingebauten Streben sind auchwesentliche Schmuckelemente einesFachwerkhauses:

A + B Andreaskreuz Viererkreuz C D+E FOnferkreuz oder durchkreuzte Raute F + G Raute

b50 Streben und Riegel im Fachwerkbau b51 Ein vollstandiq aufgerichtetes Fach werkhaus. Das Aufrichten erfolgt Stockwerk um Stockwerk.

b52 bis b55 Verbindungen b52 Gerades Eckblatt(Oberblatt ung) b53 Scherblatt (Scherzapfen) b54 Schwalbenschwanzblatt b55 Gerades Blatt mit Schwalbenschwanz

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zwischen dem Einbau und dem eingeschwungenen Zustand entsteht, also wenn die Holzer sich der sich einstellenden Gleichgewichtsfeuchte angepasst haben. Je hoher die Holzfeuchte beim Einbau der Holzer ist, desto grosser ist das zu erwartende Setzmass einer Fachwerkwand. Mit speziell entwickelten Konstruktionen, welche rnoqlichst wenige horizontale Holzer aufweisen (Abb. b47), wurde versucht, die Setzmasse auch beim Einbau von ungenOgend getrocknetem Holz rnoqlichst klein zu halten. Dies ist rnoqlich, sofern die nachtraqliche Austrocknung der Holzer gewahrleistet ist und ihre Verformung ohne Nachteile bleibt. Die richtige Massnahme, um Setzmasse und Verformungen zu umgehen, ist der Einbau von trockenem Holz. Generell wird heute verlangt, dass der Trocknungsgrad des Holzes bereits bei der Bearbeitung dem spateren Verwendungszweck angepasst ist. Zudem muss Holz, das im Bereich derWarmedammschicht eingebaut wird und nicht an DurchlOftungsraume grenzt, im Zeitpunkt seines Einschlusses eine Feuchtigkeit unter 16 Masseprozenten aufweisen (vergleiche Kapitel d1 «Holzfeuchte»). Bei mehrgeschossigen Bauten sind die Holzer ohnehin technisch auf einen Mittelwert von 12 bis 15 Prozent, je nach Objekt auch tiefer, zu trocknen. FOr sichtbar bleibende Konstruktionen sind ebenfalls techn isch getrocknete Holzer oder Brettschichtholz notwendig.

1 2 3 4 5 6 7

3 2 1

M6rtelbett , Feuchtesperre Schwelle Fensterbank Einbinder Innere Bekleidung Lattenrost, Installationsraum Dampfbremse feuchtevariabel, Luftd ichtung 8 Lattenrost, Darnrnunq 9 Fachwerkwand ausgefacht (Tragwerk) 10 Balken, Balkenlage (Deckentragwerk) 11 Tragschicht, Deckenschalung 12 Trittschalldammung 13 Bodenriemen oder Unterlage fOr Gehbelag 14 Sparren, Sparrenlage (Dachtragwerk) 15 Dachschalung 16 Dampfbremse, Luftdichtung 17 Vordachsticher

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XX'>: x b56 b56 Konstruktionsschnitt: Fachwerkbau, Aussenwand mit Anschluss Fenster6ff nung, Geschossdecke und Dach.

Wandaufbau und AnschlOsse sind bezOglich der Dauerhaftigkeit als heikel zu bezeichnen und nur mit konstruktiven Massnahmen wie grossen Vordachern zur AusfOhrung geeignet.

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18 Dammung 19 Unterdach, evtL Zusatzdarnrnunq 20 Konterlattung 21 Deckung

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Balloon-Frame, Platform-Frame

b5 10 Zwei Grundtypen Bereits Mitte des 19. Jahrhunderts haben zahlreiche neue rnaschinelle Produktionsmittel die herkbmmlichen Handwerkstechniken weitgehend verdranqt. Dies fuhrte zusammen mit den gegen Ende des 19. lahrhundertsaufkommenden wesentlich gUnstigeren Transportmbglichkeiten dazu. dass neue, bisher nicht gebrauchliche Materialien greifbar wurden. Die Auswirkungen auf Architektur und Bautechnik blieben nicht aus. Das Neue ersetzte die Tra dition, Holzbauten kamen in Europa zumindest fur einige Zeit aus der Mode. In den noch jungen Vereinigten Staaten von Amerika mit ihrem grossen Bedarf an rasch erstelltem Raum kam um 1850 aber eine besondere Art von Holzbau und -architektur zum Durchbruch: der Balloon-Frame. Mbglich wurde dies unter anderem durch die dampfgetriebene, industrielle und massenweise Produktion von Nageln. Der Balloon-Frame, eine Rippenbauart aus Holz, besteht aus engmasch ig gestellten Stutzen, die mit horizontal aufgenagelten Brettern oder Holzwerkstoffplatten versteift sind. 1m Wesentlichen haben sich in Nordameri ka zwei Konstruktionsweisen durchgesetzt: b57

Balloon-Frame Beim Balloon-Frame-System (Abb. b57) laufen die Wandrippen Uber zwei oder mehr Geschosse durch. Den unteren und den oberen Abschluss bilden horizontale Bretter (Schwellen und Pfetten). Die Deckentraqer liegen auf einer stehenden Stegbohle, die in Ausklinkungen der Wandpfosten eingelassen ist. Platform-Frame Das besondere Merkmal des Platform-Frame (Abb. b58) ist der geschossweise Abbund. Die Plattform wird wahrend des Aufbauens alsArbeitsbUhne und Herstellungsplatz benutzt. Das Platform-Frame-System ist in Norda merika noch heute eine alltaqlk he Baumethode fur ein- und zweigeschossige Hauser. Dieses Bausystem bietet die Moqlichkeit der Standardisierung und der Vorfabrikation und ermbglicht den Einsatz genormter Bauteile. Zudem ist die Bauweise in der Konstru ktion und in der Gestaltung sehr flexibel.

Standerbau - Rahmenbau Angeregt durch die amerikanischen Erfahrungen und Erfolge entstanden auch in Europa um 1930 die ersten nach den amerikanischen Vorbildern Ubernommenen Systeme mit der Bezeichnung Standerbauten (in Deutschland «Gerippebau» genannt). Richtig durchgesetzt hat sich allerd ings diese Holzbauweise in Europa erst wahrend der letzten zwei lahrzehnte mit der Weiterentwicklung der bisherigen Standerba uten und der EinfOhrung des vorgefertigten Rahmenbaues. Dies allerdings in einer ganz anderen Fertigungstiefealsin den USA und auf eine den europa ischen und nationalen Verhaltnissen und Oualitatsanspruchen angepasste Weise. Die in den tandem Mitteleuropas nun praktizierte Holzrahmenbauweise weist durchaus Vorteile auf. Sie erzielte vor allem in Deutschland und der Schweiz Uberzeugende Erfolge (die Rahmenbauweise ist im Kapitel b6 vertieft behandelt).

b57 Balloon-Frame Konstruktion mit durchlaufenden Holzern

Die Merkmale des Standerbaus - Geringe Fertigungstiefe, grosser Arbeitsaufwand auf der Baustelle - Gebaudeaussteifunq erfolgt durch Beplankung - Konstruktion beidseitig bekleidet - Schlanke, hohe Querschnitte - Enger StOtzenabstand Mehrgeschossiges Bauen mit Standerbau - In Kanada und in den USA werden mehrgeschossigeBauten unter der Bezeichnung Platform-Fra me-Bauweise erstellt - Durch den geringen Vorfertigungsgrad dauert die Montagephase relativ lange. Entsprechend ist dem Witterungsschutz Rechnung zu tragen. - Die Konstruktion ist so auszubilden, dass Setzungen vermieden werden. - In Europa kommt diese Bauweise kaum zur Anwendung.

b58

bS 20 Standerbau heute Die nach dem Vorbild amerikanischer Konstruktionssysteme gegen Ende der zwanziger Jahre auch in Europa erstellten Standerbauten entwickelten sich im Laufe der Zeit zu unterschiedlichen Konstru ktionssystemen. Die altere Fachwerkbauweise enthielt also durchaus noch ein Entwicklungspotential. Der wohl bedeutendste Unterschied zwischen Standerbau und Fachwerkbau besteht in der Art der Aussteifung. Das Traggerippe von Fachwerkbauten wird durch die Strebenholzer selbst ausgesteift, wahrend beim Standerbau die Trag konstruktion durch die aussen aufgebrachte Massivholzschalung oder durch Holzwerkstoff platten ihre Stabilitat erhalt und die senkrechten I raqholzer uber die ganze Gebaudehohe durchlaufen. Beim Standerbau werden die Verbindungen durch kontaktstosse des Holzes auf Druck, durch Nagelung, Aus- und Oberblattungen und teilweise auch durch Zapfenverbindungen ausqefuhrt. Heute gilt, dass die Standerbauweise oder die nach ihren Herkunftsnamen benannten Bauweisen Balloon-Frame oder Platform-Frame zumindest in Europa durch die qualitativ uberleqene Rahmenbauweise abqelost ist. b58 Platform-Frame Konstrukt ion mit geschossweisem Abbund

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Rahmenbau

b6 10 Allgemeines

Die Tragkonstruktion der Rahmenbauweise besteht aus einem stabforrniqen Traggerippe aus Kantholzern und einer das Traggerippe stabilisierenden Beplankung. Das stabformiqe Traggerippe ubernirnrnt dabei die vertikalen Lasten aus Dach und Geschossdecken, wahrend die Beplankung aus Holzwerkstoffplatten die Horizontallasten, die aus Wind- und Stabilisierungskraften entstehen,

abtraqt. Bezogen auf die Herstellung, ist die Vorfertigung im Werk der Grundgedanke des heutigen Rahmenbaus. Dabei werden je nach Gebaudenutzung unterschiedliche Wand-, Decken- und Dachaufbauten geplant und zu Elementen gefertigt. Wie auch beim Vorlaufer des Rahmenbaues, der Platform-Frame-Bauweise, ublich, werden Rahmenbauten geschossweise geplant, konstruiert, hergestellt und montiert. Die Herstellung der Elemente erfolgt in klimatisierten Produktionshallen, welche optimale Arbeitsbedingungen bieten . FOr eine prazise Herstellung stehen computergesteuerte Forder- und Prod uktionsmittel zur VerfOgung . FOr Transport und Montage werden

geeignete, leistungsstarke Hebe- und Transportmittel eingesetzt. Dank diesen Hilfsmitteln sind heutzutage bedeutend qrossere Elementabmessungen rnoqlich als frO her. Die Bestimmungen des Strassenverkehrs schranken jedoch die maximalen Bauteilabmessungen ein. Deshalb ist bereits bei der Planung auf die Transportbedingungen ROcksicht zu nehmen. Die Montage erfolgt in kurzester Zeit, narnlich in ein bis zwei Tagen fur ein Einfamilienhaus. Die heutige Rahmenbauweise Der Rahmenbau, entstanden aus der Balloon-Frame- und Platform-Frame-Bauweise, hat sich in den USA sowie in Kanada und in den skandinavischen tandem schon lanqst zu einem qebrauchlichen, bewahrten und allgegenwartigen Bausystem entwickelt. Nach Schatzunqen werden bis zu 90 Prozent aller freistehenden ein- bis zweigeschossigen Wohnhauser in Obersee in dieser Holzbauweise erstellt. Auch in Mitteleuropa steigen die Anteile des Holzrahmenbaus kontinuierlich . Der Bund Deutscher Zimmermeister hat bereits 1985 mit der Herausgabe des Konstruktionskataloges «Holzrahrnenbau» [14] (im Jahre 2006 in vierter und uberarbeiteter Auflage erschienen) ein unterstOtzendes Arbeitsmittel

b59 b59 Wohnsiedlung in Karlsruhe, D, Tragwerk in Holzrahmenbauweise

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fur Bauschaffende publiziert. In der Schweiz wurde 1988eine Dokumentation zum Holzrahmenbau [15] als Bestandteil des Impulsprogramms Holz bearbeitet und herausgegeben. Vielfach entspricht das aussere Erscheinungsbild der so konstruierten Hauser nicht der Art der Holzhauser, wie wir sie in Mitteleuropa gewohnt sind . Das Traggerippe bleibt beim Rahmenbau innen und aussen vollstandiq bekleidet. Die Fassadenbekleidungen bestehen haufiq aus Holzwerkstoffplatten oder aus Massivholz. Sie werden durch deckende Oberflachenbehandlunqen gut und dauerhaftgeschOtzt. Auch erhalt der Rohbau eines Rahmenbaues mancherorts eine Kompaktfassade, bestehend aus Aussendarnmung und Verputz. Ais innere Wandbekleidung dienen Holzwerkb62 b60 bis b62 Konst ruktionsprinzip Rahmenbau: stabfbrmigesTraggerippe mit stabilisierender Beplankung und geschossweisemAbbund

b60 Darstellung der einzelnen Tragwerksebenen

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b61 Darstellung der einzelnen Bauteilschichten der Wand

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b62 Darstellung Gebaude

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Rahmenbau

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stoff-, Gipsfaser- oder Gipskartonplatten, die weiss verputzt, gestrichen oder auch tapeziert werden . Die Rahmenbauweise ist als vorwiegend standardisierte Bauart in den letzten zwei Jahrzehnten auf dem Baumarkt alltaqlich geworden, und sie darf als gut eingefOhrt bezeichnet werden. Freilich scheinen sich die Gewohnheiten und die bestehenden verhaltnisse in Mitteleuropa von denjenigen in den Ursprunqslandern des Rahmenbaus in einigen Punkten zu unterscheiden. Die fur unser Empfinden ungewohnten Eigenschaften dieses Holzbausystems wurden an unsere Gegebenheiten angepasst. Anzunehmen ist deshalb, dass sich dieses Bausystem weiterdurchsetzen wird, denn es ist wirtschaftlich und zeichnet sich durch einfache Konstruktion und architektonische Freiheit innerhalb des Systems aus. Zudem sind die eingesetzten Holzquerschnitte und plattenartigen Holz- und Gipswerkstoffe stets in hoher Oualitat lieferbar und kurzfristig verfOgbar. In der Schweiz und im angrenzenden Ausland, aber auch in Skandinavien, Kanada und den USA, wurden bereits mehrgeschossige Holzrahmenbauten erstellt. Die Erfahrungen sind durchaus positiv und zeigen auf, dass sich der Rahmenbau mit Modifikationen auch fur das mehrgeschossige Bauen eignet. Technische tosunqen im Schall- und Brandschutz, in der Statik und Bauphysik, aber auch bei der Herstellung und Montage haben sich bewahrt. In den folgenden Kapiteln werden diese beschrieben. Die Merkmale des Holzrahmenbaus - Gestaltungsfreiheit - Einfache Bauweise - Sich wiederholende Details - Das Traggerippe besteht aus schlanken, standardisierten Querschnitten - Gebaudeaussteifung durch Beplankung - Einfache Materialbeschaffung - Geschossweiser Aufbau - Verbindungen mit Kontaktstbssen und durch mechanische Verbindungsmittel - Rastermass 400-700 Millimeter, vorzugsweise 625 Millimeter - Konstruktion beidseitig bekleidet - Kurze Bauzeit, unterschiedliche Fertigungstiefe ist rnoqlkh

Mehrgeschossiges Bauen mit Rahmenbau - In modifizierter Art gut geeignet - Setzungsunempfindliches statisches System wahlen - Detailausbildung auch bezOglich Setzungsverhalten optimieren - Materialkombinationen (Mischbauweise) wenn rnoqlich vermeiden - Die Genauigkeit der Herstellung und Montage hat hochste Prioritat

- FrOhzeitigerEinbezug von spezialisierten Fachplanern notwendig In Kapitel bll sind weitere Angaben zum mehrgeschossigen Bauen mit Holz enthalten.

b6 20 Konstruktionsteile FOr ein- und zweigeschossige Bautypen sind bezogen auf das Tragverhalten Holzer mit Querschnitten von 60/120 Millimeter ausreichend. Damit ware das Grundelement, aus dem die wesentliche Baustruktur besteht, ein Kantholz mit der Abmessung 60/120 Millimeter. Allerdings werden heute bei den Aussenwanden qrossere Darnrnstarken als 120 Millimeter benotiqt. Entweder sind die Querschnitte von 120 auf 160, 180,200 usw. Millimeter zu erhOhen, oder fur die Damrnunq wird eine zweite Darnmebene, unabhangig von der Tragkonstruktion, aufgebracht. Weil sich mit einer zweiten Dammebene zugleich auch warrnebrucken eliminieren lassen, ist diese Variante klar vorzuziehen . Moqlich ist auch eine Kombination, die Erhohunq der Tragkonstruktion und eine zweite, aussen liegende Darnrnunq (siehe Kapitel b6 41 «Wandaufbau »). Beim mehrgeschossigen Rahmenbau rnussen die Querschnittsabmessungen zur Lastabtragung ohnehin erhoht werden . 1m Rahmenbau werden hauptsachlich eingesetzt: FOr das Gerippe Konstruktionsholz (Vollholz, Leimholz), Festigkeitsklasse C24 Holzart: Fichte, Tanne Holzfeuchte: 12 Prozent ± 2 Prozent FOr eine gute Formstabilitat wird im Rahmenbau der Einsatz von Leimholz empfohlen .

b63 Studentenhauser in Rahmenbauweise, Lausanne, CH

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FOr die aussteifende Wand- und Bodenbeplankung - Dreischichtplatten - aSB-Platten, MDF-Platten, Spanplatten - Gipsfaser-Platten - Furniersperrholz

b6 30 Setzmasse Das Setzmass bestimmt sich aus der Anzahl und Abmessung der horizontal eingebauten Holzer (Schwinden und Verformung unter Querdruck). Je hoher der Anteil horizontal eingebauter Holzer ist, desto qrossere Aufmerksamkeit wird jedoch verlangt. Der Anteil horizontaler Holzteile wie Schwellen, pfetten und Balken liegt beim Rahmenbau je Stockwerk zwischen 240 und 500 Millimetern. Dies bedeutet, dass ausschliesslich trockene Holzer (Holzfeuchte um 12 Prozent) einzubauen sind. Bei mehrgeschossigen Bauten werden weitergehende, konstruktive Massnahmen erforderlich (siehe Kapitel b11 ).

FOr die Dammungen - Mineralfaserplatten - Zellulosefaser - Holzfaserplatten - Diverse Darnrnrnaterialien

b65 b64 Pfadfinderheim in Rahmenbauweise. Baden, CH

b65 Konstruktionsteile des Rahmenbaues

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Fussschwelle, Setzschwelle Holzrahmen Setzholz Rippe, Balken, Balkenlage Statisch wirksame Wandbeplankung Statisch wirksame Bodenbeplankung

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Bemerkung: DiefrOher Obliche Kopfschwelle (Pfette. Einbinder) wird heute in der Regel mit dem oberen Abschluss des Rahmens kombiniert.

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Rahmenbau

Tragwerk und Lage der Dammung (Abb. b66 bis b72) Mit Holzern der Querschnittsabmessung von 60/120 Millimetern lassen sich in den meisten Fallen die tra genden Wande konstruiereno Schwellen und pfetten als durchlaufende l.anqsbauteile kennen mit flach liegenden Holzern ebenfalls mit dem Querschnitt

60/120 Millimeter ausgefOhrt werden. FOr Wande mit qrosseren Lasten oder besonderen Anforderungen sind Standerquerschnitte von 80/120 Millimetern oder grosser zu wahlen. Bei grossen Lasten, wie sie bei mehrgeschossiger Bauweise, bei qrosseren Offnungen fur Fenster oder Durchqanqe oder anderen speziellen Abweichungen im Grundriss oder Schnitt oder bei entsprechenden Schneelasten vorkommen, sind die erforderlichen Abmessungen mit Hilfe einer statischen Berechnung zu bestimmen. An dieWarmedammung werden heute hohere Anforderungen gestellt, alssie sich ausder durch die Standerabmessunq bestimmten Wanddicke von 120 Millimetern ergeben. Entsprechend werden hohere Querschnitte, meist 160 bis 220 Millimeter, in vielen Fallen in Kombination mit einer zweiten Schicht (wie bereits unter b6 20 «Konstruktionsteile» erwahnt), mit einer durchgehenden Aussendarnmunq angeordnet. Diese in der Baupraxis vermehrt gewahlte Bauweise bedeutet beispielsweise eine Traqwerkssta rke von 160 Millimetern und eine aussen liegende zusatzliche Dammschicht von 40, 60, 80 Millimetern oder mehr. Diese aussen liegende Dammunq besteht aus Holzfaserdarnrnstoffen, Zellulose oder auch aus Mineralwolle. Holzfaserdarnrnstoffe bieten den Vorteil,

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b66 Aussenwandaufbau mit einlagiger Damrnunq (a). 1 bis 3, unterschiedliche Ausbildung des ausseren Tragwerksabschlusses (Oamrnschutzschicht) 1 Folie 2 Holzfaserdammplatte 3 Holzwerkstoff- oder Gipsfaserplatte

b67 Aussenwandaufbau mit zweilagiger Dammung(a und b). Die Dicke der Dammung b kann unabhanqiqvon der Tragwerksebene nach den Erfordernissen desWarmeschutzes bestimmt werden. wa rrnebrucken ki.innen auf einfache Art eliminiert werden. Darstellung in Horizontalschnitt (unten) und Vertikalschnitt (oben). Aufbau jeweils von aussen(links) nach innen (rechts)

b68 Aussenwandaufbau mit zweilagiger Dammung (a und b). Die Dsrnrnunq b wird durch eine Kompaktfassade (verputztes Aussendammsystem) gebildet. Die Dicke desAussendammsystems b kann unabhanqiq vom Tragwerk bestimmt werden.

b69 Aussenwandaufbau mit zusatzlicher Dammung in der Installationsebene (c). Die Dicke der Dammung c ist abhangig von der Dickeder Installationsebene.

b6 40 Baustruktur und Wandaufbau b6 41 Wandaufbau Je nach warrnetechn ischen Anforderungen an die Gebaudehulle. aber auch je nach Anforderung an die innere Beplankungsschicht (Innere Wandbekleidung) und den weiteren ausseren Wandaufbau, wird der Aufbau der Wandkonstruktion unterschiedlich ausgefOh rt. In den letzten Jahren haben sich denn auch unterschiedliche AusfOhrungsarten gezeigt. Die Auswahl des richtigen Wandaufbauswird durch die Nutzung des Gebaudes. die bauphysikalischen und energetischen Anforderungen und die AnsprOche an die Oualitat der Wandkonstruktion bestimmt. Die bauphysikalischen Werte sind im Teil c «Gebaudehulle, Wande, Decken» zu finden.

dass sie in der Regel eine genOgend hohe Dichte aufweisen und somit keinen Lattenrost benotiqen wie beispielsweise Oarnrnstoffe mit einer geringen Druckfestigkeit. In den Abbildungen b66 bis b72 sind die Varianten, ein-, zwei- oder auch dreilagige Oarnrnebene in verschiedenen Kombinationen, dargestellt. Umden U-Wertzuverbessern, kann die Lattenrost- und Installationsebene ebenfalls qedarnrnt werden (Abb. b69 und b70). Dadurch ergibt sich eine andere Lage der Luftdichtung und Dampfbremse (getrennte Funktion, vgl. Kapitel clff.). Das erfordert bauphysikalisch eine gesonderte Betrachtungsweise, um sicherzustellen, dass innerhalb der Wandkonstru ktion kein schadliches Kondensat ausgeschieden wird. Ein bauphysikalischer Nachweis erObrigt sich, wenn raumseitig der Luftdichtigkeitsschicht und Dampfbremse keine zusatzliche Warmeda mmung angebracht wird. In der Praxiswird die Aufbauart mit Damrnunq in der Lattenrost- und Installationsebene eher selten ausgefOhrt. Aussen Iiegende Darnmunqen, wie in den Abbildungen b67 und b68 dargestellt, sind bauphysikalisch einfach und konnen auf einfache Weise an die gewOnschten U-Werte angepasst werden. Mit derartigen Konstruktionen las-

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b70 Aussenwandaufbau mit dreilagiger Dammung. In der Tragwerksebene (a), von aussen auf die Tragwerksebene aufgebracht (b) und in der Installationsebene(c). Die Dicke der Darnmunq b kann unabhangig vom Tragwerk frei bestimmt werden. Die Abmessung c ist abhangig von der Starke der Installationsebene.

sen sich U-Werte von 0.15 W/mlK (odernoch tiefere) erreichen. UWerte von Wandbauteilen sind im Teil c enthalten. Vorzugsweise besteht im modernen Rahmenbau die Darnrnunq somit aus zwei Ebenen . Eine erste Ebene kommt zwischen die Tragkonstruktionsebene zu liegen, und die zweite Ebene ist von aussen als 50 genannte Aussendammung auf die Tragwerkselemente aufgebracht (Abb. b67 und b68). Decken- und DachOberqanqe, aber auch Gebaudeecken werden 50 homogen qedamrnt. WarmebrOcken, verursacht durch die Lage der Holzer in der Tragwerksebene, werden auf ein Minimum reduziert. Aufbauten mit zwei- oder dreilagigen Darnrnschichten eignen sich auch fOr Bauten mit Baustandards wie Minergie, Nullenergie-, Passivhaus usw. Zusatzfich zu den zwei- und dreilagigen Aufbauten, welche auf dem herkornrnllchen Prinzip der Tragkonstruktion des Rahmenbaus aufbauen, stehen weitere Aufbauten zur Wahl. Eigens fOr hochdarnrnende Gebaude entwickelte Aufbauten und Tragwerkssysteme sind in den Abbildungen b71 und b72 im Ansatz dargestellt.

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b71 Aussenwandaufbau mit einlagiger Darnrnebene (a). Die Damrndicke a ist abhangig von der Tragwerksebene. Zur Minimierung von Warmebrucken werden l-Traqer oder andere schlanke, verleimte Konstruktionsholzer verwendet.

b72 Aussenwandaufbau mit einlagiger Damrnunq (a). Das speziell zur Minimierung von Warmebrucken entwickelte Tragwerkssystem ist zusamme ngesetzt ausTragwerk, Dammstoff und Distanzhalterung (Darnrnstander). Die Dammschichtdicke a ist abhangig von der Tragwerksebene.

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Rahmenbau

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Tragwerk und Lage der statisch wirksamen Beplankung (Abb. b73 bis b75) Bei Rahmenbauten nach traditionellem Vorbild wird die fur die Gebaudeaussteifung notwendige statisch wirksame Beplankung von aussen auf das Tragwerksgerippeaufgebracht. In der heutigen Baupraxis wird jedoch die stabilisierende Schicht in aller Regel von innen auf das stabforrniqen Gerippe aufgebracht. Die Weiterleitung der Lasten kann auch so einwandfrei bewerkstelligt werden, zudem ergeben sich in der Reihenfolge der Schichten von innen nach aussen bauphysikalische Vorteile. Die statisch wirksa me Beplankung kann so, neben der Stabilisierung des Tragwerkes, auch die Fun ktion der Luftdichtung und Dampfbremse ubernehrnen. Die unterschiedliche Lage der statisch wirksa men Beplankung ist in den Abbildungen b73 bis b75 oder auch im Teilkapitel b6 50 «Statik» (Abb. bl13 und bl14) festgehalten. Die Abbildung b75 zeigt die auf ein Minimum reduzierte AusfUhrung. Die statisch wirksa me Beplankung ubernirnrnt auch die Funktionen der Luftdichtung, der Dampfbremse und der inneren Bekleidung.

Lattenrost, Installationsebene und innere Bekleidung (Abb. b77 bis b80) Weitere AusfUhrungsvarianten ergeben sich in Aufbau und Art der Installationsebene und der inneren Bekleidung. Ais Unterkonstruktion fur die innere Bekleidung wird in der Regel ein Lattenrost angebracht, der gleichzeitig als Raum fur Installationen dient, da Elektroleitungen und ahnliche Installationen raumseitig der Luftdichtigkeitsschicht anzuordnen sind (Abb. b78 und b80). Damit wird der notiqe Ra um fur die InstaliationsfUhrungen geschaffen und die Luftdichtigkeitsschicht sowie die Dampfbremse wird nicht durch Installationen durchbrochen. Um qenuqend Platz fur die Installationen zu erhalten, solite dieser Lattenrost mindestens eine Schichtdicke von 30 Millimetern, besser von 50 Millimetern aufweisen (inklusive Bekleidung werden fur Elektrodosen 60 Millimeter benotiqt). Um den U-Wert weiter zu verbessern, kann diese Lattenrost- und Installationsebene, wie unter «Tragwerk und Lage der Darnrnunq » beschrieben (Abb. b69 und b70 sowie Abb. b78 und b80), ebenfalls qedarnrnt werden . Eine andere Kcnstru ktionsrnoqlichkeit besteht darin, die inneren Beplankungsschichten direkt einlagig (Abb. b77) oder zweilagig

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b73 Aussenwandaufbau mit innen angeordneter statisch wirksamer Beplankung. Diese Konstruktionsart wird in den letzten Jahren gegenOber der Konstruktionsart b74 bevorzugt. Darstellung in Horizontalschnitt (unten) und Vertikalschnitt (oben). Aufbau jeweils von aussen (links)nachinnen (rechts).

b74 Aussenwandaufbau mit aussen angeordneter statischwirksamer Beplankung

b75 Aussenwandaufbau mit innen angeordneter statisch wirksamer Beplankung. Die das Gebaude aussteifende Beplankung Obernimmt gleichzeit ig die Funktionen der Luft dichtung, Dampfbremseund der inneren Bekleidung.

b76 Montierte Rahmenbauwande

(Abb. b79) auf die Tragwerkskonstruktion aufzubringen. Der eigentliche Lattenrost entfallt. Die Beplankungsschichten haben dann meh rere Funktionen zu Obernehmen . 1m Fall der zweilagigen Beplankung Obernimmt die innere, direkt auf demTragwerk liegende Beplankungsschicht die statisch wirksame Funktion . Die zweite Schicht bildet die Wandbekleidung . DerVorteil dieser Konstruktionsart liegt in der massiveren Beplankung (weil zweilagig). Der Nachteil ist, dass fur die Installationen ein anderes Installationssystem zu bilden ist und dass die vertraqlichkeit der direkt aufeinander liegenden zwei Beplankungsschichten abzustimmen ist. Eine optimale Losunq ergibt sich, wenn auf die statisch wirksame Schicht ein Lattenrost fur die Installationen aufgebracht und gleichzeitig eine zweilagige Innenbekleidung angebracht wird (Abb. b80).

derstand der Dampfbremse besonders zu beachten (Abb. b74). Beim Normalaufbau der Wandkonstruktion (Abb. b81 bis b84)genOgt fur den Rahmenbau eine Dampfbremse mit einem geringen, jedoch auf die Konstruktion abgestimmten Diffusionswiderstand als regu lierende Schicht der Wasserdampfwanderung von innen nach aussen (Diffusionsaquivalente Luftschichtdicke «5» je nach Anwendung und Funktion von etwa 2 bis 5 Metern, fur spezielle Konstruktionen aber deutlich hoher oder auch tiefer). 1m Teil c (Kapitel cl 39 «Feuchteschutz») sind Aufbauten dargestellt, die nach Norm SIA 180 vom Nachweis befreit sind . In Nassraurnen (Duschen, Bader) und auch bei den Bauteiluberqanqen (insbesonderebei Aussenwand an Decke) ist diese regulierende Schicht gesondert zu bestimmen . In solchen Anschlussbereichen mit wechselnden Lagen der Dampfbremse (beispielsweise Abb. b90, b91 , b93, b94) sind Folien mit einem variablen Diffusionswiderstand (PA-Folie, feuchteadaptive Dampfbremse) empfohlen. Wie bereits beschrieben, konnen anstelle von folienartigen Werkstoffenauch die plattenartigen Beplankungsschichten als Luftdichtung und Dampfbremse eingesetzt werden (Abb. b81 und b84). Allerdings kann sich die Funktion der Luftdichtung in dieser Art

Luftdichtung und Dampfbremse (Abb. b81 bis b84) DernotiqeDiffusionswiderstand der Dampfbremse ist generell auf die aussen liegenden Schichten abzustimmen. Liegt die statisch wirksame Beplankung zur Stabilisierung des Tragwerkes auf der Aussenseite der Warmedammschicht, ist der notice Diffusionswi-

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b77 Aussenwandaufbau mit einlagiger, innererBekleidung . Dieinnere Bekleidung ubernimmtgleichzeitig die Funktionen der Luftdichtung, der Dampfbremse und der dasGebaudeaussteifenden Beplankung . Darstellung in Horizontalschnitt (unten) und Vertikalschnitt (oben).Aufbau jeweils von aussen (links) nach innen (rechts).

b78 Aussenwandaufbau mit einlagiger innererBekleidung, Lattenrost- und Installationsebene und statisch wirksamer Beplankung. DieVorteile desAufbaues liegen in der klaren Trennung und Zuordnung der Funktionen.

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b79 Aussenwandaufbau mit zweilagiger innererBekleidung. Die Funktionsschichten innere Bekleidung und statisch wirksame Beplankungen sind unabhanqiq,

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b80 b80 Aussenwandaufbau mit zweilagiger innererBekleidung, separater Lattenrostund Installationsebene und statisch wirksamer Beplankung . Dies ist die optimale, jedoch auchaufwandigste AusfO hrung.

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Rahmenbau

nur auf die Wandflache beschranken, bei den AnschlOssen an die Decken und Dacher wie auch an die Offnungen wie Fenster und TOren sind die plattenartigen 5chichten mit Folien oder anderen Dichtungskonzepten (siehe b6 42 «Anschlusse. Wande, Decken», beispielsweise Abbildungen b89 bis b94) zu erqanzen. Auch versteht sich von selbst, dass die Luftdichtung und Dampfbremse, egal ob sie aus Platten oder Folien besteht, nicht durch Installationen, Befestigungen oder andere Durchdringungen durchbrochen sein darf und die AnschlOsse dicht auszufOhren sind . Weitere Hinweise zur Luftdichtung und Dampfbremse, zu Konzeption, Konstruktion und AusfOhrung von kontrolliert dichten Gebauden sind im Kapitel c enthalten. In denAbbildungen b81 bis b84 sind die unterschiedlichen Anordnungen und Materialen fur die Luftdichtigkeitsschicht und Dampfbremse dargestellt.

tion, dargestellt. Bei der ersten Variante liegt die Decke auf der ganzen Breite der Aussenwand-Tragkonstruktion auf. Die Obertragung der Krafte aus der Geschossdecke und den oberen Geschossen ist einfach herstellbar. Bei Variante zwei (Abb. b86) liegt die Decke zum Teil auf der Aussenwand-Tragkonstruktion auf. 50mit konnen die Deckenstirnen qedarnrnt werden. Bei der dritten Variante (Abb. b87) wird die Decke an die Aussenwand-Tragkonstruktion befestigt, lediglich dieobere Beplankungsschicht der Deckenkonstruktion wird auf die Aussenwand gefOhrt. Bei der Konstruktion nach Abbildung b88 liegt die Decke auf der inneren Zusatzschale. Damrn- und Luftdichtigkeitsschicht sowie Dampfbremse und der gesamte Aussenwandaufbau bleiben unberuhrt. Bei allen Auflagerausbildungen ist ein statischer Nachweis zu fuhreno Exzentrische Auflager sind zu berOcksichtigen .

b6 42 Anschlusse, Wande, Oecken Tragwerk (Abb. b85 bis b88) In den Abbildungen b85 bis b88 sind vierAnschlussrnoqlkhkeiten von Decke zu Aussenwand, bezogen auf die Tragwerkskonstruk-

Luftdichtung und Oampfbremse (Abb. b89 bis b94 Beim Rahmenbau durchstossen dieTrager der Geschossdecke oder zumindest einzelne 5chichten der Deckenkonstruktion konstruktionsbedingt die Luftdichtigkeitsschicht und Dampfbremse. 1m Teil c dieses Buches wird dargelegt, dass derartige Durchdringungen

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b8l Die Schichten innerer Bekleidung und statisch wirksame Beplankung ubernehmengleichzeitig die Funktionen der Luftdichtung und der Dampfbremse. DenAnschlOssen an weitere Bauteile wie Fenster, TOren, Decken und Dacher ist spezielle Aufmerksamkeit zu widmen. Darstellung in Horizontalschnitt(unten) und Vertikalschnitt (oben). Aufbau jeweils von aussen (links) nach innen(rechts).

b82 Luftdichtung und Dampfbremse werden durcheine Folie gebildet. Die AnschlOsse sind einfacher zu bewerkstelligen.

b83 Die Funktionsschichten sind getrennt. Gilt als optimaIe AusfOhrung . Die Luftdichtung und Dampfbremse werden durch eine Folie gebildet. Die AnschlOsse sind einfacher zu bewerkstelligen .

b84 Die Funktionen sind weitgehend getrennt. Gilt als optimaIe AusfOhrung. Luftdichtung und die Dampfbremse werden durch die statisch wirksame Beplankunggebildet. DenAnschlOssen an die weiteren Bauteile wie Fenster, TOren, Decken, Dacher ist spezielle Aufmerksamkeit zu widmen.

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luftdichteAnschlOsse erfordern, die allerdings nicht immereinfach auszufOhren sind. Die in den Abbildungen b89 bis b94 dargestellten Aufbauten weisen auf entsprechende tcsunqsansatze fur die DeckenanschlOsse hin. In den Abbildungen b89 und b90 sind zwei Mbglichkeiten, abgestimmt auf die Konstruktionsart, Deckenauflager auf der ganzen Breite der Aussenwandtragkonstruktion aufliegend, ersichtlich (nach Abb. b85). In Variante b89 wird die Luftdichtung an jedem Balken und an der Bodenbeplankung angeschlossen . In Variante b90 wird die Luftdichtigkeitsschicht (Folie) bereits wahrend des Aufrichtens zwischen die Deckenkonstruktion eingelegt und beim Ausbau mit der Luftdichtigkeitsschicht der Wand verklebt. Da die Luftdichtigkeitsschicht und Dampfbremse durch diese Ausbildung in den Kaltbereich gefOhrt werden, muss aussenseitig eine Warmedammschicht (Mindeststarke 50 Millimeter, bzw. bauphysikalischer Nachweis nbtig) angebracht werden . Neben einem allgemein verbesserten U-Wert erfOllt die aussen liegende Darnrnschicht auch die Aufgabe, Kondensationsfeuchtigkeit innerhalb der Konstruktion im Deckenbereich zu vermeiden . Eine durchaus praktikable Lbsung ergibt sich nach Abbildung b9l , entsprechend der Aufla-

gersituation nach b86. Entsprechend den AusfOhrungen der Abbildungen b89 und b90 werden die AnschlOsse in Abbildung b92 einzeln befestigt, oderdie Luftdichtigkeitsschicht und Dampfbremse werden in Abbildung b93 nach aussen gefOhrt. Dies ermbglicht wiederum die Kombination mit einer Aussendammung . Die wohl einfachste AusfOhrung ergibt sich nach den Ausbildungen b94 und b88, indem die Aussenwand volltlachiq durchgefOhrt wird. Die Deckenkonstruktion liegt auf der tragend ausgebildeten Vorsatzschale. Die AnschlOsse Aussenwand-Aussenwand sind in den Abbildungen b95 bis b98 im Grundriss dargestellt. In den Bildlegenden ist erwahnt, welcher Aufbau in Schnitt und Anschluss Obereinstimmt. Analog dazu sind in den Abbildungen b99 und bl00 die AnschlOsse Aussenwand-Innenwand anhand von zwei Aufbauten behandelt.

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b8S Als Deckenauflager wird die ganze Breite des Aussenwandtragwerkes genutzt. AnschlussLuftdichtung nach Abbildung b90. Beim Fehlen der zweiten, aussen liegenden Dammschicht nach Abbildung b89 Darstellung in Horizontalschnitt (unten) und Vertikalschnitt (oben)

b86 Das Deckenauflager beschrankt sich auf einen Teil desAussenwandtragwerkes. Anschluss Luftdichtung nachAbbildung b91. Die ungOnstige Krafteinleitung ist konstruktiv zu berOcksichtigen.

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b87 Die Decke wird von innen an die Aussenwand angeschlossen . Anschluss Luftdichtung nachAbbildung b93 oder nach b92. Die ungOnstige Krafteinleitung ist konstruktiv zu berOcksichtigen.

b88 Die Deckenkonstruktion liegt auf der inneren, tragend ausgebildeten Zusatzschale. Anschluss Luftdichtung nach Abbildung b94. Deckenauflager: zusatzlicher statischer Nachweis erforderlich

b86-1 Bauteilanschluss nach Abbildung b86 und b91

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Rahmenbau

ba9 Ais Deckenauflager wird die ganze Breite des Aussenwandtragwerkes genutzt. Anschluss der Luftdichtigkeitsschicht und Dampfbremse einzeln. Der Anschluss ist an jedem Balken und der Tragschicht der Deckenkonst ruktion notwendig (heikle AusfOhrung, problematischbei den Stossfugen!). Weil keinezweite, aussen liegende Darnrnunq vorhanden ist. kann die Luftdichtung nicht nach aussen gefOh rt werden. Darstellung in Horizontalschnitt (unten) und Vertikalschnitt (oben) b90 Ais Deckenauflager wird die ganze Breite desAussenwandtragwerkes genutzt . Die Luftdichtigkeitsschicht und die Dampfbremse umfassen den Deckenanschluss «fugenlos» . Weil eine Aussendammung vorliegt, kann die Luftdichtigkeitsschicht und Dampfbremse um das Tragwerk gefOhrtwerden. FOr den Anschlusswird eine Folie mit einem variablen Diffusionswiderstand (PA-Folie, feuchteadapt ive Dampfbremse) empfohlen. b91 Aufbau nach b90. erqanzend sind die Deckenstirnen qedarnrnt ba9

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b92 Die Decke wird von innen an die Aussenwand angeschlossen. Die Luft dicht igkeitsschicht und die Dampfbremse werden an der Tragschicht der Deckenkonstruktion angeschlossen (heikle AusfO hrung, problematisch bei den Stossfugen!). b93 Die Decke wird von innen an die Aussenwand angeschlossen. Die Luftdichtigkeitsschicht und die Dampfbremse werden um die Tragschicht der Deckenkonstruktion «fuqenlos» gefOhrt. Weil die Foliein den Kaltbereich gefOhrt w ird. ist eine Aussendammung notwendig. FO r den Anschluss wird eine Folie mit einem variabien Diffu sionswiderstand (PA-Folie. feuchteadaptive Dampfbremse) empfohlen. b94 Die Deckenkonstruk tion liegt auf der inneren Zusatzschale. Die eigent liche Aussenwandkonstruktion bleibt unberuhrt .

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b95 AnschlussAussenwand-Aussenwand im Horizontalschnitt, Wandaufbau gemassAbbildung b77. b96 Anschluss Aussenwand-Aussenwand im Horizontalschnitt, Wandaufbau gemass Abbildung b74 b97 Anschluss Aussenwand-Aussenwand im Horizontalschnitt, Wandaufbau gemass Abbildung b79 b98 Anschluss Aussenwand-Aussenwand im Horizontalschnitt, Wandaufbau gemass Abbildung b80 b99 Anschluss Aussenwand-Innenwand im Horizontalschnitt, Wandaufbau gemassAbbildung b78 bl00 Anschluss Aussenwand-Innenwand im Horizontalschnitt, Wandaufbau gemass Abbildung b79

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M6rtelbett, Abdichtung, Sperrschicht Schwelle Fensterbank, in der Regel abgedeckt Faltlamellenstoren, Storenkasten InnereBekleidung Lattenrost, Installationsraum, Zusatzdarnmunq 7 Luftdichtung (Bauteilfugen luftdicht erganzt), Dampfbremse 8 Statisch wirksame Beplankung 9 Rahmenbau, Tragwerk 10 Dammung in Tragwerksebene 11 Aussere Darnrnunq, Zusatzdarnrnunq 12 Aussere Bekleidung, hinteriOftet 13 Hohlkasten mit Hohlraumdarnpfunq 14 Trittschatldamrnunq 15 Zementestrich oder Trockenaufbau 16 Gehbelag 17 Deckenbekleidung

Rahmenbau

18 Lattenrost, Installationsraum, Zusatzdarnmunq 19 Luftdichtung, Dampfbremse 20 Dammung 21 Unterdach, evtl. Zusatzdarnmunq 22 Konterlattung, DurchlOftung 23 Deckung

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