Tragfähigkeit und Stabilität im Holzbau
Meist unsichtbar und doch essenziell: das Tragwerk.
Bei Tragwerk und Statik geht es um Masse. Holzmodulbauten sind leichter und verbrauchen weniger Material – und können dennoch genauso viel tragen wie Massivbauten. Warum das so ist und weshalb Tragwerk und Statik elegant sein können, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Dass Gebäude stehen, scheint von vornherein klar zu sein und man schaut leicht über diese so spannende Planungsarbeit hinweg – man sieht eher den Bau selbst, wie er wirkt und funktioniert. Dabei ist ein klar konzipiertes Tragwerk Grundvoraussetzung für die Nutzbarkeit eines Gebäudes. Das Tragwerk erscheint als ein sich elegant zurückhaltendes Gerüst für eine wirkungsvolle Ästhetik.
Die Lebensdauer eines Gebäudes
Ein:e Tragwerksplaner:in oder ein:e Statiker:in ist dafür zuständig, die geforderte Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit so zu gestalten, dass sie über die geplante Lebensdauer des Gebäudes hält. Dabei muss Wirtschaftlichkeit genauso berücksichtigt werden wie Ästhetik.
Die Tragwerksplanung bzw. der Lastabtrag sollte am besten direkt beim Entwurf miteinbezogen werden.
Denn hier entscheidet sich bereits, wie die übereinanderliegenden Räume funktionieren können, damit die Gesamtkonstruktion steht: Wie muss das Erdgeschoss geplant sein, um die oberen Etagen zu tragen und wie die darauf folgenden Geschosse? Es lohnt sich daher von vornherein zu bedenken, wie die Abfangkonstruktion berechnet werden muss. Es muss klar sein, wie die Lasten verteilt werden, damit alles da bleibt, wo es sein soll, keine Risse entstehen oder tragende Wände im weiteren Planungsprozess störend wirken.
Ein wichtiger Aspekt ist es, z. B. bereits im 1. Obergeschoss Wände als Träger einzuplanen, damit die nächsten Geschosse nicht im Nachhinein durch aufwendige Konstruktionen, wie etwa dickere Decken, die durch mehr Material auch deutlich kostenintensiver werden, abgefangen werden müssen.
Holz als Baumaterial
Holz als Material eignet sich hervorragend für die Errichtung von Gebäuden – auch unter dem Aspekt Statik bzw. Tragwerk. Holz kann in Faserrichtung große Zug- und Druckkräfte aufnehmen und besitzt auch eine Festigkeit gegen Biegung.
Setzt man die Tragfähigkeit von Holz ins Verhältnis zum Eigengewicht, übertrifft es die anderen üblichen Bauweisen wie Stahl, Stahlbeton und Mauerwerk.
Holz weist in Faserrichtung eine sehr geringe Temperaturdehnung auf. Die Tragfähigkeit von Holz ist auch weitgehend unabhängig von der Temperatur. So kann es bei extrem tiefen Temperaturen, bei großer Hitze und in Zonen oft wechselnder Temperaturen eingesetzt werden.
Holz ist auch gegen die meisten Chemikalien sehr widerstandsfähig.
Deshalb war es früher neben Glas der wichtigste Rohstoff für Behälter und Rohrleitungen in der chemischen Industrie. Heute hat Holz eine große Bedeutung als Baustoff für Gebäude, in denen eine chemisch hoch belastete Atmosphäre herrscht, wie zum Beispiel in Thermalbädern, in Salzlagerhallen oder in Kompostieranlagen.
Auf unterschiedliche Feuchtigkeit reagiert Holz mit Quellen oder Schwinden quer zur Faserrichtung, was dann auch zu Verdrehungen und Rissen führen kann. Bei erhöhter Feuchtigkeit quillt das Holz etwas auf, bei verdunstender Feuchtigkeit schwindet das Holz. Deshalb muss Holz immer in der zu erwartenden Ausgleichsfeuchte eingebaut und vor direkten Witterungseinflüssen geschützt werden, etwa durch Dachvorsprünge oder Verkleidungen.
In durch Erdbeben gefährdeten Gebieten besitzt Holz einen doppelten Vorteil: Die geringe Eigenlast reduziert die bei einem Erdbeben aufzunehmenden Kräfte erheblich.
Die üblichen stabförmigen Verbindungsmittel (Schrauben, Nägel, Klammern) sichern ein duktiles Verhalten der Konstruktion. Unter duktilem Verhalten versteht man, dass die Energie, die durch das Erdbeben ausgelöst wird, über elastische oder plastische Verformungen aufgenommen und nivelliert bzw. aufgelöst wird. Die Gebäude überstehen Erdbeben ohne dauerhafte Schäden.
38 cm lange Schrauben dienen als stabförmiges Verbindungsmittel für die Dachkonstruktion.
Es gibt ein enormes Angebot an Hölzern, Holzwerkstoffen und Holzbauformen.
Verschiedenste speziell aufbereitete Holzarten (ob Tanne, Fichte, Kiefer, Lärche, Buche oder Eiche) und Elemente für Skelett-, Rahmen- und Massivholzbau und jeden Einsatzzweck vom Tragwerk bis zur Fassade lassen eine Vielfalt von Gebäuden entstehen. Spannweiten von 250 Metern ohne Stützen sowie enorme Bauhöhen von 100 Metern und mehr sind möglich.
Die Materialbeschaffenheit von Holz hat man optimiert und die Tragfähigkeit gesteigert, damit Holzhäuser auch den modernen Anforderungen standhalten.
Brettschichtholz und Brettsperrholz
Die Tragfähigkeit konnte durch die Herstellung von verklebten Holzelementen gesteigert werden, so dass z. B. auch Holzbauten den strengen Brandschutzgesetzen entsprechen und Holzhochhäuser gebaut werden dürfen. Die Bauelemente sind z. B. Brettschichtholz oder Brettsperrholz.
Brettschichtholz besteht aus mindestens drei faserparallel miteinander verklebten Brettern und hat eine bis zu 50 % höhere Tragfähigkeit als übliches Bauholz.
Beim Brettsperrholz hingegen werden die einzelnen Lagen der Schnitthölzer bei der Herstellung der Platte im 90-Grad-Winkel zueinander geschichtet und verleimt. Die Tragfähigkeit verändert sich dabei wenig und wird in Querrichtung sogar gesteigert. Hinzu kommt die Qualität des Holzes: Je größer der Radius der Holzmaserung im Querschnitt, desto höher ist die Tragfähigkeit.
Der Keilzinkenstoß ist sowohl bei Balken als auch bei den Brettlamellen möglich. So kann man z. B. Flügeläste oder andere „Fehlstellen“ rausschneiden und erhält ein „endloses“ Bauteil gleichmäßig hoher Güte.
Durch die Holzmodulbauweise ist ein Gebäude bzw. Bauwerk aus Holz präziser als alles andere.
Fenster, Fugen, Türen, Elektrik, Installationen: Alles passt perfekt und auf Anhieb dank intelligenter Planung und Vorfertigung. Die Holzmodulbauweise zeichnet sich durch vorgefertigte und geschlossene Wand-, Decken- und Dachelemente aus, die an der Baustelle zu einem ganzen Gebäude zusammengefügt werden. Der hohe Vorfertigungsgrad der Holzmodulbauweise macht das Bauen mit Holz so kostengünstig, da u. a. weniger Bauzeit benötigt wird.
Bei unserer Arbeit im Holzbau müssen wir des Weiteren darauf achten, wie die vorgefertigten Module zum Bauplatz transportiert werden können.
Auch Sondertransporte dürfen nicht unendlich breit oder hoch sein. Man kann die Wände nicht einfach „zerschneiden“ und dann vor Ort wieder „zusammenkleben“ und einfach davon ausgehen, dass alle Wände für immer halten würden. Für solch spezielle Holzmodulkonstruktionen müssen die Expert*innen aus Tragwerk und Statik intelligente und oft innovative Lösungen erarbeiten, die sämtliche Lasten – dazu gehören auch z. B. Wind- oder Schneelast – ableiten bzw. tragen. Module sind hier nicht als Standardbauteile im Sinne des Fertighauses zu verstehen. Wir planen jedes Modul gemäß der Baulage und der Wünsche unserer Bauherren und Kund*innen.
