holz bau

University of Applied Sciences Giessen FriedbergEntwerfen und Konstruieren

HolzbauGeschichte, Material, Konstruktion /4

Verbindung altes Blockhaus, neuer AnbauPeter Zumtor, Gugalun Haus, Graubnden, 994

Vorteile: . sthetik (natrlich, warm) 2. Groe Spannweiten durch geringes

Gewicht 3. Vielfltige Verarbeitungs- und

Gestaltungsmglichkeiten 4. Gute bauphysikalische Eigenschaften 5. Geringe Bauzeit 6. konomie 7. kologie: nachwachsender Rohstoff,

fllt dezental an, einfache Entsorgung oder Wiederverwendung.

Nachteile: . Volumenvernderung in Abhngigkeit von Feuchtegehalt und Temperatur

2. Brennbar 3. Zerstrung durch Pilzbefall bei

andauernder zu hoher Eigenfeuchte.

Peter Zumthor, Klangkrper SchweizHannover, Expo 2000

Holz, der erste Rohstoff des Menschen und in be-sonderer Weise eng mit der Menschheitsgeschichte verbunden, wurde seit den Anfngen menschlicher Entwicklung bis heute als konstruktiver Baustoff und Energietrger genutzt.Der Naturstoff Holz ist auch fr das 2. Jahrhundert im Hinblick auf die Reduzierung des Treibhauseffektes bedeutungsvoll, stammt er doch aus der umweltfreundlichsten Fabrik - dem Wald - ein un-verzichtbares kosystem zur Erhaltung der natrlichen Lebensgrundlagen des Menschen. Heute besitzen wir eine Unzahl von Baustoffen - was spricht deshalb fr oder gegen den Holzbau?

Bauen mit Holz


HolzbauGeschichte, Material, Konstruktion 2/4

BlockbauweiseVerschiedene Ausfhrungen

Eckverbindung Blockbauweise Die UrhtteEssai sur l`architecture, Abb Laugier, 753

PfahlhttenbauPfahlhtte in Malaysien

Der Holzbau ist so alt, wie die Menschheitsgeschichte. Archologische Urformen finden wir auch heute noch bei Vlkern in fernen, von der Zivilisation abgeschnitte-nen Gegenden, besttigt.

Frhe FormenDas Tragsystem der Frhbauten des Holzbaus (Pfahl-bauhtten und Pfostenbauten) bilden in den Boden eingespannte Tragsulen. Daneben existierte der Block-hausbau, dessen Tragstruktur - horizontal bereinander liegende Holzstmme, an den Ecken schubfest miteinan-der verbunden - hat sich bis heute unverndert erhalten (statt der oben und unten abgeflachten Holzstmme, sind es heute mehr oder weniger starke Bohlen mit Nut und Feder).

Entwicklung des Holzbaus



Zusammenhang zwischen Dichte und Biegefestigkeit von Holz.Werte aus DIN 68 364

Fichte

Lrche

Buche

Eiche

Die Konstruktion von Holzbauten, insbesondere das Zusammenfgen der einzelnen Elemente, erfordert eine besondere Kenntnis ber das unterschiedliche Festig-keitsverhalten des Baustoffes Holz bei entsprechenden Belastungszustnden. Diese Unterschiede der Festigkeit haben ihre Ursache in der Faserstruktur des Holzes. In Abhngigkeit von der Belastungsrichtung betrgt beispielsweise die zulssige Festigkeit der bei uns ver-wendeten Bauhlzer der Gteklasse II:

Isometrie Hauptschnittebenen, LrchenholzStammabschnitt

Jahrring

Holzstrahlim Querschnitt

Rinde

Radialschnitt

Holzstrahlim Radialschnitt

Querschnitt

Borke

Bast

Sptholz

Frhholz

Splint

Tangentialschnitt

. parallel zur Faser: 0,8 - KN/cm2 (Druck/Zug)2. senkrecht zur Faser: 0,2 KN/cm2 (Druck)

0,005 KN/cm2 (Zug) Bei Belastung schrg zur Faser, abhngig vom Winkel: 0,2 - KN/cm2 (Druck)

3. tangentiale Belastung (Abscheren): 0,09 KN/cm2

Darber hinaus hngen die Festigkeiten selbstverstnd-lich auch von der Holzart ab und entsprechen weitge-hend deren Rohdichte.

Massivholz



Als hygroskopischer Stoff verndert Holz seinen Feuch-tegehalt mit Auswirkung auf Bestndigkeit und Verar-beitung.

Trockenes Holz absolut trocken, Zellen und Hohlrume sind wasser-frei, kommt praktisch im Baubereich nicht vor

Gleichgewichtsfeuchte bei allseitig geschlossenen Bauwerken mit Hei-zung nach DIN 052

Gleichgewichtsfeuchte bei allseitig geschlossenen Bauwerken ohne Heizung nach DIN 052

Gleichgewichtsfeuchte im Normal-klima (20 C, 65 % rel. Luftfeuchte)

Gleichgewichtsfeuchte bei ber-deckten, offenen Bauwerken nach DIN 052

Gleichgewichtsfeuchte bei allseitig der Witterung ausgesetzten Bautei-len nach DIN 052

Grenzwert fr Pilzwachstum, d. h. unterhalb dieses Wertes besteht keine Gefahr des Pilzbefalls nach DIN 68365

Oberer Grenzwert fr die Bezeich-nung trocken nach DIN 4074

Fasersttigungspunkt, d. h. Gleich-gewichtsfeuchte bei 00 % relativer Luftfeuchte

Oberer Grenzwert fr die Bezeich-nung halbtrocken fr Querschnit-te bis 200 CM2

Oberer Grenzwert fr die Bezeich-nung halbtrocken fr Querschnit-te von ber 200 CM2

Frisches Holz bei Querschnitte bis 200 CM2

Frisches Holz bei Querschnitten ber 200 CM2

0 %

9 % (+-3 %)

2 % (+-3 %)

2 %

5 % (+-3 %)

8 % (+-6 %)

20 %

20 %

28-32 %

30 %

35 %

ber 30 %

ber 35 %

Durch Feuchtevernderung wird gleichzeitig eine Vo-lumenvernderung hervorgerufen, deren Ursache in der chemischen Bindung des Wassers in den Fasern zu suchen ist.

Das maximale Schwindma von der Fasersttigung bis zum vlligen Trocknen betrgt:. in Lngsrichtung zur Faser 0, - 0,4 %2. radial zur Faser 3 - 5 %3. tangential zur Faser 5 - 0 %

Verziehen von Kanthlzern beim Trocknen

Verziehen von Brettern beim Trocknen

Schnittarten fr Kanthlzer und Latten

Schnittarten fr Bretter

Feuchte



Durch die oben genannte richtungsbezogene Volumen-vernderung ist massives Holz nur in sehr begrenzter Flchenausdehnung mglich. Das Bestreben, groflchi-ge Bauteile aus Holz zu schaffen, fhrte zur Entwicklung moderner Holzwerkstoffe. Durch kreuzweises Verleimen bzw. Verpressen von Brettern, Furnierstreifen, Spnen werden die feuchtebedingten Lngennderungen ge-mindert und vor allem richtungsneutral.

Kunstharzgebundene Holzwerkstoffe:Schichtholzplatten aus NadelholzBau-Furniersperrholz BFVFurnierschichtholz FSH, Furnierstreifenholz PSLOSB-FlachpressplattenSpanplattenHarte HolzfaserplattenMittelharte HolzfaserplattenWeiche Holzfaserplatten

Mineralisch gebundene Holzwerkstoffe:Zementgebundene FlachpressplattenGipsgebundene FlachpressplattenGipskartonplattenHWL (Holzwolle-Leichtbau)-Platten

Kunstharzgebundene Holzprimrtrger:Brettschichtholz

Holzwerkstoffe

Schichtholzplatten aus Nadelholz

Bau-Furniersperrholz BFV

Furnierschichtholz FSH

OSB-Flachpressplatten

Spanplatten

Harte Holzfaserplatten

Mittelharte Holzfaserplatten

Weiche Holzfaserplatten

Zementgebundene Flachpressplatten

Gipsgebundene Flachpressplatten

Gipskartonplatten

HWL (Holzwolle Leichtbau)-Platten Brettschichtholz



Fachwerkausfachung

Entwicklung des Fachwerkbaus

FachwerkbautenStrae in Warwick, England

Mit der Trennung des hlzernen Tragwerkes vom Boden durch einen Sockel beginnt die eigentliche Entwicklung des Fachwerkbaus:. zweigeschossiger Stnderbau mit einem Tragsystem

aus geschosshohen durchgehenden Stndern.2. zweigeschossiger Stnderbau mit aufgesetzem

Stockwerk (3-geschossig).3. dreigeschossiger Stockwerksbau mit geringer

Auskragung.

Stockwerksbau

Rhm

EckstielStrebe

Mittelstiel

Schwelle

Sturz-Riegel

Fensterstiel

Brstungs-riegel

Trstiel

Zwischen-riegel

Deckenbalken

Sockel

Schwelle

Deckenbalken

Rhm

Zwischenriegel

Schwelle

Dichtung

2 3

Fachwerkbau



Fachwerkbersicht

Mittelalter bis 1470Von den Grundformen ausgehend erfolgt eine Eigen-entwicklung. Standsicherheitsmanahmen prgen das Fachwerkgefge.. Rathaus in Halberstadt, 46

Enge Stnderstellung, senkrechte Ordnung.2. Haus in Kobern, 320

ltester erhaltener Fachwerkbau. Bereits dreiseitig auskragend.

3. Rathaus in Esslingen.

Neuzeit (Renaissence) 1470/1550430. Weite Stnderstellg., doppeltes Rhm, Fenster zwischen Ausriegelung. bergangszeit 470/550. Dem ethnografischen Sprachgebrauch folgend werden Ge-bude im Norden als schsisch, in West- und Mittel-deutschland als frnkisch, im Sden als alemannisch bezeichnet.4. Alte Waage, Braunschweig, 534

Senkrechte Ordnung wird beibehalten.5. Haus in Bdingen, um 500

Krumme Hlzer sind charakteristisch fr diese Zeit.6. Rathaus in Markgrningen, 5./6. Jh.

Engere Stnderstellung.

Neuzeit (Renaissance) 1550/1650Formen des Steinbaus werden bernommen. Die Mann-Figur wird genutzt. Fachwerk ist vollendet.7. Stiftsherrenhaus, Hameln, 558.

Groe Fensterflchen, organische Schmuckmotive.8. Haus in Osterspai, 579.

Mannfigur, malerisches Fachwerk.9. Haus in Mosbach, 589.

Mannfigur. Frnkischer Einfluss. Prgnantes alemannisches Gefge wird aufgegeben.

Neuzeit (Barock) 1650/1750Zierhlzer, Schmuckformen ohne bautechnische Bedeu-tung, Vereinfachung folgt.10. Die Wehlburg im Freilichtmuseum Cloppenburg

Bauernhaus, 750 Senkrechte Gefgeordnung wird beibehalten.

. Haus in Vallendar, 598. Schalgesimse, Schweifgiebel, Fenstererker.

2. Haus in Ebermannstadt E., 8. Jh. alem./frnk.Grenzraum, reiches Dekor.

3

2

Niederdeutsch

6

5

4

Neuzeit (Renaissance) 470/550

9

8

7

2

0

Mitteldeutsch

Oberdeutsch

Mittelalter bis 470 Neuzeit (Renaissance) 550/650 Neuzeit (Barock) 650/750



4 Zweigeschossige Sttze, eingeschobene RiegelPfosten-Riegel-Konstruktionen besitzen durchlaufende Sttzen. Da die Riegel an den Sttzen unterbrochen sind, besitzen diese Systeme nicht die statisch vorteil-hafte Durchlaufwirkung der Trger, somit knnen nur geringere Spannweiten erzielt werden.

5 Zweigeschossige Sttze, Trger als Zange Der Vorzug von Zangenkonstruktionen liegt in der schlanken Dimensionierung des Konstruktionssystems.Da die Hlzer durchlaufend an den Knotenpunkten nicht oder nur geringfgig geschwcht werden, knnen gr-ere Spannweiten erzielt werden.

6 Zweiteilig durchlaufende Sttze, einteiliger TrgerAuch die Konstruktion der geteilten Sttze lsst durch-laufende Trger zu und eignet sich fr grere Spann-weiten. Wie bei der Zangenkonstruktion werden die Hlzer an den Verbindungsknoten kaum geschwcht.

1 FachwerkbauBeim modernen Fachwerkbau werden neben den klas-sischen Holzverbindungen auch ingenieurtechnische Verbindungsmittel verwendet. Damit knnen die Holz-querschnitte statisch besser ausgenutzt und wirtschaft-licher bemessen werden. Durch Auenbekleidung und Hohlraumdmmung zwischen den Stielen werden besse-re bauphysikalische Werte gegenber dem historischen Fachwerk erreicht.

2 Trger auf Sttze, eingeschossigDas System Trger auf Sttze ist fr - 3geschossige Bauten geeignet. Da die Sttzen mit durchlaufenden Trgern unterbrochen sind, ist ein geschossweiser Auf-bau charakteristisch. Bei zwischengelegten Nebentr-gern entsteht so eine ebengleiche Konstruktion ohne herausragende Haupt- oder Nebentrger.

3 Trger auf gestoener Sttze, zweigeschossigDas gleiche System, wie unter B, jedoch mit gabelfr-migen Sttzen, welche entsprechend strker dimensio-niert, grere vertikale Lasten aufnehmen knnen.

Skelettbau

2

3

4

5

6

Grosiedlung Leupnitz-Neuostraaus K. Wachsmann, Holzhausbau



Stnderbau, Baloon-FrameBaloon-framing ist charakterisiert durch sehr engstehen-de, ber 2 Geschosse durchgehende Rippen mit hohen bohlenartigen Deckentrgern. Dieses System ist keine Skelettkonstruktion, da die senkrechten Hlzer nur in Verbindung mit flachen Holzwerkstoffen beplankt, statisch wirksam werden.

Rahmenbau, Plattform-FramePlattform-framing ist hingegen geschossweise aufge-baut, besitzt auch engstehende, jedoch nur geschoss-hohe Rippen und erreicht seine Tragwirkung ebenfalls durch die Beplankung mit flchigen Holzwerkstoffen und ist somit aus statischer Hinsicht (wie Ballon-fra-ming) ein Wandbausystem.

BlockbauDie sehr traditionelle Blockbauweise ist die einzige Holzkonstruktion, die zum Massivbau gehrt. Die Gebudehlle besteht aus horizontal-gestapelten Holz-balken. Die Wnde bernehmen zugleich verkleidende, raumabschlieende und tragende Funktionen. Diese Bauseise kommt heute kaum noch zum Einsatz. Zum einen fhrt das extreme Arbeiten (Schwinden und Set-zen) der Wand zu groen Problemen, z. B. im Bereich der Fenster. Zum anderen gengt der Dmmwert der Konstruktion nicht mehr heutigen Ansprchen. Nicht zuletzt fhrt diese Bauweise zu einem hohen Material-verbrauch, ist also nur dort sinnvoll, wo Holz im ber-fluss vorhanden ist.

BlockbauAntonius LanzingerWohnturm, Brixlegg, 2003

RahmenbauBearth & DeplazesWohnhaus Bearth-Candidas, Sumvitg, 998

Weitere Holzbau-Systeme



Balkensto aufliegendGerades Hakenblatt

Balkensto freiliegendSchwalbenschwanz mit Brstung

Balkensto ber dem AuflagerSeitlich aufgelagerte Blechlaschen

Balkensto neben dem AuflagerGerbergelenk fr Mehrfeldtrger

EckverbindungWeichschwanzeckblatt

Rechtwinkliger AnschlussEinfacher Scherzapfen

Rechtwinkliger AnschlussStahlwinkel mit Steg

Anschluss Sttze-RiegelSttzenkopf mit Stahlschuh,Trger geschlitzt

Sttzenfuausbildung, gelenkigT-Profil auf Stahlrohr verspannt

Elemente zur AussteifungZugstreben als Aussteifungsmechanismus

Sttzenfuausbildung, eingespanntBeidseitige U-Profile

Elemente zur AussteifungKnotenplatte als beidseitige Verbindung

Holzverbindungen


HolzbauGeschichte, Material, Konstruktion /4

Krfteverlauf einer Wand in Holzrahmenbauweise

Aus den beiden letztgenannten in Amerika entwickelten Systemen Baloon- und Platform-Frame ist der bei uns gebruchliche Holzrahmenbau hervorgegangen.Wie bei diesen, ist der Holzrahmenbau im statischen Sinne keine Skelettkonstruktion, sondern beruht auf der Verbundwirkung von Traggerippe und Beplankungsma-terialien. Engstehende Holzrahmen, ein- oder beidseitig beplankt, bilden als Scheiben die Tragstruktur des Ge-budes. Von Tafelbau spricht man, wenn in der Fabrik vorgefertigte Rahmen, sogenannte Tafeln, eingesetzt werden. Eine der neuesten Entwicklungen ist das Bau-en mit vorfabrizierten Blockholztafeln, das tragende Element ist hierbei die Platte, sie wird von den Rippen lediglich stabilisiert.

Detail HolzrahmenwandM. :25

Frank GehryRon Davis House, Malibu, 972

Rahmenbau



Decken

Einschalige Holzrahmenwand

Zweischalige Holzrahmenwand

Zweischalige Holzrahmenwand 2

Holzbalkendecke

Bekleidete Holzbalkendecke

Brettstapeldecke

Holz Beton Verbunddecke

Aufbau Auenwand und Decke



Wohnungstrennwand, einschalig Holzstnderwand, nichttragend

Holzstnderwand, tragend

Installationswand

Wohnungstrennwand, zweischalig

WrmeschutzDurch die Hohlraumdmmung zwischen dem Traggerip-pe und entsprechender Dimensionierung der Schalendi-cke ist ein hoher Wrmeschutz zu erreichen. Bei Nied-rigenergiehusern sorgt eine zustzliche auenliegende Wrmedmmschicht fr eine lckenlose Dmmhlle.

SchallschutzDurch die mehrschalige Anordnung von Dmmstoffen und Beplankungsmaterialien unterschiedlicher Massen erfllt der Holzrahmenbau, trotz seiner leichten Bauwei-se, die Anforderung der DIN 409.

BrandschutzNach DIN 402 werden die Baustoffe in folgende Bau-stoffklassen eingeteilt:A nicht brennbare Baustoffe,A ohne brennbare Anteile,A2 geringe Anteile brennbarer Baustoffe,B brennbare Baustoffe,B1 schwer entflammbar,B2 normal entflammbar,B3 leicht entflammbar.

Die Brandschutzanforderungen sind bundesweit nicht einheitlich, sondern in den jeweiligen Landesbau-ordnungen festgelegt. In den letzten Novellierungen lsst sich eine deutliche Verbesserung zugunsten des Holzbaus feststellen, die teilweise bis zu 4geschossigen Wohngebude in Holzbauweise zulsst.

Aufbau Innenwand



Sttzen verdeckt

Sttzen im Raum

Sttzen frei im Raum

Peter ZumthorGugalun Haus, Graubnden, 994

Peter ZumthorCaplutta Sogn Benedetg, Sumvitg, 985-988

Abgehngte Decke Sichtbare Haupt- und Nebentrger Sichtbare Nebentrger

Verkleidete Nebentrger Sichtbare Haupt- und Nebentrger Sichtbare Nebentrger

Sichtbare Haupt- und Nebentrger Sichtbare NebentrgerVerkleidete Nebentrger

Michael LoudonEinfamilienhaus, Lochau, 989

Innenraumwirkung

holz bau

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