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Fachwerkinstandsetzung nach WTA VIII: Tragverhalten von Fachwerkgebäuden

Merkblatt

Fachwerkinstandsetzung nach WTA VIII: Tragverhalten von Fachwerkgebäuden

Das Merkblatt 8-8-06/D "Fachwerkinstandsetzung nach WTA VIII; Tragverhalten von Fachwerkgebäuden" im Themenbereich der Fachwerkinstandsetzung nach WTA behandelt die Besonderheiten des Bausystems "Fachwerk" im Hinblick auf die statisch-konstruktive Bearbeitung durch den Tragwerksplaner. Nach einer Erläuterung der Bezeichnung der wichtigsten fachwerkspezifischen Holzbauteile erfolgen genaue Angaben über die Erfassung der Tragwerksstruktur. Insbesondere wird auf die Bestandsaufnahme und Bauzustandsbeurteilung eingegangen und Begriffe wie Ist- und Sollzustand des Tragsystems werden definiert. Im Anschluss daran folgen Hinweise für die wirklichkeitsnahe Simulierung des Tragsystems im Zuge der statischen Berechnung sowie einige Hinweise für günstige und ungünstige Berechnungsmethoden. Die Einwirkungen (d. h. Lasten, bauphysikalische Gegebenheiten und Einflüsse aus Verformungen wie Schiefstellungen und Schwinden), die auf das Fachwerksystem wirken, werden ebenso behandelt wie die Beanspruchbarkeit der Holzbauteile. Hier wird insbesondere auf die altholzspezifischen Charakteristika (Schwindrisse, Schadorganismen, Elastizität, Schwinden, Kriechen etc.) eingegangen und es werden Handlungsanweisungen für die einzusetzenden Kennwerte gegeben. Da die statische Berechnung historischer Holzkonstruktionen oftmals ein Abweichen von der gültigen Normung verlangt, wird den Auswertungen der Tragwerksuntersuchungen ein eigenes Kapitel gewidmet. Praxistipps zu Instandsetzungsmaßnahmen an den unterschiedlichen Bauteilen eines Fachwerkgefüges verhelfen dazu, die gewonnenen Erkenntnisse am Objekt anwenden zu können. Ausgewählte Literaturangaben verweisen auf Möglichkeiten zusätzlicher Informationen.
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Bautechnik

Der Holzbau – eine nachhaltige Bauweise

Bauen mit Holz hat insbesondere in den skandinavischen Ländern und großen Teilen Österreichs und der Schweiz eine lange Tradition mit oftmals historischem Wert. Inzwischen wird der Holzbau aber auch in Deutschland immer beliebter. Die Hauptgründe dürften im günstigen Preisverhältnis, der Nachhaltigkeit und der schnellen Bauzeit liegen. Noch vor 20 Jahren hauptsächlich im Fertighaussektor zu finden, haben sich Holzkonstruktionen längst bei Architektenhäusern und im Gewerbebau etabliert.
 

Definition und Begriffsklärung

Ein Holzhaus ist aus Holz, aber so einfach ist es nicht ganz. Nicht jedem Haus sieht man auf Anhieb an, ob es begriffsbestimmt ein Holzbau ist oder nicht. Genauer gesagt, ein Haus mit Holzfassade kann ein Massivbau sein und ein Haus mit Putz- oder Klinkerfassade in Wirklichkeit ein Holzbau. Das liegt an der Definition: Ein Holzhaus ist ein Gebäude, dessen tragende Konstruktion aus Holz besteht und überwiegend Holz als Baumaterial enthält. Ein Holzhaus ist in den meisten Fällen in Leichtbauweise erstellt, während ein Mauerwerks- oder Betonbau als Massivbau bezeichnet wird. Dennoch gibt es auch Ausnahmen bzw. Mischformen.

Da die Holzbauweise in der aktuellen Architektur eine immer wichtigere Rolle spielt, ist es für Architekten und Planer wichtig, sich mit den einzelnen Typen und den Eigenschaften des Holzbaus vertraut zu machen. Nicht nur die sehr gute ökologische Bilanz, sondern auch der Kostenfaktor und die große Zeitersparnis machen diese Bauweise zu einer interessanten Alternative zum Massivbau. Dennoch gilt es, genau die Vor- und Nachteile bei jedem einzelnen Bauprojekt abzuwägen, um zusammen mit dem Bauherrn eine tragfähige Entscheidung zu treffen. Nicht immer ist der Holzbau die beste Wahl, je nach projektbezogenen Anforderungen kann durchaus auch die Stahl- oder Betonbauweise bzw. der Massivbau die angemessene Auswahl sein.
 

Die verschiedenen Typen der Holzbauweise

Die im Holzbau am häufigsten verwendete Bauweise ist die Leichtbauweise. Bei dieser werden in der Regel die einzelnen Bauelemente im Holzwerk vorgefertigt und dann anschließend auf der Baustelle nur noch zusammengefügt. Dies verkürzt die Bauzeit enorm. Daher werden auch nur bei dieser Bauweise wirklich alle Vorteile des Holzbaus genutzt. Je nach Art der Konstruktion unterscheidet man folgende Holzbauweisen im Leichtbau:

  • Holzrahmenbauweise: tragende Konstruktion aus Holzbalken, die anschließend mit Tafeln (meist Holz- oder Gipsfaserplatten) beplankt und ausgesteift werden
  • Holzständerbauweise: letztlich das Gleiche, weil die Holzständer zur Standfestigkeit ausgefacht bzw. beplankt werden müssen und so zu Holzrahmen werden (auch: Fachwerk)
  • Holztafelbauweise: bereits in der Fabrik vorgefertigte komplette Wand- und Deckenelemente, die bevorzugt im Fertighausbau und bei Gewerbebauten eingesetzt werden

Hinzu kommt im Holzbau aber auch die Massivbauweise mit Holzbohlen oder sogar runden Baumstämmen. Diese ist gleichzeitig eine der ältesten bekannten Bauweisen und hat sich im Verlaufe der Jahrhunderte immer weiterentwickelt. Folgende Bauweisen sind im Massivbau aus Holz bekannt:

  • Naturstammhaus: es werden gewachsene, entrindete Baumstämme zur Konstruktion verwendet
  • Blockhaus: Errichtung aus massiven Rund- oder Vierkantblöcken mit einem Durchmesser von mindestens 40 cm. Achtung: nicht zu verwechseln mit dem
  • Blockbohlenhaus: das vorhandene Ständerwerk wird mit nur 4 bis 7 cm dünnen Holzbohlen verkleidet, die keinerlei tragende Funktion haben

Alleine der jeweilige Holzquerschnitt bestimmt, unter welche Kategorie die Bauweise fällt.

Zuletzt gibt es noch die Mischbauweisen, also die Kombination von massiven Bauteilen aus Mauerwerk, Stahl oder Beton mit Leichtbauelementen aus Holz im selben Gebäude. Insbesondere nachträgliche Anbauten profitieren von dieser Technik.
 

Der Holzbau und seine Vor- und Nachteile

Jahrhundertelang war die Holzbauweise die am weitesten verbreitete Konstruktionsmethode im Hausbau. Dies änderte sich erst durch die Fortschritte im Mauerwerksbau und später durch moderne Stahl- und Betonkonstruktionen. Diese sind industriell am besten kalkulierbar durch genormte Schnittgrößen und Haltbarkeiten unabhängig von Hauslage und Witterungsbedingungen.

Dennoch entscheiden sich immer mehr Bauherren zum Bau eines Holzhauses. Dies hat gute Gründe und bietet folgende Vorteile:

  • Gemütliches Ambiente: Bauherren schätzen die wohnliche Atmosphäre des Holzes, die sonst kein anderer Baustoff bietet. Holz ist handwarm, riecht natürlich und integriert die Natur ins eigene Haus.
  • Nachhaltigkeit: Kein Baustoff ist umweltfreundlicher als Holz. Weder beim Bau noch der Entsorgung fallen schädliche Abfälle an und dank regionaler, nachhaltiger Forstwirtschaft ist die CO2-Bilanz beim Bauholz hervorragend.
  • Kostengünstig: Ein weiteres gewichtiges Argument ist der günstige Preis, zu dem ein Holzhaus aufgrund des preiswerten Baustoffs angeboten werden kann.
  • Schnelle Erstellung und sofortiger Bezug: Nur die Leichtbauweise erlaubt eine Montage ohne Trockenzeiten und Direktbezug am Tag der Fertigstellung.
  • Leichtgewicht: Holz ist ein leichter und flexibler Baustoff. Dies zahlt sich auf schwierigen Baugründen und bei Aufstockungen auf bestehenden Gebäuden aus.
  • Gute Isolierung: Holz hat im Vergleich zu anderen Baustoffen ein wesentlich besseres Dämmverhalten, sogar bei einem Holzrahmenbau Wandaufbau mit vergleichsweise dünnen Wänden.
  • Guter Brandschutz (Link auf VA „Brandschutz im Holzbau“ sobald sie auf neuer Seite ist): Das ausgezeichnete Brandverhalten von Holzkonstruktionen wurde bereits in vielen Tests unter Beweis gestellt.
  • Gesund: Ein aus Massivholz erstelltes Haus kommt bei der Beachtung aller konstruktiven Regeln ohne chemischen Holzschutz aus. Das gewährleistet eine gesunde Innenluft ohne schädliche Ausdünstungen und das Holz wirkt sogar luftreinigend und antibakteriell.

Neben den unbestreitbaren Vorteilen gibt es für Bauherren und Planer allerdings auch einige Nachteile im Vergleich zu Massivbauten zu beachten:

  • Schlechter Schallschutz: Im Vergleich zum Massivhaus aus Mauerwerk schneidet das Holzhaus erheblich schlechter ab, da die Masse fehlt. Dies kann teilweise durch aufwändige schallschluckende Dämmung ausgeglichen werden.
  • Witterungsempfindlichkeit: Ziegelmauerwerk ist im Allgemeinen robuster gegenüber Witterungseinflüssen als eine Holzfassade. Daher sind regelmäßige Instandhaltungsmaßnahmen notwendig.
  • Aufwändige Sanierung: Kommt es zu einem Wasserschaden, ist die Sanierung wesentlich kostenintensiver und großflächiger als bei anderen Baumaterialien.
  • Schädlingsbefall: Holz kann von einer Vielzahl von natürlichen pflanzlichen und tierischen Schädlingen befallen werden, die es im Massivbau höchstens oberflächlich in der Verkleidung gibt, wie z.B. der echte Hausschwamm, Fäule und Holzbock.
  • Holz arbeitet: Aufgrund dieser Tatsache ist die Abdichtung wesentlich schwieriger, es kann zu Zugerscheinungen und Feuchte durch unkontrollierte Fugen kommen. Daher ist im Holzbau penibel genau auf Qualität bei Material und Ausführung zu achten um Schäden zu vermeiden. Die Gefahr von Bauschäden ist deutlich höher als im Massivbau.

Diese Nachteile erfordern die Einhaltung weit höherer Qualitätsstandards und -kontrollen als im Massivbau. Mängeln kann weitgehend vorgebeugt werden, indem beim Holzrahmenbau Wandaufbau ausschließlich hochwertiges Bauholz der Güteklasse A verwendet wird. Das Konstruktionsholz sollte durch eine ausreichende Ablagerung oder technische Trocknung einen hohen Trocknungsgrad aufweisen und möglichst astarm sein. Alle Holzverbindungen sollten mit großer Sorgfalt und unter Einhaltung der Normen zum schadensfreien Bauen mit Holz ausgebildet werden. Neben hochwertigen, verzinkten Beschlägen kommen auch traditionelle Holzverbindungen mit Holzdübeln oder Verzahnungen in Frage. Der konstruktive Holzschutz zur Vermeidung stehenden Wassers sollte immer einen höheren Stellenwert in der Planung besitzen als der chemische Holzschutz, der lediglich als Notlösung bei minderwertig konstruierten Holzbauten anzusehen ist.
 

Ökologischer Aspekt im Holzbau

Holz ist ein nachwachsender Rohstoff, allein diese Tatsache unterscheidet ihn bereits von den restlichen Baustoffen. Deutschland verfügt durch seine nachhaltige Forstwirtschaft sogar über eine Überschussproduktion: Rund 120 Millionen Kubikmeter Holzzuwachs sind es laut statistischem Bundesamt jedes Jahr, denen ein Einschlag von nur rund 80 Millionen Kubikmeter gegenübersteht. Jährlich können so rund 57 Millionen Tonnen CO2 im Waldbestand gebunden werden. Dieser Umstand macht die Holzbauweise so umweltfreundlich.

Für Bauherren, die ökologisch bauen möchten, ist ein Holzhaus also eine besonders interessante Alternative. Dabei sollte aber bereits bei der Planung die Nachhaltigkeit während der gesamten Lebensdauer des Gebäudes bis zu seinem Abriss berücksichtigt werden. Gipsplatten, Abdichtungen und Verklebungen sollten sich einfach trennen lassen, damit aus dem ehemals umweltfreundlichen Holzhaus nicht beim Rückbau eine Recyclingruine wird. Nur so kann der Vorteil der Holzbauweise in vollem Umfang genutzt werden.
 

Kostenvergleich Holzbau und Massivbau

Obwohl viele Hersteller von Holzhäusern damit werben, dass ein Holzhaus wesentlich günstiger als ein Steinhaus sei, kann dies so nicht pauschal verifiziert werden. Repräsentative Kostenvergleiche sprechen sogar von einem Mehrpreis von etwa 30 Euro pro Quadratmeter im Holzbau gegenüber einem Massivhaus. Das liegt an den aufwändigen Abdichtungen, teilweise erhöhten Anforderungen an den Brandschutz und bei höheren Gebäuden an den wachsenden Wandstärken zur Erfüllung des statischen Nachweises.

Punkten kann die Leichtbauweise im Holzbau allerdings bei der Bauzeit, die bis zu 60 % kürzer sein kann als beim konventionellen Massivbau. Eine hohe Vorfertigungsrate erlaubt weniger Transporte zur Baustelle und eine wesentlich schnellere Montage vor Ort. Das verhindert Baustillstandzeiten bei Schlechtwetter und lange Trocknungszeiten, wie sie sonst bei Rohbau und Ausbau von Gebäuden aus Mauerwerk oder Beton notwendig sind. Außerdem ist das Haus sofort nach Fertigstellung bezugsfertig.
 

Fazit

Sowohl der Massivbau als auch die Leichtbauweise im Holzbau haben ihre Bestandsberechtigung. Die jeweiligen Vor- und Nachteile sollten bei jedem Projekt in enger Absprache mit dem Bauherrn abgewogen werden. Insbesondere sollte auf pauschale Generalisierungen verzichtet werden.