Holzbau

Holz im Hochbau hat eine lange Tradition. Das seit der ersten Hälfte des 12. Jahrhunderts bekannte Fachwerk wird in ähnlicher Form noch heute im Holztafel- und Holzrahmenbau eingesetzt. Die Skelettkonstruktion aus tragenden Stützen und Balken wurde mit Holzgeflecht und Lehmbewurf oder Backsteinen gefüllt. In Deutschland gab es den Ständerbau, bei dem die Lasten aus Dach und Geschossdecken von durchlaufenden senkrechten Ständern aufgenommen werden und die Geschosse alle gleich aufgebaut sind. Die zweite, jüngere Variante, ist der Rähmbau, bei dem jedes Geschoss einzeln aufgebaut wird. Hier ragt das obere Geschoss oft über das untere hinaus. Die Germanen bauten in ihren Dachhäusern Sparren über Pfostenwänden mit einem Stroh- oder Schilfmantel. Eine weitere frühe Holzbauvariante sind die im 19. Jhdt. erbauten Fischerhäuser in der Lagune von Grado, bei denen ein Sparrendach auf ein Pfostenringgestell gesetzt wurde. Man sieht, dass der uns heute bekannte Holzbau, wie die amerikanische, ca. 350 Jahre alte Western- oder Balloon-Frame-Konstruktion Jahrtausende alte Ursprünge haben.

Holz wird außerdem für Dachstühle, Holzbalkendecken im Innenausbau und auch für den Brückenbau verwendet. Besondere Objekte sind beispielsweise die Filsa Brücke mit 181,5 Metern Länge in Norwegen oder die 189,91 Meter Lange Spannbandbrücke aus Brettschichtholz bei Essing.

Weiterhin gibt es heute eine Vielzahl von Furnieren, Holzwerkstoffen, Sperrholz, Spanplatten und Holzfaserplatten, die im Hochbau Verwendung finden.

Vollholz

Die DIN 4076 `Benennungen und Kurzzeichen auf dem Holzgebiet` gibt 188 handelsübliche Holzarten an. Man unterscheidet zwischen Nadel- und Laubhölzern. Für die Einteilung werden Kurzzeichen verwendet und für jede Art das Darrtrockengewicht und Schwindmaße angegeben. Häufig vorkommende Nadelholzarten (NH) sind z.B. Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, bei den Laubhölzern (LH) sind es Buche und Eiche. Beispielsweise wird die Kiefer (Kurzzeichen KI) mit einer darrtrockenen Rohdichte von 0,48 kg/dm³ als Konstruktionsholz für innen und außen, als Ausstattungs- und Rahmenholz aber auch als Parkett oder Dielung, eingesetzt. Sie schwindet 0,4 % längs, 4,0 % radial und 7,7 tangential. Das rohe Holz wird in Sägewerken weiterverarbeitet. Die DIN 4070-1 und DIN 4071-1 teilen Schnittholz nach den Abmessungen in Balken, Kanthölzer, Dachlatten, Bohlen und Bretter ein. Die DIN 4074-1:2003-6 teilt Nadelholz in fünf Sortierklassen ein. Kriterien für die Einteilung können bspw. sein: Äste, Jahresringbreite, Faserneigung, Risse, Verfärbungen, Insektenfraß, u.v.m.

Brettschichtholz

Wenn Rohholz mit dem benötigten Durchmesser fehlt, benutzt man Brettschichtholz - kurz BSH. Vorwiegend Fichten-, Tannen-, Kiefer-, Lärchen- oder Douglasienholzbretter werden technisch getrocknet, gehobelt und sortiert. Fehlstellen, welche die Tragfähigkeit und das Aussehen beeinträchtigen, werden aus den Brettern heraus gekappt. An dieser Stelle werden die Bretter mit einem Keilzinkenstoß verleimt. Die sogenannten Lamellen werden auf diese Weise praktisch zu Endlosmaterial gestoßen. Nach erneutem hobeln wird auf dem vorbereiteten Material maschinell Klebstoff aufgetragen. Dann werden immer mindestens drei Lamellen zu einem Brettstapel verleimt und nach dem trocknen gehobelt. Es ist auch möglich gekrümmte Träger herzustellen. Dabei werden die einzelnen Lamellen vor dem Verleimen nach Wunsch verformt. Wenn nötig werden vor dem Verpacken noch Abbundarbeiten bzw. andere Vorarbeiten am Träger verrichtet. Ist das Brettschichtholz von Fehlstellen befreit, lassen sich bis zu 80 % höhere Tragfähigkeiten als mit Bauschnitt- bzw. Vollholz erreichen. Genaue Einzelheiten der Herstellung sind in der DIN 1052 geregelt.

Holzspanplatten

Zerkleinerte Holzteile werden mit Bindemitteln zu Platten gepresst. Die Holzspanplatten lassen sich in Scheiben- und Plattenrichtung beanspruchen oder werden als nichttragende Füllung verwendet. Statt Holzspäne kommen auch Stängel von Flachs, Hanf, Zuckerrohr als Spangut zum Einsatz. Die Kunstharze, die in den Platten als Bindemittel verwendet werden, sorgen für die Feuchtebeständigkeit der Produkte. Das zu 80 % verwendete Harnstoff-Formaldehydharz hilft nur gegen kurzfristige Befeuchtung, die 15 % der Werkstoffmasse an keiner Stelle überschreiten darf. Zementgebundene Spanplatten mit einem Zementanteil von 50 % bis 80 % sind deutlich schwerer als die kunstharzgebundenen Platten, gelten dabei aber als pilzresistent.

  • Flachpressplatten
    • Die im Ein- oder Mehrschichtsystem hergestellten Platten bestehen aus Holzresten, Durchforstungsholz und einem Klebstoff. Die Späne liegen fast parallel zur Plattenfläche. Dadurch wird eine enorme Biegesteifheit erreicht. Die im Endlosverfahren unter hohem Druck und Temperatur hergestellten und später zurechtgeschnittenen Platten werden mit P1 bis P7 bezeichnet. P1 dient bspw. zur nichtstatischen, leichten Verkleidung im Trockenbereich, P7 dagegen wird im hochbelasteten Bereich als Teil der Baustatik in feuchten Bereichen eingesetzt.
  • Grobspanplatten
    • OSB (Oriented Strand Board) Platten werden aus 100-200 mm langen und 10-50 mm breiten Spänen und Klebstoffen hergestellt. Durch die Streuung bei der Herstellung liegen die Späne an der Außenschicht in Längs- und im Kern in Querrichtung. So wird eine hohe Biegefestigkeit in Längsrichtung erreicht. OSB Platten werden in verschiedenen Dicken unter hohem Druck und Temperatur hergestellt. Sie dienen als Beplankung von Wänden, Decken, Dächern und Fußböden. Außerdem werden sie als Verpackung oder Betonschalung verwendet. Die Optik der Platte erlaubt es sogar, sie sichtbar einzusetzen. In der EN 300 wird die OSB Platte in verschiedene Klassen eingeteilt. OSB/1 steht für die Verwendung im Trockenbereich, während OSB/4 hochbelastbare Platten im Feuchtebereich bezeichnet.
  • Strangpressplatten
    • In der Strangpress-Vollplatte bzw. -Röhrenplatte liegen die Späne rechtwinklig zur Plattenfläche. Oft werden Furnierreste oder Späne verarbeitet, was zu einer geringen Biegefestigkeit führt. Daher werden die Platten meist mit Beplankungen aus Furnier eingesetzt. Röhrenplatten werden oft als Zimmertüren verwendet.

Sperrholz

Als Sperrholz werden Platten bezeichnet, die aus mindestens drei kreuzweise verleimten Holzlagen bestehen. Dadurch minimiert man das arbeiten (Schwinden und Quellen) des Holzes, da die Schichten entgegengesetzt verlaufen und sich gegenseitig absperren. Sperrholz wird je nach verwendeter Holz- und Verleimungsart sowie der Oberflächenbeschaffenheit im Innenausbau, als Schalmaterial und für Beplankungen im Holzrahmen- bzw. Holztafelbau verwendet. Man unterscheidet folgende Sperrholzarten:

  • Furniersperrholz (FU)
    • Besteht je nach Dicke aus 3,5,7 oder mehr Furnierlagen.
  • Stabsperrholz (ST**) und Stäbchensperrholz (STAE)
    • ST besteht in der Mittellage aus verleimten Holzstreifen und mindestens zwei Sperrfurnieren während beim STAE 7 bis 30 mm breite Stäbe die Mittellage bilden.
  • Baufurniersperrholz (BFU), Baustabsperrholz (BST), Baustäbchensperrholz (BSTAE), Baufurniersperrholz aus Buche (BFU-BU)
    • Hierbei handelt es sich um sehr feste Platten, die eine etwa zweifach höhere Platten-Biegefestigkeit in Fasserrichtung der Deckfurniere aufweisen als rechtwinklig zur Faserrichtung. Die Bau-Sperrholzplatten werden nach DIN 68705-3 bis -5 in drei Qualitäten angeboten: nicht wetterbeständig verleimt, wetterbeständig verleimt und wetterbeständig verleimt mit Schutz gegen holzzerstörende Pilze. Wetterbeständig bedeutet, dass die Leimfuge durch Quellen und Schwinden Feuchteänderungen aufnehmen kann. Trotz der Bezeichnung ist das Sperrholz nicht für die direkte Bewitterung geeignet und muss mit einem Oberflächenschutz versehen werden.

Verbindungsmittel im Holzbau

Im Holzbau werden verschiedene Verbindungsmittel eingesetzt. Klassisch ist dabei die Zimmermannsmäßige Verbindung, zu der die verschiedenen Verblattungen und Versatze gehören. Des Weiteren gibt es diverse Schrauben und Stifte. Deren Anwendung ist in diversen DIN-Normen geregelt. Die Mindestabstände für stiftförmige Verbindungsmittel zum Beispiel sind in der DIN 1052:04 erläutert.

  • Drahtstifte
  • Sondernägel und Rillennägel, die mit ihrem profilierten Schaft besser im Holz haften.
  • Klammern, die mit einem Klammernagler eingetrieben werden.
  • Schrauben in verschiedensten Legierungen und für verschiedenste Anwendungen, bspw. Spanplatten-, Schnellbau-, Flachrund- oder Holzschrauben.

Wenn man Holz zu räumlichen Gebilden zusammenfügen muss, wie im Holzskelettbau, werden Stahlformteile verwendet. Balkenschuhe, Sparrenpfettenanker oder Winkelstücke bestehen aus korrosionsgeschütztem Stahlblech. Der Vorteil zur zimmermannsmäßigen Verbindung: die Holzbauteile brauchen in Anschlussbereichen nicht geschwächt zu werden. Außerdem können die Formteile auch von Hilfskräften angenagelt werden.

Leimverbindungen sind sehr unnachgiebig und lassen kein Verschieben der Fuge bei Belastung zu. Deshalb werden sie bei der Ausbildung von Fachwerkknoten und Rahmenecken eingesetzt. Außerdem spielt die Leimverbindung bei der Herstellung von BSH eine Rolle.

Holzschutz

Diverse Maßnahmen, die das Holz vor holzzerstörenden Insekten und Pilzen schützen, werden als Holzschutz bezeichnet.

  • Planung von Holzschutzmaßnahmen nach DIN 68800
    • Ein Holzbauteil muss einem Anwendungsbereich zugeordnet werden, z.B. innen verbautes Holz in ständig trockenen Wohnräumen (Gefährdungsklasse 0 bzw. GK 0) oder Holz, welches dauerndem Erdkontakt oder ständiger Befeuchtung ausgesetzt ist (Gefährdungsklasse 4). Ziel der weiteren Planung ist es, das Holz durch konstruktive Maßnahmen vor Schäden zu schützen ohne chemischen Holzschutz anzuwenden. Ist es nicht möglich durch den Einsatz bestimmter Holzarten die GK 0 zu erreichen, dürfen Holzschutzmittel mit den erforderlichen Prüfprädikaten iv (Insekten-vorbeugend), P (pilzwidrig), W (Witterungsbeständig), E (für Holz, das extremen Beanspruchungen ausgesetzt ist) für tragende und aussteifende Bauteile zu verwenden.
  • Konstruktiver Holzschutz
    • Hier sind die baukonstruktiven und bauphysikalischen Maßnahmen zusammengefasst, die eine Schädigung des Holzes durch Feuchtebelastung und den unkontrollierten Zugang holzschädigender Insekten verhindern. Eine einfache baukonstruktive Maßnahme kann z.B. ein größerer Dachüberstand über Holzbauteilen sein.
  • Chemischer Holzschutz
    • Chemischer Holzschutz bezeichnet den Einsatz von pilzabwehrenden und insektentötenden Stoffen. Chemische Maßnahmen kommen erst zum tragen, wenn die baukonstruktiven Maßnahmen ausgeschöpft sind. Achtung: Insektizide und Fungizide sind Giftstoffe! Der Einsatz von chemischen Holzschutzmaßnahmen ist deshalb genau geregelt.
  • Resistenzklassen
    • Holzarten sind in Resistenzklassen eingeteilt. Durch den Einsatz einer Holzart mit höherer Resistenzklasse kann evtl. auf chemischen Holzschutz verzichtet werden. Resistenzklasse 1 - und damit sehr resistent - sind beispielsweise Teak, Robinie, Bongossi und andere. Nicht resistent in der Klasse 5 sind z.B. Ahorn, Birke, Buche und andere.

Holzbaukonstruktion

Schon früher (siehe oben) wurden Holzbauten im Blockbauweise (klassisches Blockhaus) oder im Skelettbauweise (Fachwerk) errichtet. Im Fachwerk gibt es, wie schon erwähnt, verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten wie den Stockwerk- oder Geschossbau. Die meisten Tragelemente im Holzbau bestehen aus Trägern und Stützen, Rahmen und Bogen. Weite Spannweiten erzielt man mit einem Fachwerkträger. Träger und Stützen sind von Bauingenieuren zu bemessen und bspw. auf ausreichende Biegesteifigkeit gegen Knicken zu berechnen.

  • Holztafelbau
    • Holztafeln bestehen aus einem Vollholz-Rahmen, der ein- oder zweiseitig beplankt ist. Es gibt Wand- und Deckentafeln. Die Elemente werden maschinell in der Werkstatt vorgefertigt. Die Produktion ist so wirtschaftlicher und wetterunabhängig. Die Tafeln werden auf der Baustelle zusammengefügt. Oft wird auch von einer Fertigbauweise gesprochen. Denn für den eigentlichen Aufbau des Hauses werden nur wenige Tage benötigt. Da Fenster und Türen meist schon in den Wandtafel integriert sind, ist der Bau nach einigen Tagen Wind- und Wetterfest. Um den geforderten Schall- und Wärmeschutz zu erreichen sind besondere konstruktive Maßnahmen erforderlich.
  • Holzrahmenbau
    • Im Holzrahmenbau werden die Wände aus einem Skelett von Pfosten, Rähm und Schwelle mit Holzwerkstoffplatten beplankt. Die verwendeten Hölzer haben einen einheitlichen Querschnitt und die Abstände der Pfosten sind immer gleich. Der Holzrahmenbau hat weniger industrielle Vorfertigung und ist eher handwerklich orientiert. Diese Bauweise ist typisch für die USA.
  • Brettstapelbau
    • Bretter oder Bohlen werden ohne Zwischenraum eng miteinander verbunden. Dabei kommen Nut- und Feder, gefaste oder scharfkantige Bretter zum Einsatz. Brettstapelelemente werden im Werk vorgefertigt und als Fertigteil auf die Baustelle gebracht. Brand- und Schallschutz werden durch diese Bauart besser erfüllt als durch die Skelettbauweise.




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