einer auch im Holzbau angestrebten Ressourcen- und damit Materialeffizienz und dem Ziel möglichst langfristig realisierter Kohlenstoffspeicherung in den Gebäuden als klimarelevantem Beitrag zur Senkung des CO2-Anteils in der Atmosphäre ist dadurch allerdings nicht aufzulösen – wird aber besser bewertbar.
2.2 Entwurfssystematik – vom Stab zur Fläche
Der Holzbau ist aktuell durch zwei wesentliche Neuerungen geprägt – das Brettsperrholz, einschließlich seiner Varianten, das in bisher nicht gekannten Dimensionen flächige Massivholzbauteile möglich macht (vgl. Abschnitt 5.2.2), und die Weiterentwicklung der Voll- und Teilgewindeschrauben, welche einfach herzustellende und gleichzeitig hochfeste, verschiebungsarme Verbindungen ergeben.
In den Zeiten vor der industriellen Nutzung des Stahls war Holz das einzige stabförmige Bauteil und abgesehen von Holzwerkstoffen wurde es als tragendes Bauteil bis in die 1990er-Jahre nur als Stütze, Balken und Träger verwendet – heute kommt die Fläche neu dazu. Den Weg zur massiven Holzdeckenplatte haben schon die Brettstapelbauweise und die Verwendung liegenden Brettschichtholzes vorgezeichnet. Aber erst durch das kreuzweise Verkleben von Brettware zu Brettsperrholz oder das Blockverkleben von Holzwerkstoffen stehen heute großformatige, massive Holzbauteile zur Verfügung, die als Platte oder Scheibe verwendet werden. Damit folgt der Holzbau als einzige Bauweise dem Stahlbetonbau: Alle Konstruktionselemente vom Stab bis zur Fläche stehen aus einem Material zur Baukonstruktion zur Verfügung.
Abb. 2.6 Prinzipielle Übersicht über die mit Holz herstellbaren Tragstrukturen
(Quelle: Holzbau-Taschenbuch).
Da zugleich die Herstellung von Brettschichtholz durch die exakte Darstellung der gewählten Formen in dreidimensionalen CAD-Systemen und die Umsetzung in der Herstellung durch computergestützte Fertigung – z. B. zur Einrichtung der Leimbette – wesentlich kostengünstiger geworden ist, stehen bei den Tragwerken alle üblichen Tragwerksformen vom Bogen über Rahmen bis zu Kuppel und Schalen für den Ingenieurholzbau zur Verfügung. Abb. 2.6 zeigt eine prinzipielle Übersicht über die möglichen Tragstrukturen.
Allerdings – die reine Lehre und damit Gebäude ausschließlich aus Holzkonstruktionselementen sind selten anzutreffen. In vielen Fällen ist es aus konstruktiven und ökonomischen Gründen sinnvoll, hybrid zu bauen, also Gebäude mit Bauteilen aus verschiedenen Werkstoffen zu errichten. Die Mischung kann auf Bauteilebene, auf Bauwerksebene oder auf beiden Ebenen erfolgen (s. Abb. 2.7).
Beispiele für hybride Bauteile sind ein- oder zweiachsig gespannte Holz-Beton-Verbunddecken mit Holzbauteilen aus Balken, Brettstapel oder Brettsperrholz. Als Verbundmittel werden Kerven, Schrauben oder eingeklebte Verbinder verwendet (s. Abschnitt 5.2.3).
Abb. 2.7 Typische Gebäudekonstruktion mehrgeschossiger Holzgebäude (Hybridbau) – Mischung auf (a) Bauteil- und (b) Bauwerksebene
(Quelle: Hermann Kaufmann ZT).
Abb. 2.8 Beispiel einer hybriden Industriehalle
(Quelle: Huber & Sohn, Bachmehring).
Hybride Bauwerke sind beispielsweise weit gespannte Hallentragwerke aus Brettschichtholz mit Betonfertigteilstützen und Kranbahnen aus Stahl (s. Abbildung 2.8) oder mehrgeschossige Holzgebäude mit Tiefgaragen und Erdgeschossen aus Stahlbeton, Holz-Beton-Verbunddecken, Stahlunterzügen, Brettschichtholzstützen und hochgedämmten, nichttragenden Außenwänden in Holztafelbauweise.
Abb. 2.9 Systematik der Verschraubungen
(Quelle: bauart).
Abb. 2.10 (a) Verguss einer Fuge bei Betonfertigteilen und (b) Verschraubung eines Längsstoßes von Brettsperrholzplatten zur Herstellung der Scheibenwirkung in einer Geschossdecke
(Quelle: bauart).
Vergleicht man die Konstruktion des Stahlbetonfertigteilbaus mit der Konstruktion der stabförmigen und flächigen Massivholzelemente oder mit Holz-Beton-Fertigteilen, sind große Übereinstimmungen feststellbar. Allerdings wird der örtliche Verguss des Stahlbetonfertigteilbaus im Holzbau üblicherweise nicht durch Verkleben ersetzt, sondern durch Verschraubungen mit den bereits erwähnten Voll- und Teilgewindeschrauben (Abb. 2.9–2.11).
Aus der beschriebenen Erweiterung der zur Verfügung stehenden Konstruktionselemente ergibt sich bei den hybriden und den reinen Holzbauweisen eine intensive Vermischung der nachfolgend beschriebenen Konstruktionsprinzipien. Es entstehen Mischbauweisen, die der früher üblichen Kategorisierung in reine Holzskelett-, Holzfachwerk-, Holztafel-/Holzrahmen- oder Holzmassivbauweise nicht mehr entsprechen.
Abb. 2.11 Übersicht über Konstruktionselemente heutigen Holzbaus – vom Stab zur Fläche; (a) Stab, (b) Holztafel, (c) Brettstapel, (d) Brettsperrholz, (e) Verbundbauteile
(Quelle: bauart).
2.3 Holzbauweisen
Der Holzskelettbau ist direkt vergleichbar mit dem Stahlbeton- oder Stahlskelettbau.
Als tragende Bauteile werden ausschließlich lineare Bauteile als Stützen und Träger eingesetzt (Abb. 2.12). Das Konstruktionsraster ist verhältnismäßig groß, die Stützenabstände betragen 3–8 m. Träger und Stützen werden meist als einoder zweiteilige Brettschichtholzbauteile ausgebildet. Die tragenden Bauteile sind nicht raumabschließend, sie werden durch nichttragende Innen- und Außenwände und eine tragende, sekundäre Deckenkonstruktion ergänzt. Die Aussteifung erfolgt nicht durch biegesteife Ecken, sondern durch Auskreuzungen mit Stahlstangen oder durch eingesetzte Scheiben aus Mauerwerk, Stahlbeton oder Holztafelelementen (vgl. dazu Abschnitt 5.3).
Der Holztafelbau ist die übliche Konstruktionsweise im Holzhausbau, einschließlich der mehrgeschossigen Gebäude der Gebäudeklasse 3 mit bis zu drei Geschossen. Es werden tragende und nichttragende,
