Holzbau-Taschenbuch. Группа авторов
Warming Potential, dt.: Treibhausgaspotenzial) [2.12, 2.10] wider und der Vorteil 3 wird durch den Indikator PERM (engl.: Primary Energy Renewable Material, dt.: erneuerbare Primärenergie zur stofflichen Nutzung) im Lebenszyklusmodul A und C sowie im Falle einer energetischen Verwertung im Modul D ausgewiesen. Zu berücksichtigen sind zudem die Interdependenzen und Wechselwirkungen der verschiedenen Vorteile und Themen, z. B. zwischen dem Waldspeicher und Holzproduktspeicher [2.9] oder bezüglich des Primärenergieaufwands und der Menge an Holz in der Konstruktion [2.12].
Ein vereinfachtes Nachweisverfahren im Sinne der wesentlichen Anforderung Nr. 7 (BWR 7) des Anhangs I der Bauproduktenverordnung [2.13] mit entsprechenden Kennwerten zur nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen würde dem Holzbau ermöglichen, seine Vorteile entsprechend darzustellen [2.9] und Vergleiche zu ziehen.
Abb. 2.5 Vorteile von Holzbauprodukten im Lebenszyklus der Bauprodukte
(Quelle: Stefan Winter).
Es ist mittelfristig zu erwarten, dass die Bauordnungen der Länder für das Nachhaltigkeitskriterium gleichberechtigt mit den anderen Grundanforderungen an Bauwerke Nachweise fordern werden. Der oben erwähnte politische Wille kann damit objektiviert werden, wenn ein vereinfachtes Verfahren für den Nachweis der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen verfügbar wird. Entsprechende Ansätze, die zunächst Verfahren vergleichbar zu den ersten Wärmeschutzverordnungen verfügbar machen könnten, befinden sich in der Entwicklung, stehen aber noch nicht zur Verfügung. Sie sollten sich zunächst auf die wichtigsten Punkte – Primärenergiebedarf und CO2-äquivalente Emissionen – beschränken. Damit wird der Entwurfsprozess bezüglich der Materialwahl objektiviert.
Der bestehende Widerspruch zwischen 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