_Holz
Ingenieurholzbau
Weit gespannte Tragwerke und materielle Besonderheiten
Weit gespannte Tragwerke aus Holz sind hochkomplexe und vielschichtige Ingenieurbauwerke und sollen hier in ihren wichtigsten Aspekten dargestellt werden. Unter Ingenieurholzbau versteht man den materialgerechten Entwurf, die werkstoffgerechte konstruktive Durchbildung und die Fertigung von Tragsystemen auf der Grundlage computergestützter Verfahren bezogen auf Baustatik, Verbindungstechniken, Fertigungsverfahren zur Holzbearbeitung und Verarbeitung zu Holzbauprodukten und -bauteilen.
Gallerie
Die Tragwerksbemessung von Ingenieurholzbauten erfolgt nach DIN EN 1995: Eurocode 5 – Bemessung und Konstruktion von Holzbauten. Aufgrund der rasant wachsenden Möglichkeiten der numerischen Steuerung von Holzbe- und Verarbeitungsmaschinen können immer mehr traditionell handwerklich orientierte Verbindungstechniken maschinell hergestellt werden. Konstruktive Vielfalt und Leichtigkeit zeichnen die effizienten Strukturen im Ingenieurholzbau aus.
Einsatzgebiete und Definition weit gespannter
Tragwerke
Weit gespannte Tragwerke kommen dann zum Einsatz, wenn die
Stützenfreiheit des Tragwerks im Vordergrund steht. Das ist z.B.
bei Sport- und Gewerbehallen, öffentlichen Bauten, Einkaufsmärkten
und Lagerhallen sowie bei weit gespannten Aufstockungen von
Bestandsbauwerken der Fall. Auch Brückentragwerke gehören dazu. Ab
welcher Spannweite jedoch ein Dachtragwerk oder eine Brücke weit
spannen, ist im Holzbau nicht eindeutig definiert. Hier wird zur
Definition die Raumnutzung im Hochbau herangezogen. Für
Nutzungseinheiten von Räumen für Wohn-, Schul- und Bürogebäude
sowie Kindergärten sind stützenfreie Spannweiten von maximal ca.
7,50 Meter notwendig. Tragwerke mit stützenfreien Spannweiten ab
7,50 Meter sollen hier im Weiteren als weit gespannte Tragwerke
bezeichnet werden.
Beachten der Besonderheiten von Holz
Die materiellen Besonderheiten von Holz und Holzwerkstoffen –
Inhomogenität, Anisotropie
und Hygroskopie – sind beim Konstruieren von Holztragwerken im
Allgemeinen und von weit gespannten Holztragwerken im Besonderen zu
beachten. Das Konstruieren von Holztragwerken ist deshalb eine
Ingenieursaufgabe. In dieser Konsequenz erfordert es auch immer
eine konstruktive Disziplin des architektonischen Entwurfs. „Gute
Holzarchitektur folgt den gestalterischen Regeln, die das Material
vorgibt”, stellt Architekt Hermann Kaufmann in einem Interview 2018
fest (zitiert aus der Zeitschrift Der Bausachverständige).
In diesem Sinne sind Beanspruchungen in klar strukturierten
Tragwerken grundsätzlich auf direktem Wege in den Baugrund
abzuleiten.
Die wichtigste Forderung lautet: Wände und Stützen stehen übereinander. Dies ist notwendig, weil die mechanischen Eigenschaften Querzugfestigkeit, Querdruckfestigkeit, Scherfestigkeit und Biegesteifigkeit des Holzes im Vergleich zu Längszug- und Längsdruckfestigkeit sowie Biegefestigkeit gering sind. Auch hohe Belastungen, ungünstig im Tragwerk platziert, verbieten sich, da sie zu hohen Kriechverformungen von Holz führen und damit langfristig zu unbrauchbaren Tragwerken.
Vielfältige Tragsysteme unter Beachtung der
Materialeigenschaften
Leichte, weitgespannte Tragwerke aus Holz können mit vielfältigen
Tragsystemen realisiert werden und sind bei konsequenter Beachtung
der Materialeigenschaften des nachwachsenden Rohstoffes Holz
Konstruktionen von hoher Lebensdauer. Kriechen,
Inhomogenität, Anisotropie, Hygroskopie und die Steifigkeit von
Holz sind in Entwurf und Konstruktion von Holzbauwerken zu
berücksichtigen. Das gelingt unter anderem durch die digitalisierte
Holzbearbeitung und Holzverarbeitung.
Unterschiedliche Bauteileigenschaften wie Oberflächenqualität, Formstabilität, Festigkeit, Steifigkeit oder Dauerhaftigkeit sind einsatzorientiert variierbar. Der direkte Lastabtrag ist genauso wichtig wie das materialgerechte Konstruieren der Lasteinleitung und Lastweiterleitung in Tragwerksknoten sowie der bauliche Holzschutz. Wird beim Tragwerksentwurf außerdem auf normalkraftbeanspruchte Querschnitte in aufgelösten Bauteilen geachtet, entstehen robuste, klima- und ressourcenschonende Tragstrukturen.
Seit der Jahrtausendwende gibt es zahlreiche Holzbauwerke, die
architektonisch und konstruktiv konsequent auf den Werkstoff Holz
abgestimmt sind und zu einer Renaissance der Holzbauweise geführt
haben. Der verstärkte Einsatz von Holz im Bauwesen kann einen
wertvollen Beitrag zur Bewältigung der Klimakrise leisten: zum
einen durch die Kohlenstoffspeicherung in Holzbauprodukten, zum
anderen durch den Einsatz des nachwachsenden Rohstoffes anstelle
energieintensiv hergestellter Bauprodukte aus Stahl und
Stahlbeton.
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