Holz-Beton-Verbunddecken

Betonschicht als Teil des Tragwerks

Die Kombination von Holz und Beton für Deckenelemente nutzt die komplementären Eigenschaften der beiden Baustoffe sehr erfolgreich. Durch die Masse des Betons entstehen Deckenelemente mit geringem Schwingungsverhalten. Im Gegensatz zu separat aufgebrachter Masse (z. B. Splittschüttung) kann die Betonschicht als Teil des Tragwerks genutzt werden, sodass die Höhe des Deckenaufbaus minimiert werden kann. Außerdem kann die Betonschicht gegebenenfalls die Brandschutzeigenschaften der Decke verbessern, wenn die Deckenuntersicht frei bleiben soll.

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Holz-Beton-Verbunddecken bestehen aus einer Holzdeckenkonstruktion, meist als Brettstapel- oder Brettsperrholzdecke, aber auch als Balkendecke oder Furnierschichtholzdecke, und einer oberseitigen Betonschicht aus Ortbeton, seltener als Betonfertigteil. Wenn Beton und Holzdecke schubsteif miteinander verbunden sind, entsteht eine statisch wirksame Höhe der gesamten Konstruktion. Die aus der Biegebeanspruchung resultierenden Druckkräfte im oberen Bereich der Deckenkonstruktion übernimmt die Betonschicht, während die Holzkonstruktion die resultierende Zugbeanspruchung übernimmt. Beide Teile können in ihren Materialeigenschaften somit optimal ausgenutzt werden. Die Schubverbindung wird meist über Kerven, Schlitzbleche und/oder diagonale Schrauben in der Holzkonstruktion hergestellt, die mit der Aufbetonschicht vergossen werden. Die Betonschicht muss entsprechend nur konstruktiv bewehrt werden, um Rissbildung durch Schwinden zu verhindern.

Holz-Beton-Verbunddecken werden fast immer mit Einfeldträgerwirkung eingesetzt, denn die Momentenumkehr des Stützmoments von Krag- oder Durchlaufträgern würde in der Betonschicht Zug- und der Holzkonstruktion die Druckkräfte auslösen, die nur mit einer entsprechend aufwändigen Armierung des Betons kompensiert werden könnte und das System ad absurdum führen würde.

Holz-Beton-Verbundkonstruktionen werden auch zur Sanierung alter Balkendecken eingesetzt, die dadurch nicht nur ertüchtigt, sondern bei Durchhängen auch rückverformt werden können.

Autor: Stefan Krötsch

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Aus der Jungsteinzeit bis in die Bronzezeit sind Überreste von Pfahlbauten erhalten, die eine frühe Holzbaukultur der Bodenseeregion und der Ostschweiz dokumentieren (im Bild: Unteruhldingen am Bodensee).

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In der Praxis sind Holzkonstruktionen heute meist Mischkonstruktionen verschiedener Bauweisen oder Hybride mit anderen Materialien wie Stahl oder Beton (im Bild: Geschosswohnungsbau in Wien, geplant von querkraft architekten und Berger + Parkkinen Architekten, Wien).

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Einführung

Holzbaukonstruktion heute

Kombiniert werden nicht nur unterschiedliche Konstruktionsweisen, sondern auch Materialien. Die Vorfertigung spielt eine große Rolle.

Die Grundrissstruktur ist im Holzbau stark geprägt durch die Deckenkonstruktion (im Bild: Wohnblock Wylerpark in Bern; Architekt: Rolf Mühlethaler)

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Holzbausysteme

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Massivbauweise

Beim Waldorf-Campus in Berlin-Schöneberg (Kersten Kopp Architekten, 2018/2021), einem weitgehend aus vorgefertigten Bauteilen errichteten Holzbau, bestehen die Innenwände und Decken aus Massivholz.

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Fachwerkbauweise

Stark ausgeprägte Eichenholzbalken bei einem Fachwerkhaus aus Bilkheim (Ende 17. Jhd.)  im Freilichtmuseum Kommern / Nordrhein-Westfalen

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Skelettbauweise

Beispiel Skelettbauweise: House of Natural Resources auf dem Campus Hönggerberg der ETH in Zürich (2015)

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Weil das Tragwerk von der Hülle und dem Innenausbau des Gebäudes weitgehend unabhängig ist - es handelt sich um ein sogenanntes offenes Bausystem - ermöglicht die Skelettbauweise hohe Flexibilität.

Blockbauweise

Die Blockbauweise gibt es seit tausenden von Jahren. In bewaldeten, alpinen Regionen sind Blockhäuser recht häufig (hier ein Naturstammhaus).

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Es handelt sich um eine der ältesten Bauweisen überhaupt: Kant- oder Rundhölzer (Vollholz) werden in horizontalen Lagen zu Wänden gestapelt und an den Ecken durch Versatz kraftschlüssig verbunden.

Tafelbau/Rahmenbau

Die Holzkonstruktion dieses Wohnhauses ist ein kombinierter Skelett- und Holztafelbau (Baugruppenprojekt 3XGrün in Berlin, 2011; Architektur: IfuH - Institut für urbanen Holzbau, Atelier PK, Roedig Schop Architekten, Rozynski Sturm Architekten).

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Holz-Beton-Verbunddecken

Holz-Beton-Verbund-System bei einem Dachgeschossausbau in Singen: Die vorhandenen Nadelholzbalken mit Spannweiten bis zu fünf Metern boten keine ausreichende Tragreserve, und die hohe Eigenschwingung der Decke musste beruhigt werden. Der Architekt löste die Probleme mithilfe des pumpfähigen Betons von Cemex Deutschland und dem Holz-Beton-Verbundsystem Elascon V-HB-S.

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Wenn Beton und Holzdecke schubsteif miteinander verbunden sind, entsteht eine statisch wirksame Höhe der gesamten Konstruktion. Die Materialeigenschaften beider Teile werden optimal genutzt.

Raumzellen

Beim Impulszentrum Reininghausgründe in Graz von 2004 (Architekt Hubert Rieß) wurden die Großraumbüros eines Gründerzentrums jeweils aus zwei Raumzellen zusammengesetzt, deren Decken einseitig auf Trägern und Stützen aufliegen.

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Neue Broschüre

Aktuelle Ingenieurholzbauten im Kontext von Projekt- und Stadtentwicklung werden im neuen Heft der Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V. beleuchtet. Jetzt kostenfrei herunterladen!

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