Skelettbauweise

Eigenschaften und Möglichkeiten

Wenn die tragende Struktur eines Gebäudes aus linearen (auch: stabförmigen) Bauteilen wie Stützen und Trägern besteht, die nicht raumabschließend sind, handelt es sich um eine Skelettbauweise. Eine frühe Form des Holzskelettbaus ist das Fachwerk. Bei Fachwerkbauten liegen äußere Hülle und Tragwerk allerdings in einer Ebene, was heute in der Regel nicht der Fall ist. Aus bauphysikalischen Gründen ist die Gebäudehülle der Struktur meist vorgesetzt.

Gallerie

Für eine rationelle Bauweise und die Vorfertigung der Bauelemente ist das Zugrundelegen eines Rasters sinnvoll. Damit wiederholen sich bestimmte Spannweiten der Träger und die räumliche Ordnung des Grundrisses unterliegt diesem Raster. Wäre zum Beispiel 1,50 x 1,50 Meter die kleinste Einheit, würden deren Vielfache die Achsmaße der Räume und Erschließungsflächen bestimmen. Selbstverständlich können die Räume rechteckig sein oder übereck laufen.

Stützweiten und Raster

Die Stützweiten betragen üblicherweise (auch aus wirtschaftlichen Gründen) drei bis acht Meter, möglich sind bis zu zwölf Meter. Die maximale Spannweite ist materialabhängig – neben Konstruktionsvollholz für kleinere Bauwerke kommen häufig Stützen und Träger aus Brettschichtholz zum Einsatz. Solche verleimten Holzelemente sind sehr formstabil, was in den Anschlusspunkten eine wichtige Rolle spielt.

Weil das Tragwerk von der Hülle und dem Innenausbau eines Gebäudes weitgehend unabhängig ist – es handelt sich um ein sogenanntes offenes Bausystem – ermöglicht die Skelettbauweise hohe Flexibilität. Basierend auf einem Raster kann das Bauwerk sich ändernden Umständen angepasst werden, die ordnende Struktur bietet eine enorme Freiheit. Die Raumaufteilung ist variabel, die bauliche Struktur lässt sich prinzipiell einfach fortführen.

Fügung und Aussteifung

Besonderes Augenmerk gilt der Fügung der Bauelemente. Die als Knotenpunkte bezeichneten Stellen des Tragwerks, in denen Träger und Stützen aufeinandertreffen, sind maßgeblich für die Statik und Dauerhaftigkeit des Bauwerks; nicht selten bilden sie auch ein wichtiges gestalterisches Element. Sie sind nicht biegesteif. Handelte es sich früher um Holz-in-Holz-Verbindungen, die bis heute in verschiedener Weise weiterentwickelt wurden, kamen im 20. Jahrhundert diverse Stahlverbindungen hinzu sowie Klebstoffe. Auch hier gibt es eine Vielzahl an bewährten, auch kombinierten Varianten ebenso wie Neuentwicklungen.

Die Aussteifung des Holzskeletts erfolgt über Auskreuzungen (hölzerne Verstrebungen, Zugbänder und -stäbe aus Stahl) oder auch Wand- und Deckenscheiben in Holztafelbauweise, Beton oder Mauerwerk.

Ein hoher Vorfertigungsgrad der Bauelemente geht mit einer präzisen Ausführung einher. Der Transport von Bauteilen ist gerade bei überschaubaren Längen einfach, das Gewicht gering.

Literatur: Götz, Hoor, Möhler, Natterer: Holzbau-Atlas, Institut für internationale Architektur-Dokumentation, München (1980); Winter, Peter (Hrsg.): Holzbau-Taschenbuch – Grundlagen, Ernst & Sohn, Berlin (2021); Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, Gülzow (Hrsg.): Broschüre „Holzhauskonzepte” (2021)

Fachwissen zum Thema

Holzbalkendecke in einem Altbau: Je größer der Balkenabstand, desto stärker ist die Schalung.

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Bauteile

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Eine Balkenlage überspannt die Decke, die aufliegende Schalung überspannt den Balkenzwischenraum: eine  einfache und wirtschaftliche Deckenkonstruktion.

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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Einführung

Geschichte des Holzbaus

Nicht nur die Form der Bauteile hat sich gewandelt über die Jahrtausende, auch die Art der Fügung und Kombination mit anderen Materialien ist vielfältig.

Stützen werden im Holzbau sowohl für Skelettkonstruktionen verwendet, wenn sie als systematische Teile des Tragwerks eingesetzt sind, als auch in Kombination mit flächig lastabtragenden Bauteilen, wenn punktuell Öffnungen oder Raumzusammenhänge hergestellt werden sollen (wie hier im Bild).

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Konstruktionselemente

Stützen

Welche Funktionen übernehmen Stützen, welche Holzwerkstoffe eignen sich, und was ist beim Einbau zu beachten?

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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Holzbausysteme

Tafelbau/Rahmenbau

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Dachträger aus Brettschichtholz kommen im Hallenbau häufig zum Einsatz.

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Konstruktionselemente

Träger allgemein und aus Brettschichtholz

Wie bei Tragwerken aus Beton oder Stahl bilden Träger im Holzbau sehr unterschiedliche Geometrien aus. Geradlinige BSH-Träger können mit Spannweiten bis 60 Meter hergestellt werden.

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Nördliche Eingangsseite: Ähnlich dem Prinzip eines Schwarms sind die Module der Akademie für Internationale Zusammenarbeit in Bonn-Röttgen zusammengefügt.

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Eine lebendige Gebäudestruktur und große Fensterflächen zeichnen den Holzskelettbau aus, entworfen von Waechter + Waechter Architekten aus Darmstadt.

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An der Dorfstraße von Bezau befindet sich seit Kurzem ein zierliches Holzhaus, das die Verkaufsräume der Gartenwerkstatt Strubobuob beherbergt.

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Büro/​Verwaltung

Gartenwerkstatt Strubobuob in Bezau

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Für die Planung und Realisierung arbeiteten Forscherteams aus sechs verschiedenen Instituten zusammen

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Büro

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Forschungslabor und Demonstrationsobjekt für nachhaltiges Bauen in einem ist das House of Natural Resources auf dem Campus...

Der langgestreckte Gebäuderiegel im Rheintal: Zum Landwirtschaftlichen Zentrum St. Gallen gehören Unterrichtsräume für die landwirtschaftliche Berufsbildung und ein Seminarzentrum mit Übernachtungsmöglichkeiten für Gäste.

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Modul 17

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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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Welche Möglichkeiten bieten Elemente aus Brettsperrholz, die für Wände und Decken eingesetzt werden? Worauf ist im massiven Holzbau zu achten, welche Holzarten werden verwendet?

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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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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Vorgefertigte Deckensysteme

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

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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.

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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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Gebaute Beispiele zeigen das Potenzial von Raumzellen: Die weitgehende Vorfertigung erhöht die Transportkosten, die Bauzeit aber ist kurz, die Ausführungsqualität hoch.

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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