Brettschichtholz im Hallenbau –Weittragende Möglichkeiten

Wir geben Holz eine neue Dimension.

Tragwerksysteme in Brettschichtholz

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Die dargestellten Systeme decken alle Anforderungendes modernen Hallenbaues ab:

• Größtmöglicher architektonischer Gestaltungsspielraum

• Brandschutz

• Größtmögliche Lichtraumprofile bzw. Spannweiten

• Kombination mit allen gängigen Dacheindeckungen

• Einfache Anschlussmöglichkeiten an angrenzende Gewerke

• Wirtschaftlichkeit

• Wartungsfreiheit

• Geringes Eigengewicht bei hoher Tragfähigkeit (günstigeGründungs- und Transportkosten)

• Resistenz gegen chemisch aggressive Klimata

• Hoher Vorfertigungsgrad, schnelle Bauzeit

• Nachhaltigkeit und Ökologie

Die nachfolgenden Seiten geben Ihnen einen allgemeinen Überblick über die grund -

legenden statischen Tragwerkskonzeptionen mit Brettschichtholz. Für die Planung und

Ausschreibung werden wichtige Hinweise, Detaillösungen und Faustformeln für die

Vorbemessung aufgezeigt.

Ingenieurbüro und Verwaltung im Werk

Niederkrüchten (Holzbaupreis 2000)

Die Entscheidung für das einzelne System hängt letztlichvon der Wertung der vorher genannten Punkte durch denBauherrn ab. Der Gestaltung und Tragwerksplanung sindmit dem vielseitig einsetzbaren und einfach formbarenWerk stoff Holz kaum Grenzen gesetzt. Im Vergleich zualternativen Baustoffen weist Holz verschiedene Vorteileauf. Insbesondere durch die höherwertige Festigkeits klasseGL30c sowie den präzisen CNC gesteuerten Abbundkönnen, auch in Kombination mit Stahl, filigrane undtransparente, aufgelöste Fachwerk systeme als Tragwerkkonzipiert werden. Die vielseitigen Möglichkeiten sindjedoch im Rahmen dieses Prospektes nicht alle darstellbar und sollten im direkten Kontakt mit uns entwickelt werden.Das Verhalten von Brettschichtholz im Brandfall wirdaufgrund der brennbaren Eigenschaften häufig völlig falsch einge schätzt. Beim Abbrand bildet sich um einentragfähigen, unzerstörten Kern eine Verkohlungs schicht,die die Sauerstoff- und Wärmezufuhr vermindert und

dadurch den weiteren Abbrand deutlich verzögert. Nach DIN EN 1995-1-2:2010-12 wird die Klasse R30 meist mit dem statisch ohnehin er forderlichen Querschnitterreicht, und zwar ohne jegliche Beschichtung, wie sie bei Stahltragwerken erforderlich ist. Auch R60 kann mit BS-Holz sehr wirtschaft lich erfüllt werden. BesonderesAugenmerk muss hier auf die Aus bildung der Anschluss -details gelegt werden, da häufig stählerne Ver bindungs -mittel zum Einsatz kommen.

Maßgeblich für die Entscheidung zugunsten einer derverschiedenen Tragkonstruktionen ist die Wahl des Dach -aufbaues bzw. der Dacheindeckung, da hierdurch dieerforderliche Dachneigung vorgegeben wird. In den nach -folgenden Tabellen sind als Planungshilfe Empfehlung en für die Mindestdachneigung und die Auflagerabstände füralle gängigen Dacheindeckungen gegeben.

Dacheindeckung Mindestdachneigung

Trapezbleche – bis 3° ohne Querstoß / 3-5° 200 mm Überdeckung

einschalig ungedämmt 5-20° 150 mm Überdeckung / > 20° 100 mm Überdeckung

Trapezbleche – wärmegedämmt > 3° Empfehlung!

ISO- bzw. > 5° ohne Querstoß vom First zur Traufe

Sandwichpaneele > 7° mit Querstoß vom First zur Traufe

Faserzement-Wellplatten > 7° bzw. nach Herstellerangaben

Ziegeleindeckung > 30° ohne Unterkonstruktion

> 22° mit Unterkonstruktion bzw. nach Herstellerangaben

Die Dachfläche sollte ein durchgehendes Gefälle bis zum Wasserablauf aufweisen. Dachflächen ohne Gefälle erfordern besondereMaßnahmen, z.B. Anordnung der Abläufe an Stellen der maximalen Durchbiegung. Wo eine mögliche Verstopfung der Abläufe zur einer Überstauung der Dachfläche führen kann, sind Notabläufe am Dachrand vorzusehen. Im Übrigen sind die einschlägigenRichtlinien (z.B. Flachdachrichtlinien) zu beachten.

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Dacheindeckung

Trapezbleche - Typ 50 / 250 / 0,75 2,00 m 2,75 m

ungedämmt Typ 135 / 310 / 0,75 6,00 m 7,50 m

Negativlage Typ 160 / 250 / 0,75 7,75 m 9,00 m

Trapezbleche - Typ 50 / 250 / 0,75 1,75 m 2,00 m

gedämmt Typ 135 / 310 / 0,75 5,00 m 6,25 m

Positivlage Typ 160 / 250 / 0,75 7,75 m 9,00 m

ISO- bzw. Typ 70 / 40 3,00 m 3,84 m

Sandwichpaneele Typ 100 / 60 3,50 m 4,50 m

Typ 120 / 80 3,70 m 4,60 m

Faserzement- Profil 5; a < 20° < 1,15 m –

Wellplatten Profil 5; a > 20° < 1,45 m –

Auflagerabstände(bei 0,65 KN/m² Schnee)

als Einfeld- als Mehrfeld-Träger verlegt Träger verlegt

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Satteldachträger mit geradem Untergurt stellen aufgrund der dem Kräfte verlauf und der Dachneigung angepassten Trägergeometrie eineäußerst wirtschaftliche Variante dar. Die Oberkante der Träger verläuft ent sprechend der zum Ablauf des Wassers erforderlichen Mindestdach -neigung von 2-5°. An der Stelle der höchsten Biegebeanspruchung inFeldmitte ergibt sich durch die vorgegebene Neigung die erforderlicheQuerschnittfläche zur Aufnahme des Biegemomentes.

Die Ausführung mit ein- oder beidseitigem Kragarm erhöht die Wirtschaft -lichkeit, da hierdurch die Momentenverteilung optimiert wird. Zu berück -sichtigen ist, dass die Länge des Kragarmes üblicherweise nicht 25% derFeldlänge überschreiten sollte. Dadurch entstehende Vordächer können als überdachtes Zwischenlager oder auch als Unterstellmöglichkeit fürKraftfahrzeuge genutzt werden. Die Ausführung der Kragarme kannentsprechend der Abbildungen 1-3 (siehe Seite 6) erfolgen.

Sowohl im Industriebau, als auch im Sport- und Freizeitbau kommenSatteldachträger zur Verwendung. Bei der Wahl der Dacheindeckungkönnen Kalt- und Warmdächer zur Ausführung kommen. Hierbei werdendie Profile entweder ohne zusätzliches Sekundärtragwerk von Binder zuBinder in Längsrichtung der Halle verlegt oder über Pfettensysteme vomFirst zur Traufe. Die Auflagerung der Konstruktion erfolgt auf Stützen ausHolz, Beton oder Stahl, die zumindest einseitig zur Ableitung der Wind -kräfte eingespannt sein sollten (siehe Seite 18/19).

Öffnungen und Aussparungen für Rohrleitungen (Heizung, Sprinklerungetc.) werden durch außen aufliegende Beplankung verstärkt. Bei derBemessung ist ein Breiten- zu Höhenverhältnis von 1:10 zu berücksichtigen.Weiterhin muss auf eine entsprechende Kippaussteifung der Träger durchVerbände oder Dachscheiben geachtet werden (siehe Seite 19).

Satteldachträger mit gerademUntergurt

Auflagerdetail

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Spannweite: 10 – 70 m

Dachneigung: 2 – 5°

Übliche Trägerabstände: 5 – 7 m(andere Maße möglich)

Trägerbreite: 10 bis 26 cm(je 2 cm Vorzugsmaße)

Kragarme: Ja

Höhe der Bauteile: h1=I/16(für Tragwerksentwurf) h2=I/25 bis I/30

Mögliche • R30 > problemlosFeuerwiderstandsklassen: • R60 > mit Mehrkosten

Festigkeiten: GL24h/cGL30c

Satteldachträger mit geradem Untergurt

h1

h2

Dieser Trägertyp bietet ähnlichen Vorteile wie der vorabbeschriebene Satteldachträger, jedoch kann hier die Dach neigung bis 20° angesetzt werden. Somit können auch Dacheindeckungen, wie z.B. Ziegeleindeckungen zurAus führung kommen, die eine stärkere Dachneigung zurEntwässerung erfordern. Die bei stärkeren Dachneigungenentstehenden Querzugsbeanspruchungen im mittlerenTrägerbereich müssen über zusätzliche Querzugsicherungen,eingeleimte Gewindestangen oder außenliegende Be -plankungen abgefangen werden. Die Maßnahmen sollten bei der Ausschreibung explizit aufgeführt werden.

Die Ausführungsmöglichkeiten der Kragarme sind inAbbildung 1-3 dargestellt. Der Firstsattel dieser Binder ist meist statisch nicht beansprucht und kann auch durch eine Aufständerung ersetzt werden. Bei Ausbildung einesLicht bandes im Firstbereich kann diese komplett entfallen.

Bei der Planung muss aufgrund der größeren Dachneigungunbedingt die Transportfrage im Auge behalten werden.Üblich sind Transportbreiten bis circa 3,50 m. Bei derBemessung ist ein Breiten- zu Höhenverhältnis von 1:10 einzuhalten. Die Kippaussteifung der Träger durchVerbände oder Dachscheiben ist bei der Ausschreibung zu berücksichtigen (siehe Seite 19).

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Satteldachträger mit angehobenemUntergurt

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Satteldachträger mitangehobenem Untergurt

Spannweite: 10 – 40 m

Dachneigung: 5 –20°

Übliche Trägerabstände: 5 – 7 m(andere Maße möglich)

Trägerbreite: 10 bis 26 cm(je 2 cm Vorzugsmaße)

Kragarme: Ja

Höhe der Bauteile: h1=I/14 bis l/16(für Tragwerksentwurf): h2=I/20 bis I/24

Mögliche • R30 > problemlosFeuerwiderstandsklassen: • R60 > mit Mehrkosten

Festigkeiten: GL24h/cGL30c

h1

h2

Dreigelenk-Rahmensysteme

Fußpunkt

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Dreigelenk-Rahmensysteme gehören zu den architektonischanspruchsvolleren Tragwerksystemen, die wegen der äußersteffizienten Kraftabtragung sehr materialsparend sind. Auf grundder geringen Fundamentierungskosten ist diese Lösung in derGesamtbetrachtung sehr wirtschaftlich. Eingeschränkt wird derEinsatz durch die Transportmöglich keiten und durch dasgeringere Lichtraumprofil der Halle im Vergleich zu den anderen Tragwerksystemen. Insbesondere für den Einbau vonBrückenkranen sind diese Systeme aufgrund des Platzverlusteszwar möglich, aber weniger geeignet.

Zum Einsatz kommt dieser Hallentyp für Reit-, Freizeit- undSporthallen, Gewerbe- und Lagerhallen sowie landwirt -schaftliche Bauten.

Die Ausführung der biegesteifen Ecke kann über keilgezinkteStöße, Bogensysteme, aufgelöste Rahmenecken mit Zug- undDruckstrebe oder durch einen Stoß mittels Dübelkreis erfolgen(siehe Abbildungen oben rechts).

Der Zusammenbau bei den letzten beiden Varianten kann aufder Baustelle erfolgen, so dass die Transportfrage an Bedeutungverliert. Grundsätzlich ist es möglich, die Stützenstiele imAußen bereich der Halle anzuordnen, wobei dann dieKon struktion witterungsgeschützt sein sollte. Kragarmekönnen bei Dreigelenk-Rahmensystemen angefügt werden.Bei Reit hallen werden Pferdeboxen etc. in Nebenbauten mitleichten Schleppdächern untergebracht.

Spannweite: 15 – 50 m

Dachneigung: 10 – 40°

Übliche Trägerabstände: 5 – 7 m(andere Maße möglich)

Trägerbreite:(je 2 cm Vorzugsmaße) 10 bis 24 cm (26 cm)

Kragarme: • Keilgezinkter Rahmen

• Gebogene Ecke

• Rahmenecke mit Stahlteil

Höhe der Bauteile h1=I/15 bis I/22(für Tragwerksentwurf): h2=I/36 bis I/60

h3=I/40 bis I/50

Mögliche • R30 > problemlosFeuerwiderstandsklassen: • R60 > mit Mehrkosten

Festigkeiten: GL24h

zweifach keilgezinkt einfach keilgezinkt gebogen aufgelöst

Dreigelenk-Rahmensysteme

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gedübelt

h1

h2

h3

Bogendächer sind in der heutigen Architektur ein nicht mehrwegzudenkendes Gestaltungselement, bei dem der WerkstoffBrettschichtholz alle Stärken ausspielen kann. Einfache Form -gebung, hohe Wirtschaftlichkeit, geringes Eigengewicht undgeringe Trägerhöhen können beim Einsatz von BS-Holz durchStahl und Beton nicht übertroffen werden.

Es entstehen leichte, transparente Konstruktionen, die einenhohen architektonischen Eigenwert bieten.

Zu beachten ist, dass ab einem Krümmungsradius < ~ 7,00 mdünnere Lamellen eingesetzt werden, die die Produktions -kosten merklich erhöhen.

Bogenträger

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Spannweite: 5 –25 m

Dachneigung: Transporthöhe/-breite beachten

Übliche Trägerabstände: 2 –6 m(andere Maße möglich)

Trägerbreite: 10 bis 26 cm(je 2 cm Vorzugsmaße)

Kragarme: Ja

Höhe der Bauteile h=I/17 bis I/25(für Tragwerksentwurf): r ≤ 7m

Mögliche • R30 > problemlosFeuerwiderstandsklassen: • R60 > mit Mehrkosten

Festigkeiten: GL24h/cGL30c

Bogenträger

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r

h

Mehrfeldträger werden als Pfettensysteme im Bereich derHallengiebel aber auch bei großflächigen Produktions- undLagerhallen aus wirtschaftlichen Gesichtpunkten favorisiert.Aufgrund der günstigen Momentenverteilung werdenDurchbiegungen und Spannungsverteilungen optimiert.

Zur Aufnahme der höheren Stützenmomente können Voutenangeleimt werden. Bei größeren Spannweiten werden zurOptimierung des Transportes der Bauteile im Momenten -nullpunkt Gelenke eingeplant (siehe Abbildung Gerbergelenk).

Zur Entwässerung der Dachfläche werden die Hallenschiffegegenläufig leicht geneigt (ca. 2-5°). Die Zwischenstützen unddie Außenstützen können je nach Anwendungsbereichunterschiedlich ausgebildet werden (z.B. Stahlbeton-Mittelstütze eingespannt, Außenstützen aus Holz gependelt).

Mehrfeldträger

Gerbergelenk

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Spannweite: 10 – 60 m

Dachneigung: –

Übliche Trägerabstände: 5 – 10 m(andere Maße möglich)

Trägerbreite: 10 bis 26 cm(je 2 cm Vorzugsmaße)

Kragarme: möglich

Höhe der Bauteile h1=I/16(für Tragwerksentwurf): h2=I/22

Mögliche • R30 > problemlosFeuerwiderstandsklassen: • R60 > mit Mehrkosten

Festigkeiten: GL24h/cGL30c

MehrfeldträgerGelenkträger

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h1 h

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Der an der Trägerunterkante parabelförmige Verlauf desFischbauchträgers spiegelt den statischen Momentenverlaufoptimal wieder, der Kräfteverlauf ist ablesbar. Fachmann undLaie empfinden diesen harmonischen Verlauf alsarchitektonisch ästhetisch und elegant.

Bei einer einschiffigen Halle wird das Dach als Pultdach aus -geführt. Bei zwei- oder mehrschiffigen Hallen mit Mittelstützenentstehen Satteldächer oder – bei Versprung derAuflagerhöhen in der Mittelachse – Scheddächer.Neben dem Einsatz als Dachträger können auch Unterzügeund Abfangträger in Fischbauchform ausgeführt werden.

Fischbauchträger

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Spannweite: 10 – 70 m

Dachneigung: –

Übliche Trägerabstände: 5 – 7 m(andere Maße möglich)

Trägerbreite: 10 bis 26 cm(je 2 cm Vorzugsmaße)

Kragarme: beidseitig möglich

Höhe der Bauteile h1=I/16(für Tragwerksentwurf): h2=I/20 bis I/25

Mögliche • R30 > problemlosFeuerwiderstandsklassen: • R60 > mit Mehrkosten

Festigkeiten: GL24h/cGL30c

Fischbauchträger

h1

h2

Kann die Dachhaut aufgrund der Spannweite nicht vonTräger zu Träger verlegt werden, kommt als Sekundär -tragwerk ein Pfettensystem zum Einsatz. Als Pfetten -systeme kommen Einfeld-Pfetten und Mehrfeld-Pfetten in Form von Durchlauf-, Gelenk- oder Koppelpfetten zurAusführung. Mehrfeld-Pfettensysteme sind wegen derMomentenumlagerung grundsätzlich wirtschaftlicher,erhöhen jedoch die Hallenkonstruktion, da sie oberhalb der Binderebene verlegt werden. Da bei Zweifeld-Trägerndas Mittelauflager 25 % mehr Last abträgt als die äußerenAuflager, sollten aufgrund der gleichmäßigeren Lastab -tragung auf die Unterkonstruktion immer Systeme mitmehr als zwei Feldern gewählt werden.

Dies gilt auch für Stahltrapezbleche, die in Hallenlängs -richtung gespannt werden. Alternativ können bei der Wahl von Zweifeld-Trägern die Mittelauflager wechselseitigversetzt werden.

Bei größeren Dachneigungen werden die Pfetten ent -sprechend der Dachneigung verlegt – hierdurch werden sie auf Doppelbiegung beansprucht – oder aber lotrechtzwischen die Hauptbinder als Einfeld-Pfette gehängt. Imzweiten Fall werden die Pfetten zur Aufnahme der Dach -haut entsprechend der Dachneigung abgegratet. DieseLeistung sollte bei der Ausschreibung separat ausgewiesenwerden.

Pfettensysteme

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Pfetteneinteilung Einfeld

eingehängt, aufgelegt

Pfettenlänge < 12…16m

Pfette

biegsteifer Laschenstoß,nicht wirtschaftllich

Durchlaufpfetten

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StoßGelenk

Alternative

verdübelt vernagelt

Draufsicht

Gelenk- (Gerber) Pfetten Koppelpfetten

Der Anschluss der Träger erfolgt bei normalen Spannweitenmittels handelsüblicher Kleineisenverbindungsmittel, diejedoch – sofern kein statischer Nachweis im Einzellfallvorliegt – eine bauaufsichtliche Zulassung haben müssen.

Äußerst wirtschaftlich sind Koppelpfetten aus sägerauemKantholz. Diese Pfetten sind zwar für geringe Pfetten -abstände sehr wirtschaftlich, jedoch aufgrund des äußerenErscheinungsbildes und der Rissbildung bei Vollholzarchitektonisch nicht ansprechend. Hauptsächlich werdenKoppelpfetten in Verbindung mit Faserzement-Wellplattenim landwirtschaftlichen Bereich eingesetzt.

Bei der Verwendung von Sandwichpaneelen sollte aufgrundder höheren Abstände und der Entstehung von Undichtig -keiten wegen Verdrehung der Unterkonstruktion immerBrettschichtholz gewählt werden.

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Grundsätzlich ist zwischen eingespannten und gependelten Stützensystemenzu unterscheiden. Gependelte Systeme erfordern geringe Fundamentierungs -arbeiten, die Aussteifung der Halle erfolgt über aufwendigere Dach- undWandscheiben. Üblicherweise sollte zumindest eine Stütze pro Achse überein Köcherfundament oder eine angeformte Fundamentplatte eingespanntwerden.

Zur Ableitung der Vertikalkräfte aus dem Dach und der Windkräfte auf die Wände kommen Holz-, Stahl-, und Stahlbetonstützen zur Anwendung.Die Werkstoffwahl wird meist nicht aus wirtschaftlichen, sondern eher ausbrandschutztechnischen oder anschlusstechnischen Gesichtspunktenbestimmt. Mit Stahlbetonstützen lassen sich Feuerwiderstandzeiten von R90problemlos realisieren. Stahl bietet hingegen keinen Brandschutz, da er beiHitzeeinwirkung sehr schnell die Tragfähigkeit verliert. Stahlstützen habenjedoch einen etwas geringeren Platzbedarf. Bei der Wahl von Stahl- oderBetonstützen ist bauphysikalisch auch die mögliche Ausbildung von Kälte -brücken zu berücksichtigen. Kranträger oder Auflager für Innen ein bautenkönnen über angeformte Konsolen erfolgen. Die Stützenkopf ausbildungenfür die einzelnen Systeme werden schematisch in den Abbildungen obendargestellt.

In der Regel sollte die Gabellagerung 2/3 der Trägerhöhe am Auflagerbetragen. Bei der Planung ist eine ausreichende Auflagerfläche zur Ableitungzu berücksichtigen. Als grober Anhaltspunkt kann die Auflagerlänge wiefolgt ermittelt werden:

LAuflager [cm] = LBinder [m]

Bei der Ausbildung von Auflagern sollten die oberen Bohrungen mitgrößeren bzw. Langlöchern ausgeführt werden, damit die natürlichenSchwind- und Quellbewegungen des Holzes nicht behindert werden und zu einer Rissbildung führen.

Stützen und Auflager

Holzstütze Stahlstütze Auflager Betonrähm Stahlbetonstütze

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Die Kippkräfte aus Binderseitenlasten bei Hallentragwerken müssen überAussteifungsverbände oder Scheiben abgeleitet werden. Die Kippkräfte der Träger in diesem Bereich müssen über entsprechende Druck- bzw.Zugglieder oder über Stahltrapezbleche an die Verbandsfelder weiter geleitetwerden. Der Abstand der Haltepunkte bzw. der Be festigungs punkte amTräger beträgt üblicherweise 5 – 7 m und wird vom Statiker bestimmt.

Die Verbände werden häufig auch zur Abtragung der Windkräfte auf dieGiebelseiten ausgelegt. Die Giebelstützen werden dann gependelt gelagertund können bei einer späteren Hallenerweiterung problemlos demontiertbzw. versetzt werden. Die Ausführung der Verbände kann über Stahlkreuzeoder aber druck- und zugsteife Diagonalverbände aus Holz erfolgen.Verbände aus BS-Holz lassen sich wirtschaftlich in den Feuerwiderstands -klassen R30 und R60 ausführen.

Wird die Dachscheibe zur Aussteifung der Konstruktion herangezogen, ist zu gewährleisten, dass die Konstruktion während der Bauphaseausreichend gesichert ist. Bei reiner Beanspruchung der Verbände ausKippkräften brauchen die Lasten bei „geschlossenen“ Verbandssystemennicht in den Baugrund abgeleitet werden.

Aussteifung

Druck- und zugsteifer Anschluss Verbandsknotenpunkt Anschluss Trägerauflager

Steigende und fallendeDiagonalen

Fallende DiagonalenGekreuzte, nur auf Zugbeanspruchte Diagonalen

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