Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis

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1 6. Europäischer Kongress EBH 2013 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 1 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis Peter Gröber Holzbau Gröber DE-Eberhardzell

2 2 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 6. Europäischer Kongress EBH 2013

3 6. Europäischer Kongress EBH 2013 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 3 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis 1. Einleitung Die Einsatzmöglichkeit der Holz-Verbund-Lösungen ist sehr vielfältig. In der heutigen Baupraxis werden vor allem Geschoßdecken im Alt- und Neubau, sowie Wand- und Deckenelemente bis hin zu Brücken in Holz-Beton-Verbundbauweise ausgeführt. Bei der Holz-Beton-Verbundbauweise handelt es sich um einen Hybridlösung. Ursprünglich wurde der Holz-Beton-Verbund für die Ertüchtigung von bestehenden Holzbalkendecken entwickelt. Das Aufbringen einer Ortbetonschicht die schubfest mit der Holzkonstruktion verbunden wird erhöht die Tragfähigkeit und steigert so die Gebrauchstauglichkeit der Decke. Ebenso sind die Schall- und Brandschutzeigenschaften und das Schwingungsverhalten nachhaltig verbessert. 2. Eigenschaften von Holz-Beton-Verbund Die Einzelbauteile einer Holzbetonverbundkonstruktion weisen folgende Eigenschaften vor: Holzstapeldecken aus BSH haben eine hohe Tragfähigkeit müssen aber in der Regel auf die Durchbiegung dimensioniert werden. Die Deckenuntersicht kann als optisch ansprechende Holzdecke ausgeführt werden. Der Schallschutz der eher leichten Decke ist in der Regel nicht ausreichend für Wohungstrenndecken. Dies hat zur Folge, dass, die Decke zusätzlich mit Masse beschwert werden muss, so dass eine unwirtschaftliche Deckenkonstruktion entsteht. Die Stahlbetondecke wird in der Baupraxis mit einer gerissenen Zugzone gerechnet. So dass die Bestimmung der Rissesicherung oftmals den Bewehrungsgehalt bestimmt. Bei der Deckenuntersicht handelt es sich üblicher Weise um eine nicht sichtbare Oberfläche so dass diese noch verkleidet werden muss. Die Kosten der Deckenverkleidung müssen bei der wirtschaftlichen Betrachtung der Konstruktion mit berücksichtigt werden. Durch ein Leistungsfähiges Verbundsystem können die Vorteile der Einzelkomponenten mit den Nachteilen kompensiert werden. Massenreduktion durch den Einsatz von HBV Elemente bei der Decke 50%, UZ. 25% und Stützen ca. 25%

4 Kraft [ kn ] 4 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 6. Europäischer Kongress EBH HBV-System Maßgebend für die Wirtschaftlichkeit des Verbundsystems ist die Leistungsfähigkeit der Schubverbinder. Der Wirkungsgrad des Verbundes und damit die wirksame Biegesteifigkeit (Nachgiebigkeit) der verwendeten Verbindungsmittel bestimmen den Verbund. Durch das Einkleben der Schubverbinder in das Holz kann eine sehr biegesteife Verbindung hergestellt werden HBV - Schubverbinder Betonnocke + Stahlstift Schraubenpaar unter 45 Nagelplatte 0,0 1,0 2,0 Verschiebung [ mm ] Die Duktilität des Metalls der Schubverbinder ermöglicht eine hohe Kapazität der gesamten Holz-Beton-Verbund-Konstruktion. 4. Vorteile von Holzbetonverbund Die Vorteile von Holz in der Zugzone: Aus statischer Sicht - Ungerissen Zugzone hoher Festigkeit - Optimales Ausnutzen Werkstoff spezifischer Eigenschaften - Reduzierung des Eigengewichts - Geringe Kriechverformung - Keine Zwängungsspannungen in der Tragrichtung Aus bautech. Sicht - Großflächige Schalung mit fertiger Oberfläche - Hohe Genauigkeit durch Vorfertigung - Hohe Baugeschwindigkeit

5 6. Europäischer Kongress EBH 2013 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 5 Aus bauphys. Sicht - Klimaaktiv als Feuchtepuffer - Als Wärmespeicher mit großer Phasenverschiebung - Als Wärmedämmung, geringe Schall-Reflektion Aus ökologis. Sicht - Nachwachsender Rohstoff - Geringer Energieaufwand - CO 2 Speicher Die Vorteile von Beton in der Druckzone: Aus statischer Sicht - Hohe Drucktragfähigkeit - Aussteifende Platte - Optimales Ausnutzen der spezifischen Beton-Druckkräfte Aus bautech. Sicht - Wirtschaftlicher Baustoff bei geringem Bewehrungsbedarf - Sicherheit im Bruchzustand durch duktile Schubverbinder Aus bauphys. Sicht - Wärmespeicher - Masse für Schallschutz und Schwingverhalten Diese positiven Eigenschaften legen es nahe, dass die Holz-Beton-Verbundbauweise auch verstärkt im Geschosswohnungsbau eingesetzt wird. 5. Baupraxis Erfahrungsgemäß tut sich der Holzbauer schwer mit dem Einsatz von Ortbeton. Der Einbau von Ortbeton bedingt zwangsläufig dass sehr viel Feuchtigkeit in das Bauobjekt eingetragen wird. Ebenso muss die Decke während des Aushärtens des Betons statisch unterstützt werden, und somit auch die nachfolgenden Gewerke am Ausbau behindert werden. Lieferung Transportbeton Einbau des Transportbetons auf der Baustelle Dies führte dazu dass der Einsatz von vorgefertigten HBV-Elementen als konsequente Weiterentwicklung sich herausstellte.

6 6 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 6. Europäischer Kongress EBH HBV-Fertigelemente für Wohnungsbau als Rippenelemente System: Montage der HBV Wandelemente Montage der HBV Deckenelemente Auf Grund des hohen Vorfertigungs-Grades konnte das BV BTW in Eberhardzell in kurzer Bauzeit realisiert werden. Die Vorfertigung auch der Wandelemente in HBV ermöglichte den erforderlichen Schallschutz der Wohnanlage. Das Gebäude wurde im KFW 70 Standart ausgeführt und mir Holzweichfaser gedämmt. Bauabschnitt 1 nach der Fertigstellung

7 6. Europäischer Kongress EBH 2013 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 7 7. HBV Rippendecke mit Betonkernaktivierung Bei diesem Bauvorhaben handelt es sich um ein Wohnhaus in Brettsperrholzbauweise. Heizen und Kühlen mit einem intelligenten Bauteil, um so Baukosten zu sparen. Ausführung als Balkendecke (HBV Rippendecke) die in den Zwischenräumen in Sichtbeton ausgeführt wurde. Grundlage für das Funktionieren der Betonkernaktivierung ist, dass die Kunststoffrohre, durch die das Heiz- und Kühlmedium fließt, in die Betondecke eingegossen werden. Bei der Betonkernaktivierung wird die Speichermasse des Betons genutzt. Betonkernaktivierung Heiz- und Kühlkreislauf vor dem Betonieren Anschlüsse der Betonkernaktivierung auf der Baustelle HBV Rippendecke mit Betonkernaktivierung.

8 8 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 6. Europäischer Kongress EBH Großflächiger Einsatz von HBV-Rippendecken im Stahlbau Auf Grund der Grundrissgeometrie suchte der Bauherr eine kostengünstige Lösung für vorgefertigte leichte Deckenelemente. Ziel war es mit dem Fortschreiten des Stahlbaus gleichzeitig die Deckenkonstruktion mit zu montieren. Die Besonderheit der Grundrissgeometrie erforderte die exakte Vorfertigung der HBV- Rippenelemente. Durch die Vorfertigung konnte die gesamte Bauzeit um ca. 15% reduziert werden, da die folge Gewerke unmittelbar dem Baufortschritt folgen konnten. Stahlkonstruktion Montage der HBV-Rippendecke (i.g. ca. 6000m²) Deckenobersicht max. Spannweite der Deckenelemente ca. 6,0m

9 6. Europäischer Kongress EBH 2013 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 9 9. HBV Fertigdecke als Plattendeckenelement System: Beim Neubau einer 3-Geschoßigen Seniorenwohnanlage stellten sich hohe Anforderungen an Schwingungsverhalten, Brandschutz, Luft- und Trittschall. Es kamen vorgefertigte Holzbetonverbundelemente zum Einsatz. Hier wurde die BSH-Platte als Fertige Decke ausgeführt. Es wurden ca. 1260m² Deckenelemente vorgefertigt. Die maximale Spannweite betrug ca. 7,2m. BSH Platte mit Schubverbinder Schalung der Plattenelemente Betonieren der Elemente im Werk Zwischenlagerung und Aushärten im Werk

10 10 Vorgefertigter Holzverbund in der Praxis P. Gröber 6. Europäischer Kongress EBH 2013 Transport Montage Balkonanschlüsse Zuganschluss Mittelauflager Montagefortschritt ohne Unterbrechung Deckenuntersicht in Sichtqualität 10. Fazit In den aufgezeigten Beispiele wurde nachgewiesen dass mit der gewählten HBV-Fertigbauweise eine wirtschaftliche Lösung gefunden wurde. Die HBV-Fertigbauweise verfügt aus statischer, konstruktiver, bauphysikalischer, wirtschaftlicher und ökologischer Sicht über viele positive Eigenschaften. Das Vorfertigen der HBV-Elemente kann unabhängig von der Witterung im Werk erfolgen. Die Aushärtezeit des Betons wird so von der Baustelle in die Vorfertigung verlegt. Der so optimierte Bauablauf führt dazu dass komplett im Trockenbau gefertigt werden kann. Die HBV-Fertigdeckenelemente können sowohl im Wohnungsbau wie auch im Industriebau und Brückenbau eingesetzt werden. Dadurch eröffnen sich neue Einsatzgebiete für den Holzbau.