Neue und alte technologien effizient nutzen

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Neue und alte Technologien
effizient nutzen
Hallenbau ❙ Beachvolleyball hat sich etabliert, sogar so weit, dass man es nun nicht mehr nur am Strand, sondern
auch in der Halle spielt. In Berlin entstand eine solche Halle nach dem Entwurf von Prof. Walter A. Noebel in wirtschaftlich
optimierter Holzbauweise. Klaus Fritzen
Dem Himmel unauffällig angepasst sollte
sich das mächtige Bauvolumen von
rund 54 m × 27 m × 15 m so zurückhaltend
es ging in die städtische Umgebung fügen.
Wie die Bilder zeigen, ist dies gelungen. Das
verfügbare Budget verlangte nach sorgsamer
Aufstückelung, denn die Halle sollte
Spielkomfort bieten. Drei Beachvolleyballfelder
waren einzuhausen.
Die Bauaufgabe war höchst einfach strukturiert:
Auf eine umlaufende rund 5 m hohe,
unten eingespannte Sockelwand aus Stahlbeton
war ein Kasten mit 9 m Höhe ab der
Sockelwand 54 m lang und 27 m breit aufzusetzen.
Die Wände sind fensterlos. Die
Flachdachplatte durfte nur von den beiden
Außenquerwänden und den zwei Hauptträgern
gestützt werden. Das Budget für die
Konstruktion über den Betonwänden war
äußerst bescheiden. Die erste Angebotsrunde,
wie üblich ausgeschrieben mit BS-Holz-
Hauptträgern und BS-Holzpfetten, ergab
Kosten, die das Budget nicht hergab. Mit
Engagement und in Zusammenarbeit mit
dem Architekten fand die Zimmerei Sieveke
eine andere Lösung, die das Budget einhielt.
Die Grundzüge der Alternativlösung sind:
• aufgelöste Träger (Fachwerkträger) für
Primär- und Sekundärtragwerk,
• Aussteifung und Stabilisierung der Halle
nur mittels Holztafeln,
• Putz unmittelbar auf der Außenbeplankung
der Holztafeln,
• Veränderung der projektierten Auflagerung
der Außenwände auf den Sockelwänden,
• weitestgehende Vorfertigung der Wände
einschließlich Putz und Außenanstrich in
der Werkstatt,
• Elementfugen mit Leisten abgedeckt.
Die maßgebenden Kenngrößen für die zu
findende Lösung sind in Bild 2 zusammengestellt.
Wandaufbau
war maßgebliche Kostengröße
Da die Wände wärmegedämmt und verputzt
sein mussten, war angesichts der großen
Wandflächen deren Aufbau eine maßgebliche
Kostengröße. Sieveke fühlte bei
Eternit vor, ob bei der Wandflächengröße
eine Außenbeplankung mit Bluclad und
unmittelbar darauf aufgebrachtem Putz
ausreichende Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit
erwarten ließe. Die Einschätzung
von deren Anwendungstechnik war positiv.
In Sachen Wirtschaftlichkeit war ein guter
Fortschritt erreicht: Aussteifende Beplankung
und zugleich Putzträger. Damit war
die Ausbildung der Wände als Wandscheiben
in Holztafelbauart eine präferierte
Lösung. Um mit möglichst ganzen Plattenformaten
höchste Wirtschaftlichkeit zu
erreichen, wurde in einem entsprechenden
Raster von 3 m, der größten Plattenlänge,
weiterentwickelt.
Das Raster von 3 m passte nahezu ideal
zu der Hallengröße von rund 3 × 18 m =
54 m Länge = 3 × 6 × 3m und 27 m Hallenbreite
= 9 × 3 m. Da die Hallenwände von
vorneherein fensterlos entworfen waren,
ergaben die Vorbemessungen, dass sie die
Wind- und Stabilisierungslasten problemlos
abtragen können, wenn sie beidseitig
beplankt, außen mit Bluclad, innen mit
OSB, ausgeführt würden. Die Wandtafeln
bestehen so nun aus rund 9,00 m hohen
Stützen und dazwischen liegenden waagerechten
Riegeln in einem vertikalen
Abstand von 62,5 cm. Die Beplankungsplatten
sind mit ihren Längsseiten waagerecht
angeordnet, die Hohlräume sind mit
Mineralfaser, Dicke 160 mm, gedämmt. Die
senkrechten Tafelränder wurden nach dem
Richten mit diagonal eingedrehten Vollgewindeschrauben
schubfest miteinander
verbunden.
Mit 54 m Stützweite überdacht
Die Dachfläche – als Flachdach – zwar mit
54 m Stützweite als horizontaler Windträger,
aber mit 27 m Breite = statische Scheibenhöhe
– ließ die Abtragung der Horizontallasten
auf die Hallenquerwände als
Scheibe mit OSB-Platten-Beplankung gut
möglich erscheinen. Es galt allerdings die
Störungen durch die Dachdurchbrüche
zu beachten. Das Ingenieurbüro KGS-Ingenieure
wurde konsultiert und bestätigte
die Nachweisbarkeit unter Berücksichtigung
der Dachdurchbrüche.
Die Dachscheibe hat nicht unterstützte
Plattenränder! Die Ausbildung einer Dach-
Bild 4: Horizontalschnitt durch die Wandtafeln
an den Stützen (Prinzipdarstellung)
50 bauen mit holz · 1.2010

Bilder BAUEN MIT HOLZ
Bild 1: Das mächtige Bauvolumen der Holzkonstruktion, verputzt und hellblau angestrichen,
passt sich zurückhaltend entsprechend der Vorstellung des Architekten in den Himmel ein.
Bild 2: Die wesentlichen Schnittgrößen der Hallenstruktur im Überblick
Bild 3: Die Tragsicherheit der Deckenscheibe wurde auf der Grundlage von Forschungsergebnissen
und unter Zuhilfenahme der Zulassung für die schubfesten Verbindungen der Plattenschmalseiten
mit Wellennägeln nachgewiesen.
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Bild 5: Fachwerk der beiden Hauptträger: Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit unsymmetrisch
ausgeführt, mit den wesentlichen Dimension und Schnittgrößen
Bild 6: Fachwerk der Nebenträger mit den wesentlichen Dimensionen und Schnittgrößen
Bild 7: Die Verleistungen der OSB-Plattenfugen ergeben schlichte Kassetten,
die Fachwerke des Dachs lockern den Blick in die „Kiste“ auf.
scheibe dieser Dimension ohne schubfeste
Verbindung der nicht unterstützten Plattenränder
war wegen der Dachdurchbrüche
nicht möglich. Die Unterlegung der Stöße
der Plattenstöße in deren Spannrichtung
mit Stoßhölzern hätte einen erheblichen
Aufwand ergeben. Sieveke machte sich die
Zulassung Z 9.1-608 zu Nutze, die die schubfeste
Verbindung der nicht unterstützten
Plattenstöße mit Wellennägeln (siehe Kasten)
ermöglicht. Das gewählte Muster der
Plattenanordnung, nahezu ohne Verschnitt,
zeigt Bild 3. Durch den Einsatz der Wellennägel
wurden rund 220 lfdm Stoßhölzer einschließlich
der zugehörigen, beidseitigen
Nagelung/Klammerung ersetzt, die unter
den Stoßfugen anzubringen gewesen
wären. Damit waren die wirtschaftlichen
und technischen Grundvoraussetzungen
für den Bau als reine „Kiste“ gegeben.
Fachwerkträger
waren die wirtschaftlichste Lösung
Wie bereits erwähnt, liegen die Hauptträger
zwischen den Lichtraumprofilen der drei
Spielfelder und haben in Folge der Spielfeldbreite
von rund 18 m jeweils eine entsprechende
Lasteinflussbreite abzutragen.
Die maßgebenden Bemessungsschnittgrößen
zeigt Bild 1. Die Höhe der Hauptträger
konnte groß sein, da es diesbezüglich keine
Einschränkungen gab. Bei Stützweiten bis
ca. 35 m konkurrieren gerade BS-Holz-Balken
mit parallelgurtigen Fachwerken. Da die
statische Höhe groß gewählt werden konnte
und zugleich die Querkäfte verhältnismäßig
hoch waren (hohe Gleichstreckenlast),
wurde ein Fachwerkträger als Alternative zu
einem BS-Holz-Binder untersucht. Die statische
Höhe wurde zu rund 3 m gewählt,
was einem Verhältnis h/l = 3/27 = 1/9 entspricht.
Damit lassen sich gut wirtschaftliche
Holzbau-Fachwerkträger erreichen. Als
Binderform wurde ein Pfosten-Diagonalen-
Fachwerk mit steigenden Streben gewählt,
damit die Nebenträger an die Pfosten angeschlossen
werden konnten. Da als Verbindungstechnik
die Greimbauweise am wirtschaftlichsten
schien, wurden die Diagonalen
„steigend“, also als Zugstäbe, gewählt.
Statt des üblichen Bildungsprinzips der zur
Mitte symmetrischen Ausfachungsanordnung
folgte man hier – unkonventionell
– dem 3-m-Raster der Wände und plante
einen asymmetrischen Binder. Das macht
bezüglich der Binderstabkräfte kaum einen
Unterschied und schafft bezüglich der
Nebenträger und Querwände viele Vorteile
(kein Plattenverschnitt, größere Anzahl gleicher
Wandelemente). Trotz der günstigen
Trägerhöhe ergaben sich recht „kräftige“
Stabquerschnitte wegen der hohen Last
(Bild 5). An den Knotenpunkten, maßgebend
sind die Enddiagonalen, war mit vier
Blechen, also einer achtschnittigen Nagelverbindung,
fast die Grenze der Greimbauweise
erreicht, aber es ging. Ein Vorteil der
Greimbauweise ist der geringe Holzbedarf,
da an den Verbindungsstellen nur die
schmalen Sägeschlitze als Fehlflächen abzuziehen
sind. Die nicht vorgebohrten Nägel
brauchen nicht als Fehlflächen angesetzt
zu werden. Die Kalkulation ergab einen
günstigeren Preis als für einen BS-Holz-
Vollwandträger. Außerdem, so Geschäftsführer
Günter Buhr „… bleibt mehr Wertschöpfung
im Betrieb!“. Das Fahren der
27-m-Binder wäre auf der Straße prinzipiell
möglich gewesen, jedoch entschied man
sich, die Binder zu teilen und auf der Baustelle
zusammenzufügen. Damit wurde der
Transport kostengünstiger (keine Überlänge,
mit eigenen LKW) und das Handling in
der Werkhalle einfacher. Die Nebenträger
52 bauen mit holz · 1.2010

autafel
Bauherr
Senatsverwaltung für Stadtentwicklung,
Berlin
www.stadtentwicklung.berlin.de
Architektur
Prof. Walter A. Noebel
www.noebel.de
Tragwerksplanung und Ausführung
Zimmerei Sieveke GmbH, Lohne
www.sieveke.de
Bild 8: Die im Werk fertig verputzten und angestrichenen Wandtafeln waren ein
wesentlicher Wirtschaftlichkeitsfaktor.
spannen entsprechend dem Binderabstand
18 m. Ihr Achsabstand ergibt sich schon fast
zwangsläufig aus dem Außenwandraster
zu 3 m. Jeder Nebenträger stellt also schon
einen Binder einer kleinen Halle dar. Auch
hier fiel der Kostenvergleich zwischen BS-
Holz-Vollwandträgern und einer Alternative
als Fachwerk in Greimbauweise zugunsten
des Fachwerks aus. Das Fachwerk konnte
seine Qualitäten allerdings nur bedingt
ausspielen, weil die Trägerhöhe gedrungen
gewählt werden musste, um das Lichtraumprofil
einzuhalten und zugleich die Außenwandfläche
nicht unwirtschaftlich zu vergrößern.
Mit 1 m Systemhöhe bei 18 m
Spannweite ergibt sich h/l = 1/18. Ein reines
Diagonalenfachwerk mit recht flach
geneigten Diagonalen ist in solchen Fällen
die sehr wirtschaftliche Form. Die wesentlichen
Ausprägungen zeigt Bild 6. Damit war
eine Lösung gefunden, die noch gerade in
das Budget hineinpasste, wenn der Architekt
einige Veränderungen gegenüber
dem Entwurf akzeptierte.
Behutsame Planungskorrekturen
senkten die Kosten
Die Beton-Sockelwände erhielten außen
eine Dämmung und vorgesetztes, kleinformatiges
Ziegelmauerwerk. Vorstellung des
Architekten war, die Hallenwände leicht über
das Vormauerwerk hinaus stehend aufragen
zu lassen. Dies hätte zu einem erheblichen
Aufwand geführt, denn die Außenwände
hätten entweder mit einem Betonkragarm
an der Wandkrone die Stützenlasten
ausnehmen müssen oder umgekehrt die
Stützen mit einem Kragarm am Stützenfuß
ihre Last zu der Wandkrone leiten müssen.
Der entworfene Gestaltungsaspekt wurde
zugunsten des Preise geopfert, und nun
grenzt ein umlaufendes Bord, das die Vormauerung
überdeckt, Unterbau und Oberbau
voneinander ab. Auch die Dachgesimse,
sorgfältig gestaltet, fielen zugunsten des
Preises weniger differenziert aus, was allerdings
bei der Hallenhöhe ohnehin weniger
ins Auge fällt. Bei den äußeren Stößen der
Außenwandelemente wurden Abdeckungen
mit Brettern akzeptiert, auch wenn der
mächtige, hellblaue Kubus dadurch nicht
mehr so ganz mit dem Himmelsblau verschmelzen
kann, wie ursprünglich erdacht.
Größere, fugenlose Wandflächen als die
Bild: Sieveke GmbH
Kostendämpfungsfaktoren
Viele Mittel gegen die Kosten
• Dachscheibe mit 54 m Stützweite, nicht
unterstützten Plattenstößen ohne Stoßhölzer
sowie größeren Dachöffnungen,
erreicht durch:
– Wellennägel zur schubfesten Verbindung
der nicht unterlegten Platten stöße
nach Z 9.1-608, konform zu der
Zulassung,
– besonderen Nachweis für die Öffnungen.
• Außenwandscheiben (statt eingespannte
Stützen) mit:
– tragender Außenbeplanung = Scheibe
und Putzträger durch Bluclad nach
Z 9.1-451, konform zu der Zulassung,
– werkseitigem Verputz und Anstrich der
3 x 9 m² großen Wandelemente,
– Wandstützen-Raster optimiert nach Plattenformat
(kaum Zuschnitt, fast kein Verschnitt),
– Kosten sparende Veränderung des
Details der Lastabtragung am Wand sockel,
– tragende Innenbeplankung mit OSB = fertiger
Ausbau, Fugenüberdeckung mit Holzrippen
gibt Kassetten-Optik, Plattenformate
passend im Wandraster (kaum Zuschnitt,
fast kein Verschnitt),
– Dämmziel kostengünstig erreichbar (Hohlraumdämmung
der Riegelwände).
• Haupt- und Nebenträger in Greim-Fachwerk-Bauweise:
– kostengünstiger als BS-Holz-Vollwandträger,
– höhere Wertschöpfungsanteile im Zimmereibetrieb,
– geringere Transportgewichte,
– günstigere Auflagerung der Nebenträger
auf den Hauptträgern (Verbolzen der Endvertikalen;
keine Queranschlüsse mit aufwendigen
Stahlteilen).
• Zusatznutzen:
– Schalldämpfung durch Schalldiffusion wegen
der aufgelösten Binder (Fachwerke)
und Wandkassettenbildung,
– aufgelöste Optik, die den Baukörper von
innen lebhafter und weniger massig erscheinen
lässt,
– angenehmes Raumklima durch die Feuchte-Sorptionsfähigkeit
der großen, unbehandelten
Holzflächen.
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Bild: Sieveke GmbH
Bild 9: Knapp zwei Drittel der Halle sind gerichtet.
der Wände wurde dies durch sorgfältige
Inspektion festgestellt, und auch nach dem
Richten war der Putz rissfrei.
Die Auflagerschwellen der Wände wurden
mit größter Akkuratesse ausgerichtet, weil
schon geringe Abweichungen „aus der Waage“
hohes Potenzial für Risse im Putz haben.
Das Stellen der Halle ging in drei „Spielfeld“-
Takten. Je Spielfeld wurden die Wände nach
dem Einhieven mit 13 m langen Kantholz-
Streben als Baubehelfen exakt ausgerichtet
fixiert. Dann folgte der Hauptträger und
anschließend die Nebenträger. Die Dachflächen
erhielten unverzüglich eine Aufdachdämmung
mit Abdichtung.
Ein Restrisiko bleibt bei solchen Projekten
durch das Wetter, denn die Windkräfte sind
bei U-förmig offener Halle im Bauzustand
deutlich größer als bei geschlossener Halle.
Hier wurden solche möglichen Extremzustände
mittels einer Montagestatik berücksichtigt,
wobei natürlich mit geringen Sicherheitsbeiwerten
auf der Last- und auf der
Widerstandsseite gerechnet werden konnte.
Die Wandelemente haben die zwei ersten
Winter tadellos abgewettert. Bei feuchtem
Putz zeichnen sich im Winter die Holzrippen
außen dezent als hellere, schon trockenere
Streifen von der feuchteren Umgebung ab,
was beweist, dass die Holzrippen tatsächlich
Wärmebrücken sind.
Bild 10: Schwach erkennbar werden beim Abtrocknen des Putzes
im Winter die Wärmebrücken durch die Holzrippen.
jetzt verwirklichten hätte jedoch keiner der
Beteiligten in der Preissparvariante zu bauen
gewagt.
Das Innenambiente wird vollends dominiert
von nacktem Beton und unbehandeltem
OSB. Auch hier sind die Fugen der Wandtafeln
mit aufgesetzten Leisten abgedeckt,
was zusammen mit den nach innen vorstehenden
Stützen eine angenehme, schlichte
Kassettenstruktur ergibt. Die Fachwerke der
Haupt- und Nebenträger sorgen für eine
Auflockerung der Dachfläche, die mit BS-
Holz-Vollwandträgern nicht zu erreichen
gewesen wäre.
Spannung und Erfolg
bei Transport und Montage
Die Vorfertigung der Wandscheiben, 3 ×
9 m², war holzbautechnisch kein Hexenwerk.
Auch Verputz und Anstrich gingen
einfacher als mit einer 16 m hohen Einrüstung
auf der Baustelle. Spannend wurde
es beim Transport. Die Berechnungen
ergaben, dass die Transportbeanspruchungen
geringer sein müssten als im fertigen
Zustand. Allerdings blieb die Ungewissheit,
wie der Putz in Kombination mit den Holztafeln
das Gerüttel auf der Straße „vertragen“
würde. Er vertrug es. Vor dem Stellen
Wertschöpfung
mit guten Ideen im Betrieb behalten
Der tiefe Einstieg in die Mitprojektierung
und die zugehörige Entwicklung von Alternativen
haben zu diesem Auftrag geführt.
Die letztendlichen Tragsicherheits- und Ge -
brauchs tauglichkeitsnachweise wurden von
der Zimmerei Sieveke geführt oder teilweise
von ihr beauftragt. Das gebaute Ergebnis
lässt nicht erkennen, dass es sich bei dem
Oberbau um eine absolute Sparversion handelt.
So gut kann der Holzbau sein, wenn
es zu einer zielführenden Zusammenarbeit
zwischen Architekt und kompetentem Holzbaubetrieb
kommt. Es sind wahrscheinlich
noch mehr Chancen da, die erschlossen
werden wollen.
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Schlagwörter
Fachwerkbinder, Hallenbau, Vorfertigung
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