Flachdächer in Holz-Beton-Verbundbauweise - Die neue Quadriga

Flachdächer in Holz-Beton-Verbundbauweise
In den letzten Ausgaben der HOLZBAU wurde
bereits mehrfach über die Möglichkeiten des Holz-
Beton-Verbundbaus berichtet. Allgemeine Informationen
zur Wirkungsweise, die Vorstellung von
Verbindungssystemen sowie grundsätzliche Einsatzmöglichkeiten
im Geschossdeckenbau wurden
in Ausgabe 5/2004 thematisiert. Ausgabe 5/2006
beschäftigte sich mit der Anwendung der Holz-
Beton-Verbundbauweise bei der Ertüchtigung von
Holzbalkendecken. Im Rahmen von Projektberichten
wurde zudem über den Neubau eines Mehrfamilienhauses
in Holzbetonverbundbauweise
(5/2006) sowie über die Sanierung eines Schlosses
im Rheingau, bei der eine hinterlüftete HBV-Decke
erstellt wurde (2/2007), berichtet. In diesem
Bericht werden Flachdachkonstruktionen in Holz-
Beton-Verbundbauweise vorgestellt.
Autoren
Prof. Dr.-Ing. Leander Bathon
FH Wiesbaden
Kurt-Schumacher-Ring 18
65197 Wiesbaden
Fachgebiet Ingenieur-Holzbau
Dipl.-Ing. (TU) Dipl.-Ing. (FH)
Oliver Bletz
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
im Fachgebiet Ingenieur-Holzbau
Anforderungen
an Flachdachkonstruktionen
Flachdächer bilden den
oberen räumlichen
Abschluss eines Bauwerks
mittels gering geneigter
Tragkonstruktionen. Neben
statischen und konstruktiven
Anforderungen infolge
der zu überbrückenden
Spannweite und des
gewählten Tragwerks werden
an Flachdächer auch
funktionelle, gestalterische,
technologische und bauphysikalischeAnforderungen
gestellt [1]. Die funktionellen
Anforderungen
bestehen im Wesentlichen
im Schutz des Bauwerks vor
äußeren und inneren Einwirkungen.
Zu den äußeren
Einwirkungen zählen dabei
Niederschläge, Abgase,
Staub, Wind, Lärm, Flugfeuer,
Wärme oder Kälte.
Eine geforderte Mindestneigung
bei Flachdachkonstruktionen
dient in diesem
Zusammenhang dazu, auftretendes
Wasser möglichst
schnell abzuführen sowie
Wasseransammlungen und
Staubanhäufungen zu vermeiden.
Von der Innenseite
auftretende Beanspruchungen
stellen insbesondere
Lufttemperatur, Wasserdampf,
Luftdruck oder
Raumschall dar. Gestalteri-
sche Anforderungen an
Flachdächer treten z. B. bei
der Anpassung und Eingliederung
des Bauwerks in
eine vorhandene Bebauung
auf. Technologische Anforderungen
betreffen nach
[1] die Aspekte Vorfertigung,
Transport, Lagerung
und Montage. Flachdächer
in Holz-Beton-Verbundbauweise
sind in der Regel volloder
teilvorgefertigt und
können auf der Baustelle
schnell und leicht verlegt
werden. Im Fall der Vollvorfertigung
bedarf es zur Ausbildung
von Dachscheiben
einer Kopplung der einzelnen
Dachelemente. Im Fall
der Teilvorfertigung, bei der
nur die Holzelemente vorproduziert
werden und die
Ortbetonschicht auf der
Baustelle aufgebracht wird,
übernimmt die gegossene
Betonplatte bereits die
Funktion der Dachscheibe.
Auf die statischen, konstruktiven
und bauphysikalischen
Aspekte von Flachdächern
in Holz-Beton-Verbundbauweise
soll im Folgenden
näher eingegangen
werden.
Statische und konstruktive
Anforderungen
Holz-Beton-Verbundkonstruktionen,
die im Bereich
von Flachdächern
eingesetzt werden, können
hinsichtlich ihres Aufbaus
Abbildung 1:
Holz-Beton-Verbund-Flachdach
bei der neu erbauten
Pragschule in Stuttgart. Maximale
Spannweite 8,70 m (aus
[7]).
grundsätzlich so aufgebaut
sein wie herkömmliche, aus
dem Geschossdeckenbau
bekannte Holz-Beton-Verbundtragwerke
[2]. Die
Tragelemente setzen sich
aus Betonplatten und Holzquerschnitten
zusammen.
Die Holzelemente bestehen
dabei aus Holzbalken (Vollholz,
KVH, Duo/Trio-Balken
oder Brettschichtholz),
flachliegenden Brettschichtholzplatten
oder
Sonderquerschnitten wie
z. B. U-Elementen aus
Brettschichtholz. Bei Bedarf
können die Holzelemente –
sofern sie auf der Unterseite
des Verbundquerschnitts
angebracht sind – im Vorfeld
mit zusätzlichen Funktionen
versehen werden,
z. B. speziell integrierten
Akustikelementen. Die
Abbildungen 1 und 2 zeigen
exemplarisch die Ausführung
einer Flachdachkonstruktion
mit integrierter
Akustikdecke bei der
2006 erbauten Pragschule
in Stuttgart.
3/2007 25
Special: Flachdächer

Special: Flachdächer
Abbildung 2:
Holz-Beton-Verbund-Flachdach
mit integrierter Akustiklage
(aus [7]).
Abbildung 3:
Systemskizze mit den Mindestanforderungen
des Holz-
Beton-Verbundsystems mit
eingeklebten HBV-Schubverbindern
(aus [4]).
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3/2007
Zwischen zwei Ausführungsvarianten
ist bei
Flachdächern in Holz-
Beton-Verbundbauweise
grundsätzlich zu unterscheiden:
der Ausführung mit
oberseitig angeordneten Betonplatten
sowie der Variante
mit unten liegenden
Betonquerschnitten. Bei
oberseitig angeordneter
Betonplatte übernimmt der
Betonquerschnitt auftretende
Druckspannungen, während
die Holzelemente die
Zugspannungen aufnehmen.
Im umgekehrten Fall
übernimmt das Holz die
Druckspannungen, während
zusätzlich in den
Betonquerschnitt eingelegte
Stahlbewehrung die Zugspannungen
aufnimmt. In
diesem Fall erhöht der Betonquerschnitt
die Eigenlast,
beteiligt sich jedoch
nicht direkt am Lastabtrag.
Aus diesem Grund sind Bestrebungen
von Herstellern
dahingehend, das Eigengewicht
des Betons durch
Verwendung von Leichtbeton
zu reduzieren. Dennert
Holz-Beton-Verbundelemente
gehören zur Gruppe
dieser „umgekehrten“
HBV-Konstruktionen [3].
Diese bauaufsichtlich zugelassene
Systemlösung für
Holz-Beton-Verbunddächer
besteht aus Fertigteilen mit
in der Druckzone angeordneten
Duo-Balken. Der
Verbund zu der unteren
Leichtbetonplatte wird über
Nagelplatten hergestellt.
Dennert Holz-Beton-
Verbundelemente sind nur
in dieser Ausführungsvariante
(Beton innen und
Holz außen) zugelassen.
Eine zweite bauaufsichtlich
zugelassene Möglichkeit zur
Verwendung der Holz-
Beton-Verbundbauweise im
Bereich von Flachdächern
besteht durch Einsatz des
HBV-Systems mit eingeklebtenHBV-Schubverbindern
[4]. In diesem Fall
können alle beschriebenen
Varianten (Beton innen
und Holz außen sowie
Beton außen und Holz
innen) ausgeführt werden.
Abbildung 3 zeigt die Mindestanforderungen
für das
Holz-Beton-Verbundsystem
mit eingeklebten
HBV-Schubverbindern
nach allgemeiner bauaufsichtlicher
Zulassung
Z-9.1-557.
In Abhängigkeit des eingesetzten
Verbundsystems
können bei Holz-Beton-
Verbundflachdächern
Spannweiten bis 15 m und
mehr überbrückt werden.
Die sich hieraus ergebene
architektonische Raumgestaltungsvielfalt
ist ein maßgebender
Vorteil dieser
Bauweise. Weitere – dem
Bereich Statik und Konstruktion
zuzuordnende –
Vorteile ergeben sich aus
der Steifigkeit der Konstruktion,
die nur geringe
Verformungen zulässt, und
der Schwingungsstabilität,
die sich positiv auf die
Haltbarkeit der Dachdeckungen
auswirkt.
Bauphysikalische
Anforderungen
Der bauphysikalischen
Betrachtung von Bauwerken
kommt im Sinne
einer nachhaltigen Planung
eine immer höhere Bedeutung
zu. Die Beanspruchungen,
die auf Dächer einwirken,
wurden bereits
oben beschrieben. Die
Eigenschaften, die ein Dach
entsprechend aufweisen
muss, um diesen Beanspruchungen
entgegenzuwirken,
lassen sich unter den
Schlagwörtern Regensperre,
Wind- und Luftdichtigkeit,
Wärme-, Kälte- und Schallschutz,Wärmespeicherkapazität
und Raumakustik
zusammenfassen. Folgende
Lösungsansätze bieten
Flachdächer in Holz-Beton-
Verbundbauweise:
Durch die Möglichkeit
der direkten Auflagerung
von Flachdächern in Holz-
Beton-Verbundbauweise auf
Stahlbeton- oder Mauerwerkswänden
lässt sich auf
einfache Art und Weise die
geforderte Wind- und Luftdichtigkeit
der Konstruktion
sicherstellen.
Durch Verwendung von
Stahlbeton als Teil der
Tragstruktur wird die Masse
der Konstruktion erhöht
und somit der Luftschallschutz
verbessert.
Die schwere Stahlbetonplatte
besitzt ein großes
Wärmespeichervermögen.
Sie wirkt sich regulierend
auf den Wärmehaushalt in
darunter liegenden Räumen
aus (sommerlicher Wärmeschutz
und winterlicher
Kälteschutz).
Herkömmliche aus dem
Massivbau und dem Holzbau
bewährte Dachaufbauten
und Abdichtungssysteme
für Flachdächer stellen
einen ausreichenden Wär-

Abbildung 4:
Oberflächenfertige Betonunteransicht
des HBV-Flachdachs
(aus [6]).
Abbildung 5:
Regelquerschnitt eines HBV-
Flachdachs mit innen liegender
Betonplatte.
me- und Regenschutz her.
Spezielle Dachaufbauten
mit unterseitig angeordneten
Akustikelementen
bewirken eine gute Raumakustik.
Ausführungsbeispiele
Drei Beispiele für ausgeführte
Flachdächer in Holz-
Beton-Verbundbauweise
werden im Folgenden kurz
vorgestellt. Dabei handelt
es sich um zwei Mehrfamilienhäuser
im Raum Mumpf /
Wallbach (Schweiz), zum
anderen um ein Schulgebäude
in Luxemburg.
Mehrfamilienhaus
in Mumpf
Bei einem Mehrfamilienhaus
in Mumpf, über das in
[5] bereits berichtet wurde,
werden vorgefertigte HBV-
Dachelemente verwendet.
Die Spannweite des Daches
beträgt 6,80 m. Die 10 cm
dicke Stahlbetonplatte
(Festigkeitsklasse C20/25)
der Holz-Beton-Verbundkonstruktion
liegt hierbei
auf der Gebäudeinnenseite,
während die Holzrippen
(KVH, b/h = 16/28 cm,
e = 90 cm außen liegend
angebracht sind. Zwischen
den Holzrippen wird Steinwolle
eingelegt, danach
folgt der hinterlüftete Aufbau
mit Querlattung, Holzwerkstoffplatte,Abdichtungsbahnbahn
und Kiesschüttung.
Zwischen Holzrippen
und Betonplatte ist
eine Dampfsperre angeordnet.
Durch die direkte Auflagerung
der Stahlbetonplatte
der Dachkonstruktion
auf dem Stahlbetonquerschnitt
der HBV-Wand
(Auflagerung erfolgt im
Mörtelbett) wird eine
Durchdringung der Außenschale
im Bereich des
Anschlusses Wand / Dach
vermieden und die geforderte
Winddichtigkeit
sicher hergestellt.
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Special: Flachdächer
Abbildung 6:
Südansicht des Mehrfamilienhauses
(aus [6]).
Abbildung 7:
Regelquerschnitt eines HBV-
Flachdachs mit außen liegender
Betonplatte.
Abbildung 8:
Dachmontage beim Schulgebäude
Bonnevoie (aus [7]).
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3/2007
Abbildung 9:
Verlegte Dachelemente des
Schulgebäudes Bonnevoie vor
dem Betonieren (aus [7]).
Mehrfamilienhaus
in Wallbach
Das Mehrfamilienhaus in
Wallbach ist als zweites
Objekt der Firma B&A
Immobilien AG komplett in
Holz-Beton-Verbundbauweise
erbaut worden. Alle
tragenden Bauteile –
Decken, Wände und Dach
– wurden in Holz-Beton-
Verbund erstellt. Das Flachdach
bei diesem Mehrfamilienhaus
besitzt eine Spannweite
von 4,60 m und weist
eine Dachneigung von 5°
auf. Die Verbundkonstruktion
besteht aus einer 8 cm
dicken Stahlbetonplatte
(Festigkeitsklasse C20/25)
und Holzrippen aus KVH,
b/h = 12/20 cm, e = 62,5
cm. Wie Abbildung 6 zu
entnehmen ist, ist die
Betonplatte außen liegend
angeordnet.
Der in Abbildung 7 dargestellte
Regelquerschnitt
zeigt den Dachaufbau mit
zwischen den Holzrippen
liegender Dämmung, unterseitiger
Dampfsperre, Querlattung
und Gipsfaserplatte.
Oberseitig wird auf die Betonplatte
eine Abdichtungsbahn
mit anschließender
Bekiesung aufgebracht.
Schulgebäude
in Bonnevoie
Bei einem 2007 erbauten
Schulgebäude in Luxemburg
ist das Dach über einer
Turnhalle als Holz-Beton-
Verbundkonstruktion ausgeführt
worden. Die Spannweite
des Daches beträgt
11,20 m. Eingesetzt werden
Holz-Beton-Verbundelemente
– bestehend aus
einer im Druckbereich
angeordneten 8 cm dicken
Betonplatte (C30/37), die
über HBV-Schubverbinder
schubfest mit U-Profilen
aus Brettschichtholz verbunden
ist. Die werkseitig
vorgefertigten U-Profile
bestehen aus jeweils zwei
Holzstegen b/h = 9/14 cm,
die auf ein Holzzugband b/h
= 62,5/3,8 cm aufgeklebt
werden. Der Zwischenraum
zwischen den Stegen ist mit
Dämmung gefüllt. Abbildung
8 zeigt den Verlegevorgang
der vorproduzierten
Holzelemente. In
Abbildung 9 ist die Oberseite
der Holzelemente mit
den eingeklebten HBV-
Schubverbindern und der
eingelegten Zwischendämmung
vor dem Betoniervorgang
auf der Baustelle dargestellt.
Zusammenfassung
Flachdächer in Holz-
Beton-Verbundbauweise
stellen innovative Alternativen
für herkömmliche
Lösungsansätze von Flachdächern
dar. HBV-Flachdächer
verfügen über vielfältige
Funktionen. Statische
und bauphysikalische
Anforderungen können
leicht gelöst werden.
Bewährte Konstruktionsund
Ausführungsdetails aus
anderen Bauweisen sind auf
HBV-Flachdächer übertragbar.Anwendungsmöglichkeiten
zeigen sich sowohl
im Wohnhausbau als auch
im Schul- oder Gewerbebau.
■
Literatur & Quellen
[1] Mönck, W.; Rug, W.:
„Holzbau“, Verlag Bauwesen,
Berlin, 2000
[2] Bletz, O.; Kocher, D.;
Bathon, L.: „Neue Möglichkeiten
im Holz-Beton-Verbundbau“,
die neue quadriga 5/2004,
Seite 45 – 49
[3] Allgemeine bauaufsichtliche
Zulassung Z-9.1-474: „DennertHolz-Beton-Verbundelemente“,
www.dennert.de
[4] Allgemeine bauaufsichtliche
Zulassung Z-9.1-557: „Holz-
Beton-Verbundsystem mit eingeklebten
HBV-Schubverbindern“,
www.hbv-systeme.de
[5] Bathon, L.; Bletz, O.,
Schmidt, J. (2006): „Mehrfamilienhaus
in Hybridbauweise“,
HOLZBAU 5/2006,
Seite 13 – 17
[6] Internetseite der Firma
B & A Immobilien AG,
www.ba-immobilien.ch
[7] Internetseite der Firma
Lignotrend Produktions GmbH,
www.lignotrend.de