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NICHT REALISIERT
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Holzbauweisen für den verdichteten Wohnbau.
Kostenbewusste Entwicklung von Bauweisen
für den hochverdichteten Wohnungsbau in Holz
unter besonderer Berücksichtigung künftiger Bauordnungen
(am Beispiel einer 5-geschossigen Wohnhausanlage in Wien)
| Fertigstellung: |
2001 |
| Auftraggeber: |
Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie |
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Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend |
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Sozialbau AG Gemeinnützige Wohnungsaktiengesellschaft |
| BearbeiterInnen: |
Schöberl & Pöll GmbH |
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TU Wien - Forschungsbereich für Bauphysik und Schallschutz |
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TU-Wien - Institut für Tragwerkslehre & Ingenieurholzbau |
Endbericht.
Download Endbericht
http://www.schoeberlpoell.at/download/forschung/endbericht_holzbau.pdf
Die Überarbeitung und Aktualisierung des oben angeführten Endberichs, insbesondere der Baukosten, ist als Buchform im IRB-Verlag erschienen (Preis EUR 45,--). Weitere Informationen zur Buchform finden Sie hier:
http://www.baufachinformation.de
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Kurzfassung
Die im April 2001 in Kraft getretene Novelle der Wiener Bauordnung lässt zum ersten Mal in Österreich 5-geschossige Holzmischbauten zu. (Vier Holzgeschosse auf einem mineralischen Sockelgeschoss mit hohen Brandschutzanforderungen an Tragkonstruktion und Brandabschnitte). Dies eröffnet dem Holzbau Gebäudekategorien des verdichteten Wohnbaus, für die es bisher in Österreich und im deutschsprachigen Raum kaum Beispiele gibt. Neue Kenntnisse und Erfahrungen bei der Planung und Errichtung mehrgeschossiger Holzbauten sind erforderlich. Im Mietwohnbau können sich derartige Bauweisen allerdings nur dann durchsetzen, wenn das Preis-Leistungsverhältnis dem der marktführenden Ziegel-Stahlbetonbauweise entspricht.
In diesem Sinne wurden in einem einjährigen Forschungsprogramm bautechnische Varianten für tragende Wand- und Deckenkonstruktionen untersucht und kostenmäßig verglichen. Der Ausgangspunkt für die Untersuchungen und Entwicklungen von Konstruktionsvarianten war ein 5-geschossiges Wohnbauprojekt mit 150 Wohneinheiten, das die Sozialbau, die größte österreichische gemeinnützige Bauvereinigung, in Wien realisieren will.
Abb. 2.28: Konstruktives Repertoire für mehrgeschossige Holzbauten
Untersuchungsschwerpunkt waren die tragenden Wohnungstrennwände und die Decken als Kernprobleme (z.B. hohe statische Lasten, hohe dynamische Lasten beispielsweise durch Erdbeben, strenge Anforderungen puncto Schall- und Brandschutz und oft hohe Feuchtebelastung aufgrund der Nutzung) des mehrgeschossigen Holzwohnbaus und als wichtiger Kostenfaktor.
Ablauf und Arbeitsergebnisse
Beteiligt waren Forschungseinrichtungen, Planer, Behörden und des weiteren Holzbauunternehmen. Die Konsulenten wurden in den verschiedenen Arbeitsphasen in gruppen- und individuellen Projektbesprechungen zur Reflexion eingebunden. In einem ersten Arbeitsabschnitt wurde das konstruktive Repertoire (Abb. 2.28) des mehrgeschossigen Holzbaus anhand von Beispielen analysiert und bezogen auf die spezifischen Anforderungen bewertet. Dabei wurde die Ausbildung des Knotens Wand-Decke als besonders kritisch eingestuft (Setzungen, Kräftefluss). Bei den weiteren Konstruktionsentwicklungen wurden Lösungen ohne "eingeklemmte" Decken bevorzugt.
Parallel wurden in einem zweiten Arbeitsabschnitt Grundlagenuntersuchungen zum Schallschutz und zum Feuchteverhalten durchgeführt. Dabei wurden detaillierte Messungen der Schallausbreitung an bestehenden Wohnbauten und im Rahmen des Forschungsprojekts errichteten Prototypen durchgeführt, insbesondere wurde die Übertragung über Flankenwege erfasst, es konnte erstmals eine Datenbasis für Schallschutzberechnungen bei Konstruktionen dieses Typs gemäß Euronorm 12354 geschaffen werden. In der Abb. 3.19. sind berechnete Schallwerte angegeben.
Bei der Analyse der feuchtetechnischen Performance der verschiedenen Außenwand-Decken-Anschlüsse konnte gezeigt werden, dass eine unkritische Übertragung von Konstruktionen für Einfamilienhäuser in den mehrgeschossigen Wohnbau zu problematischen Zuständen in den Holzbauteilen führen kann. Mit Hilfe der Simulation des Wärme- und Feuchtefeldes innerhalb des Decken-Wand-Anschlusses konnten Varianten gefunden werden, die, trotz hoher Innenraumluftfeuchten, eine ausgeglichene Feuchtebilanz innerhalb der zulässigen Holzfeuchten besitzen. Im Zuge des Forschungsprojekts wurden die generellen Anforderungen der Wiener Bauordnung und deren spezielle Anwendung auf hölzerne Tragkonstruktionen diskutiert und dokumentiert. Im Bereich Baukosten wurde ein Instrumentarium entwickelt, mit dem Holzbauten und Massivbauten direkt und nachvollziehbar verglichen werden können.
Im dritten Arbeitsabschnitt wurden verschiedene Konstruktionsvarianten des Rahmenbaus und des Holzmassivbaus entwickelt und verglichen. Dabei wurde speziell im Bereich des Massivholzbaus alternativ zu den bestehenden verleimten Plattenprodukten eine Bauweise entwickelt, die unter Verwendung marktgängiger Holzrohstoffe von Zimmereien mit einfachsten Abbundmaschinen ohne spezielle Verleimtechnik hergestellt werden können. Die erarbeiteten Varianten, zwei firmenspezifische Lösungen und mehrere Betonmassivbaulösungen, wurden kostenmäßig bewertet und nach einheitlichen Kriterien verglichen.
Im vierten Arbeitsabschnitt wurde ein zweigeschossiger Prototyp errichtet (siehe Abb. 8.1.1 und 8.3.2) und bezüglich Schallschutz (siehe Abb. 8.1.2 und 8.3.3) statisch-dynamischem Tragverhalten durchgemessen (siehe 8.5.1 und 8.5.5). Als Bauweise wurde die entwickelte Variante des handwerklichen Massivholzbaus ausgewählt (siehe Abb. 8.2.4). Die Messungen haben gezeigt, dass die Konstruktion die Schallschutzanforderung und die statisch-dynamischen Anforderungen erfüllt. Die Konstruktion zeigt ein ausgeprägtes plastisches Verhalten (siehe Abb. 8.5.5).
Abb. 5.25: Zusammenstellung der Beschleunigungspegel verschiedener Varianten einer Vorsatzschale und Gegenüberstellung mit dem Schalldämmmaß einer homogenen 12 cm starken Holzwand. Die signifikante Reduktion im Bereich von 250 bis 1000 Hz bei der Vorsatzschale mit gekoppelten Dämmschichten lässt insbesonders in Kombination mit einer massiven Holzwand, wo genau in diesem Bereich der Einbruch liegt, wesentlich bessere Schalldämmmaße erwarten.
Abb. 3.51: Klimazustände an der kritischen Stelle des Anschlusses (Monitorposition) für den Rahmenbau (links) und der Pfostenwand (rechts) mit und ohne zusätzlicher Wärmedämmung; Innenklima: hohe Feuchtelast; Die Linien im oberen Bereich der Grafik geben die kritische Grenzfeuchte für die Entstehung holzzerstörender Pilze in Abhängigkeit der Zeitdauer an. Bei der Pfostenwand (rechts) ist auch nach 24 Wochen hoher Feuchtlast keine Beeinträchtigung der Konstruktion zu erwarten. Beim klassischen Rahmenbau (links) könnte ohne Adaptierung der Konstruktion schon nach 8 Wochen hoher Feuchtelast die kritische Grenzfeuchte erreicht werden.
Erkenntnisse
• Unter gleichen bauphysikalischen Anforderungen können sowohl die optimierten Rahmenbaulösungen als auch die entwickelten Massivholzwände mit den marktgängigen Betonmassivbauweisen kostenmäßig konkurrenzieren. (vgl. Tab. 7.6)
• Die handwerklichen Massivholzlösungen können trotz des höheren Holzverbrauchs kostenmäßig mit den Rahmenbaulösungen mithalten. (vgl. Tab. 7.6)
• Einschalige Wandaufbauten bringen im Holzbau entscheidende Kostenvorteile gegenüber den zweischaligen Aufbauten. Pauschal gilt im Holzbau, dass durch die Verwendung großer Elemente Kosten gespart werden können. (vgl. Tab. 7.6)
• Bei entsprechenden Randbedingungen können vorgefertigte gebäudehohe Wandelemente geschosshohen Elementen kostenmäßig zumindest gleichwertig sein. Einzeln verlegte vorbearbeitete Deckenbalken sind mit vorgefertigten Deckentafeln kostenmäßig vergleichbar. (vgl. Tab. 7.6 und 7.7)
• Teilbiegesteife Verbindungen zwischen durchlaufenden Wandelementen und Decken können im Holzbau Aussteifungsfunktionen übernehmen und dadurch das Verhalten im kritischen Lastfall Erbeben wesentlich verbessern.
• Bei Einsatz von mineralischen Vorsatzschalen können auch bei einschaligen durchlaufenden Wandelementen in Holzbauweise die Schallschutzanforderungen gemäß ÖNORM B 8110 erfüllt werden. Eine wesentliche Erhöhung der Wirkung von Vorsatzschalen kann, gegenüber der herkömmlichen Montageweise, durch Kopplung geeigneter Dämmschichten mit den biegeweichen Vorsatzschalen erzielt werden (siehe Abb. 5.25).
Tab. 7.6: Gegenüberstellung der Errichtungskosten verschiedener Holz- und Betontragwände
Tab. 7.7. Gegenüberstellung der Errichtungskosten verschiedener Holzdecken zur Stahlbetondecke
Workshop
Der öffentliche Workshop mit externen Vortragenden fand am 12. Februar 2001 an der TU Wien statt. Es kamen für ein derartiges Spezialthema ungewöhnlicherweise über 250 TeilnehmerInnen aus ganz Österreich aus den Bereichen öffentlicher Verwaltung, Bauträger und zahlreich erschienen Fachpublikum.
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