Massivholzbau mit Brettsperrholz und Brettschichtholz

Brettsperrholz im Massivholzbau

Brettsperrholz (BSP) ist ein flächiges Holzbauteil, das aus miteinander verbundenen Brettlagen besteht. Seine kreuzweise angeordneten Schichten ermöglichen den Einsatz als tragendes Element in unterschiedlichen Bauteilen. Für Planung und Ausführung sind neben dem Aufbau auch Elementformat, Anschlüsse und das Verhalten im Brandfall maßgeblich. Die konkrete Auslegung hängt von den Anforderungen des jeweiligen Gebäudes und den geltenden technischen Regeln ab. Die Brettsperrholz Konstruktion wird deshalb auf Bauteilebene geplant und für den jeweiligen Verwendungszweck nachgewiesen.

Aufbau und Herstellung

Brettsperrholz besteht aus mindestens drei Brettlagen, deren Faserrichtungen abwechselnd längs und quer zueinander verlaufen. Übliche Aufbauten haben drei, fünf oder sieben Lagen; je nach Produkt sind auch mehrschichtige Varianten erhältlich. Die äußeren Lagen liegen meist parallel zur Plattenlängsrichtung, während die dazwischenliegenden Lagen quer angeordnet sind. Durch diese Anordnung wirkt die Platte in mehreren Richtungen und unterscheidet sich von einem Bauteil aus parallel gelegten Brettern.

Die Gesamtstärke reicht ungefähr von 60 mm bis über 300 mm. Sie ergibt sich aus der Anzahl und Dicke der einzelnen Lagen und wird passend zur vorgesehenen Bauteilfunktion festgelegt. Bei mehrlagigen Platten nimmt die Anzahl der Brettschichten zu; die genaue Kombination hängt vom Produkt und der Planung ab. Die Brettsperrholz Herstellung beginnt mit sortierten Brettern, die technisch getrocknet und gehobelt werden. Anschließend werden sie nach ihrer vorgesehenen Lage zusammengestellt, sodass die Faserrichtung jeder Schicht dem geplanten Aufbau entspricht.

Auf die Kontaktflächen wird Klebstoff aufgetragen, bevor die Lagen in einer Presse flächig miteinander verbunden werden. Verwendete Klebstoffsysteme können sich je nach Produkt unterscheiden; für die Platte ist entscheidend, dass die Verbindung den Anforderungen der Produktnorm entspricht. Nach dem Verpressen werden die Elemente auf das benötigte Maß zugeschnitten und bei Bedarf maschinell für Öffnungen, Aussparungen oder Anschlüsse bearbeitet. Eine computergesteuerte Fertigung ermöglicht dabei die Übertragung der Planungsdaten auf die Bearbeitung der einzelnen Elemente.

Die Produktnorm EN 16351 legt Anforderungen an Brettsperrholz fest. Die Entwicklung des modernen Brettsperrholzes nahm in Österreich in den 1990er Jahren Gestalt an. Heute werden die Platten projektbezogen in unterschiedlichen Lagenaufbauten und Abmessungen gefertigt. Breite und Länge richten sich dabei nicht allein nach der gewünschten Bauteilgröße, sondern auch nach Produktionsmöglichkeiten und dem Transport zum Bauort.

Wand-, Decken- und Dachelemente

BSP-Platten lassen sich zu großformatigen Bauteilen für verschiedene Bereiche der Gebäudehülle und des Tragwerks verarbeiten. Die Elementdicke wird nach Bauteilfunktion und statischer Planung gewählt; auch die Plattenbreite kann innerhalb eines Projekts variieren. Typische Produktionsformate reichen bis etwa 3 m Breite und, durch Transportbedingungen begrenzt, bis etwa 16 m Länge.

Die kreuzweise verleimten Elemente kommen unter anderem als Wand-, Decken- und Dachbauteile zum Einsatz. Öffnungen und Aussparungen können bereits im Werk zugeschnitten werden. Typische Einsatzbereiche unterscheiden sich nach Lage und Beanspruchung des Bauteils:

• Außenwände: Wandplatten bilden tragende oder aussteifende Flächen; Öffnungen für Fenster und Türen werden entsprechend der Werkplanung ausgeschnitten.
• Innenwände: Innenliegende Elemente übernehmen je nach Planung eine tragende, raumabschließende oder aussteifende Funktion und werden an Decken und angrenzende Wände angeschlossen.
• Decken: Deckenelemente überspannen Räume und leiten ihre Lasten über Auflager oder Verbindungsmittel in tragende Wände und Unterzüge weiter.
• Dächer: Dachplatten bilden geneigte oder flach geneigte Tragflächen; ihre Anschlüsse an Wände und Dachränder richten sich nach der Geometrie des Gebäudes.
• Anschlüsse: Bauteile werden beispielsweise mit Schrauben, Winkeln, Stahlblechen oder geeigneten Verbindungsmitteln aneinandergefügt; die Wahl richtet sich nach der Anschlussaufgabe.

Für den Transport werden die Elemente auf die zulässigen Abmessungen von Fahrzeug, Route und Baustellenzufahrt abgestimmt. Werden Platten auf der Baustelle montiert, müssen Anschlusspunkte und Montagefolge mit der Elementplanung übereinstimmen. Die konkrete Tragfähigkeit und die erforderlichen Nachweise bestimmt der Tragwerksplaner anhand der vorgesehenen Belastungen und Lagerbedingungen.

Brandverhalten und Abbrand

Bei einem Brand bildet die dem Feuer ausgesetzte Holzoberfläche eine verkohlte Schicht. Diese kann das darunterliegende Holz zunächst vor weiterer Erwärmung schützen. Wie geschlossen die Schicht bleibt, hängt bei Brettsperrholz jedoch auch von der Verklebung der einzelnen Lagen ab. Lösen sich verkohlte Schichten oder ganze Brettlagen, wird frisches Holz freigelegt; dadurch kann die Brandgeschwindigkeit zeitweise zunehmen.

Das Verhalten ist nicht für jedes Produkt gleich. Klebstoffart und Verbindung der Lagen beeinflussen, ob eine verkohlte Schicht an ihrem Platz bleibt oder sich ablöst. Bei der brandschutztechnischen Bemessung muss daher das konkrete Produkt mit seinen nachgewiesenen Eigenschaften berücksichtigt werden. Für die Planung sind unter anderem folgende Punkte relevant:

• Verklebung: Die Klebstoffverbindung beeinflusst den Zusammenhalt der Brettlagen bei hoher Temperatur; ihre Wirkung ist anhand produktbezogener Angaben und Nachweise zu beurteilen.
• Abfall von Kohleschichten: Lösen sich verkohlte Lagen, liegt darunter wieder unverkohltes Holz frei, das dem Feuer unmittelbar ausgesetzt ist.
• Veränderte Abbrandrate: Nach dem Freilegen kann die Brandgeschwindigkeit vorübergehend höher sein als bei einer dauerhaft geschlossenen Verkohlungsschicht.
• Bauteilbemessung: Querschnitt und erforderliche Feuerwiderstandsdauer werden anhand der Nutzung, der Bauteilfunktion und der geltenden Brandschutzanforderungen festgelegt.
• Produktnachweise: Für die Berechnung sind technische Unterlagen zum konkreten Brettsperrholzprodukt maßgeblich, nicht allein allgemeine Annahmen zum Brandverhalten von Holz.

Tragende Bauteile werden für den Brandfall nach den jeweils geltenden bauordnungsrechtlichen Anforderungen und Bemessungsregeln beurteilt. Für den Holzbau ist dabei unter anderem DIN EN 1995-1-2 mit dem zugehörigen Nationalen Anhang relevant. Die erforderlichen Nachweise und die Auswahl geeigneter Maßnahmen gehören zur Planung durch einen Brandschutzplaner; die tragwerksbezogene Bemessung erstellt der Tragwerksplaner. So werden Produktdaten, Bauteilaufbau und die geforderte Feuerwiderstandsdauer gemeinsam berücksichtigt.

Massivholz oder Holzrahmenbau

Massivholz- und Holzrahmenbau unterscheiden sich vor allem darin, wie Wände und Decken Lasten aufnehmen und wie viel Holz in den Bauteilen sichtbar bleibt. Bei Decken wirken massive Brettsperrholzelemente als flächige Scheiben, während im Rahmenbau Balken und Dielenbalken die Lasten tragen. Auch Wärmespeicherung und Wandaufbau hängen von der Konstruktion sowie den ergänzenden Schichten ab. Für einen aussagekräftigen Vergleich müssen Spannweite, Nutzung, gewünschter Wärmeschutz und verfügbare Wandfläche gemeinsam betrachtet werden. Die folgenden Werte dienen der Orientierung; die Nachweise für das konkrete Gebäude gehören zur Tragwerks- und Wärmeplanung.

Statik und Spannweiten

Brettsperrholz (BSP) trägt nicht nur in einer Richtung wie ein einzelner Balken, sondern kann als massive Platte Lasten über ihre Fläche verteilen. Bei Decken sind je nach Elementdicke, Lagerung, Nutzung und Auflast Spannweiten von ungefähr 5 bis 7 m ohne zusätzliche Unterzüge möglich. Die Angabe ist ein typischer Orientierungsbereich, keine Bemessung für ein konkretes Gebäude: Öffnungen, Punktlasten, Schwingungen und Anforderungen an den Schallschutz verändern die erforderliche Konstruktion.

Im Holzrahmenbau übernehmen parallel angeordnete Balken beziehungsweise Dielenbalken die tragende Funktion der Geschossdecke. Ihre Abstände und Querschnitte werden auf die jeweilige Spannweite und Belastung abgestimmt; darüber liegen beispielsweise Beplankung und weitere Bodenaufbauschichten. Die Lastabtragung ist damit stärker an einzelne Trägerachsen gebunden. Bei einem Grundriss mit vielen Installationen oder einem regelmäßigen Balkenraster kann diese Bauweise zweckmäßig sein. Eine BSP-Platte bietet dagegen eine zusammenhängende tragende Fläche, die auch für die Aussteifung des Gebäudes mitgeplant werden kann.

Entscheidend ist nicht allein die größtmögliche Spannweite. Eine Decke muss auch hinsichtlich Durchbiegung, Schwingungsverhalten und Anschlüssen funktionieren. Bei BSP beeinflussen unter anderem die Plattenorientierung, die Verbindung zwischen Bauteilen und die Auflagerdetails das Tragverhalten. Im Rahmenbau wirken sich Balkenanordnung, Beplankung und Verbindungsmittel auf die Lastverteilung aus. Große Öffnungen, auskragende Bereiche und unregelmäßige Grundrisse erfordern in beiden Bauweisen eine genaue Abstimmung.

Für die Wahl der Konstruktion zählen außerdem Bauablauf und gewünschte Raumaufteilung. Vorgefertigte BSP-Elemente können großflächig montiert werden; im Holzrahmenbau lassen sich tragende Linien und nicht tragende Innenwände anders organisieren. Welche Lösung für eine bestimmte Decke wirtschaftlich und technisch passt, hängt vom gesamten Tragwerk ab und lässt sich nicht allein aus einem Spannweitenwert ableiten. Die Tragwerksplanung prüft Lasten, Auflager, Verbindungen und Gebrauchstauglichkeit für das jeweilige Projekt. Bindende Lastangaben oder erforderliche Bauteilabmessungen ergeben sich erst aus dieser Berechnung.

Wärmespeicherung und Raumklima

Massivholz kann Wärme aufnehmen und zeitversetzt wieder an den Innenraum abgeben. Wie stark sich dieser Effekt bemerkbar macht, hängt unter anderem von der tatsächlich raumseitig wirksamen Holzfläche, ihrer Masse und den weiteren Schichten des Bauteils ab. Eine massive Decke oder Innenwand, die sichtbar bleibt, wirkt anders als eine vollständig verkleidete Fläche. Der Holzrahmenbau besitzt meist weniger wirksame Holzmasse im Rauminneren, weil ein großer Teil des Bauteilquerschnitts aus Dämmstoff und Bekleidungen besteht.

Für Vollholz kann mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,13 W/(m·K) gerechnet werden. Eine 14 cm starke BSP-Wand erreicht allein ungefähr einen U-Wert von 0,8 W/(m²·K); für einen zeitgemäßen Außenwandaufbau reicht das in der Regel nicht aus. Die Wärmespeicherung und der Wärmeschutz sind unterschiedliche Eigenschaften: Eine hohe Speichermasse ersetzt keine erforderliche Dämmung. Die energetische Bewertung richtet sich nach dem vollständigen Wandaufbau und dem jeweiligen Nachweis.

Eine 14 cm dicke BSP-Fläche wiegt ungefähr 65 bis 70 kg/m². Diese Flächenmasse trägt zur thermischen Trägheit bei und kann Temperaturschwankungen im Raum dämpfen, wenn die Holzoberfläche innen wirksam bleibt. Für das Raumklima ist zudem relevant, dass Holz Feuchte aus der Raumluft aufnehmen und wieder abgeben kann. Dieser Austausch hängt jedoch von Oberflächenbeschichtungen, Bekleidungen und den übrigen Baustoffschichten ab; eine pauschale Regelung der Raumfeuchte lässt sich daraus nicht ableiten.

Bei beiden Bauweisen bestimmen Fensterflächen, Sonnenschutz, Lüftung und Dämmstandard den sommerlichen und winterlichen Komfort mit. Die Wärmespeicherung einer massiven Innenoberfläche kann im Sommer Temperaturspitzen verzögern, sie verhindert eine Überhitzung aber nicht automatisch. Für die Planung werden deshalb die Eigenschaften des gesamten Gebäudes betrachtet, nicht nur die Holzmenge in einer Wand oder Decke.

Dämmung und Wandaufbau

Eine tragende BSP-Außenwand benötigt üblicherweise eine zusätzliche Dämmschicht. Eine 14 cm starke BSP-Wand erreicht allein etwa U ≈ 0,8 W/(m²·K) und erfüllt damit nicht automatisch die Anforderungen an den Wärmeschutz. Im Holzrahmenbau liegt die Dämmung häufig zwischen den Ständern; bei Massivholz kann sie beispielsweise außen als Holzfaser- oder Mineralwolldämmung angeordnet werden. Der konkrete Wandaufbau und seine Dicke sind für das jeweilige Gebäude nachzuweisen.

• Außendämmung aus Holzfaser: Häufig werden etwa 12 bis 20 cm Dämmstoff vorgesehen; das Material kann als Teil eines verputzten oder hinterlüfteten Fassadenaufbaus eingesetzt werden.
• Außendämmung aus Mineralwolle: Typische Dämmstoffdicken liegen ebenfalls ungefähr zwischen 12 und 20 cm; die passende Ausführung hängt von Wärmeleitfähigkeit und Fassadensystem ab.
• Massivholzwand: Zu einer 14 cm BSP-Tragwand kommen Dämmung, Bekleidung und gegebenenfalls eine Installationsebene hinzu; die Gesamtdicke liegt dadurch deutlich über 14 cm.
• Holzrahmenwand: Dämmstoff liegt meist zwischen den tragenden Ständern; zusätzliche Dämmlagen außen oder innen können den Aufbau ergänzen und die Gesamtwand ebenfalls auf etwa 30 bis 40 cm bringen.
• Wärmeschutznachweis: Der U-Wert wird für alle Schichten des Wandaufbaus berechnet; maßgeblich sind Materialkennwerte, Dicken, Wärmebrücken und die konkrete Anforderung nach Gebäudeenergiegesetz.

Die genannten Dicken sind übliche Planungsbereiche und keine verbindlichen Vorgaben. Ob ein Aufbau die Anforderungen des Gebäudeenergiegesetzes erfüllt, muss anhand des konkreten Vorhabens nachgewiesen werden; bei Änderungen an Bestandsgebäuden können andere Vorgaben gelten als beim Neubau. Der Tragwerksplaner stimmt die tragende Konstruktion mit den wärmeschutzrelevanten Nachweisen und den Anschlüssen ab.