Das Beste zweier Welten:

Die wichtigsten Vorteile, Einsatzmöglichkeiten und Hersteller von Holz-Beton-Verbund Deckensystemen

Die wichtigsten Vorteile,
Einsatzmöglichkeiten
und Hersteller von Holz-Beton-Verbund Deckensystemen

Mit 84 Meter Höhe war es bei seiner ersten Präsentation im Februar 2015 noch das höchste Holzhochhaus der Welt. Auch wenn dieser Rekord mittlerweile geschlagen wurde, gilt das HoHo Wien als bahnbrechend und wegweisend für den gewerblichen Holzbau.

Drei Viertel dieses Gebäudes sind aus Holz. Doch diese Konstruktion stellt auch eindrucksvoll unter Beweis, dass unter gewissen Umständen die Kombination von Holz mit weiteren Baustoffen am meisten Sinn macht. Etwa bei der Konstruktion der Deckensysteme, bei denen man im HoHo Wien auf Holz-Beton-Verbund Decken zurückgegriffen hat.

Welche Vorteile erzielen diese Systeme? Welche Stärken der beiden Baustoffe kann man so optimal miteinander verknüpfen? Und für welche Anwendungsgebiete sind derartige Konstruktionen empfehlenswert? c

Eigenschaften von Holz-Beton-Verbunddecken

Foto: klatsch.at

Auch wenn es unterschiedliche Varianten bzw. Ausführungen gibt, verbindet alle Holz-Beton-Verbunddecken, kurz HBV-Decken, eine gemeinsame Idee: Als Hybridsystem verknüpfen sie die Vorzüge zweier Baustoffe. Vom Holz macht man sich die besonders guten Zugeigenschaften zu Nutze. Denn natürliche Holzfasern haben eine unglaubliche Zuglastelastizität, die Beton bei weitem nicht erreicht und daher immer mit Stahl bewehrt werden muss. Dieses Material wiederum spielt dort seine Stärke aus, wo es um die Aufnahme von Druckkräften geht, die in der oberen Deckenebene auftreten. Hier stößt Holz, speziell Nadelhölzer, die im Bau meist verwendet werden, an seine Grenzen. Bei einer Holz-Beton-Verbunddecke wird diese Schwäche aufgefangen, indem die Druckzonen in Beton ausgeführt werden.

Um die Vorteile beider Werkstoffe optimal auszunutzen, werden Holz-Beton-Verbunddecken daher wie folgt aufgebaut: Holz, das Zugbelastungen gut aufnehmen kann, wirkt im unteren Deckenbereich. Als Holzbauteil kann sowohl eine konventionelle Brettsperrholz-, Brettstapel- oder klassische Holzbalkendecke dienen. Beton kommt im druckbelasteten oberen Bereich zum Einsatz. In der Regel verbindet Stahl die beiden Materialien schubfest miteinander. Statisch gesehen kann eine HBV-Decke daher als ein Bauteil betrachtet werden, das über folgende Vorzüge verfügt:

Gegenüber einer reinen Holzdecke punktet eine HBV-Decke durch:

eine höhere Belastbarkeit und geringere Durchbiegung
daher sind größere Spannweiten bei einer geringeren Deckenstärke möglich, bzw. sind größere Spannweiten als mit einer reinen Holzdecke möglich
verbesserte Schallschutz- sowie Bandschutzwerte, wobei im Brandfall das Holz den Beton vor der Hitze schützt
ihre geringere Schwingungsanfälligkeit, welche sich speziell bei großen Spannweiten positiv auswirkt

Gegenüber einer klassischen Betondecke wiederum profitieren Planer bei der HBV-Decke durch:

ein deutlich reduziertes Eigengewicht – um rund die Hälfte leichter als reine Betondecken (Betondecke 500-600 kg/m², HBV Decke 24 cm ca. 300 kg/m²)
die verbesserte Wärmedämmwirkung sowie die feuchtigkeitsregulierende Eigenschaft von Holz
die Möglichkeit zu einem hohen Vorfertigungsgrad und entsprechender Zeitersparnis
die Verwendung des nachwachsenden Rohstoffs Holz

Einsatzgebiete

Überall dort, wo die Verwendung einer Brettsperrholzdecke zu teuer wäre oder die machbare Spannweite überschreitet, macht der Einsatz der HBV-Decke Sinn. Speziell ab einer Spannweite von 6,5 Meter spielt diese Deckenkonstruktion ihre Stärken aus, weil in diesem Fall eine reine Holzdecke nicht mehr wirtschaftlich ist. Aus diesem Grund sind die Einsatzmöglichkeiten von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen in der heutigen Bautechnik weit gestreut. Von Altbausanierungen über den Ausbau von Dachgeschossen bis hin zu kommunalen Brücken in Holz mit Aufbeton für Schwerlastverkehr.

Da sich Holz-Beton-Verbunddecken je nach System und Vorfertigungsgrad schnell und wirtschaftlich verlegen lassen, ist das Interesse in den letzten Jahren deutlich gestiegen und HBV-Decken werden immer häufiger auch in Neubauten eingesetzt. Speziell im mehrgeschossigen Wohnbau oder bei Schul- und Bürobauten, bei denen erhöhte Brand- und Schallschutzwerte, sowie weitgespannte Decken gefordert sind und reine Holzdecken an ihre Grenzen kommen, ermöglicht die HBV-Decke den Einsatz des nachwachsenden und natürlichen Baustoffes Holz.

Ausführungsarten und Hersteller

Bei der Ausführung von Holz-Beton-Verbunddecken unterscheidet man folgende zwei Möglichkeiten:

Möglichkeit 1: HBV-Decken mit Ortbeton

Foto: Holzbau Stand der Technik | DBZ Konrad Merz

Bei diesen Hybrid-Decken wird der Beton vor Ort auf der Baustelle auf die bereits bestehende Holzdecke aufgebracht und schubfest mit ihr verbunden.

Die schubfeste Verbindung der beiden Baustoffe spielt eine wesentliche Rolle bei dieser Art der Ausführung und ist letztlich mitentscheidend für den Erfolg von Holz-Beton-Verbunddecken. In den letzten Jahren ist eine ganze Palette an Verbundsystemen entwickelt worden, die von bekannten Holzverbindungsmitteln wie Schrauben bis zu Speziallösungen wie eingeklebten Lochblechen reicht. Zu den gängigsten gehören Kervensysteme, die als wirtschaftlichste Methode gelten, schräge Schraubverbindungen oder HBV-Schubverbinder.

Kerven werden in die Holzdecke eingefräst. Beim Vergießen mit Beton verzahnen sich Holz- und Betonplatte über diese Kerven. Um die Umlenkkräfte abzufangen, kommen meist zusätzlich Holzschrauben zum Einsatz. Da der Verbindungsmittelverbrauch relativ gering ist, bildet diese Methode eine der kostengünstigsten Varianten.

Alternativ dazu können die Werkstoffe Holz und Beton vor Ort auch ohne Kerven, aber mittels Schrauben, die in einem bestimmen Winkel eingedreht werden, miteinander verbunden werden.

Bei den beiden genannten Möglichkeiten erfolgt eine mehr oder weniger punktförmige mechanische Verbindung zwischen Holz und Beton. Etwas anders stellen sich HBV-Schubverbinder dar. Dabei befestigt man im Holz spezielle Verbindungsanker, sogenannte Schubverbinder, das sind Lochbleche oder Wellenbleche, die in das Holz eingeleimt werden und dann oben aus den Balken herausragen und zusammen mit der Stahlbewehrung dann einbetoniert werden.

Möglichkeit Nr. 2: Holz-Beton-Verbunddecken als vorgefertigtes Element

HBV-Decken wurden lange Zeit überwiegend in Ortbetonbauweise hergestellt. Doch diese hat auch entscheidende Nachteile: Es bedeutet immer gewerkübergreifende Schnittstellen, die abgestimmt werden müssen und zudem lange Wartezeiten (Trocknungszeiten vom Beton, Unterstellungszeiten), bis der nächste Arbeitsschritt getan werden kann. Aus diesem Grund haben sich in den letzten Jahren immer mehr Hersteller mit der Produktion von Holz-Beton-Verbunddecken als vorgefertigtes Element beschäftigt.

Diese Möglichkeit bietet den großen Vorteil, dass die Holz-Beton-Verbunddecke unter kontrollierten Bedingungen in der Halle produziert und als vorgefertigtes Teil auf der Baustelle angeliefert wird. Das schafft Tempo im Bauablauf. Aus diesem Grund sind solche Systeme in den letzten Jahren zunehmend in den Fokus von Planern und Architekten gerückt. Auch auf Anbieterseite hat sich in diesem Markt entsprechend viel getan. Zu den wichtigsten Herstellern von vorgefertigten HBV-Deckensystemen zählen:

Foto: Hertha Hurnaus, Projekt: D12 / Berger + Parkkinen & Querkraft

System Cree

Foto: www.creebyrhomberg.com/de/technologie/cree-komponenten/

Der Life Cycle Tower ONE, kurz LCT 1, war im Jahr 2012 das erste achtgeschossige Holzgebäude in Österreich. Errichtet wurde es auf dem Areal der Firma Rhomberg in Dornbirn. Im Gebäude ist auch das Tochterunternehmen Cree untergebracht, das das Bausystem des LCT 1 mitentwickelt hat und noch heute als Pionier im Bereich der Holz-Beton-Verbunddecken gilt. Denn bereits beim LCT 1 war die Holz-Beton-Verbundrippendecke der Schlüssel, um in die Höhe bauen zu können. Die Deckenelemente wurden präzise vorbereitet. Zusätzlich wurden in der Decke Installationsmodule für Beleuchtung, Lüftung, Heizung und Kühlung im Balkenfeld integriert.

Auch heute zeichnet sich das System Cree dadurch aus, dass die Zwischenräume zwischen den Balken für Haustechnik (Lüftung | Heizen | Kühlen) und Deckensysteme für Raumakustik verwendet werden können. Gerade im Büro- und Gewerbebau punktet das Cree System zudem durch eine hohe Flexibilität. Denn die Breite der Holz-Beton-Rippendeckenelemente kann zwischen 2,50 m und 3,00 m variieren. Die Länge der Deckenelemente beträgt idealerweise das Zwei- oder Dreifache. Diese große Spannweite schafft viel Freiraum bei der geplanten Raumaufteilung.

XC®-Decke

Auch wenn die Vorteile einer Verbindung der Materialeigenschaften von Holz und Beton längst bekannt sind, hat sich für eine geraume Zeit kein Unternehmen an der industriellen Vorfertigung dieser Verbundbauteile versucht. Einer der ersten war MMK, ein Joint Venture der Mayr-Melnhof Holz Holding AG und der Kirchdorfer Fertigteil Gruppe. Heute gilt es als einer der Markt- und Technologieführer in der industriellen Fertigung von Holz-Beton-Verbundfertigteilen, allen voran der XC®-Decke.

Die Abkürzung XC bedeutet X-Lam Concrete, wobei das X für Cross Laminated Timber (verleimtes und gepresstes Brettsperrholz) und das C für concrete (Beton) steht. Entstanden ist die XC®-Decke in einer zweijährigen Entwicklungsphase, in der man ein Verfahren perfektioniert hat, das den optimalen Materialverbund unter kontrollierten, industriellen Fertigungsbedingungen garantiert. Heute kann die XC® Decke auf eine Reihe von höchst erfolgreichen Referenzprojekten verweisen. So wurden beispielsweise tausende schlanke und leistungsfähigen XC® Holz-Beton-Verbundelemente just-in-time an die Baustelle in die Seestadt Aspern geliefert und ermöglichten hier eine rasche Montage des HoHo Wien. Auch beim Wohnprojekt Gleis 21, wo Weissenseer als Generalunternehmer auftrat, hat man auf die XC®-Decke zurückgegriffen. Gemeinsam wurde damals für das noch junge Produkt eine Balkonlösung entwickelt, wobei an die Holz-Beton-Verbunddecke nun mittels Isokorb ein Stahlbetonfertigteil als Balkon angehängt wurde. Einer der größten Vorteile: Die Elemente werden im Werk fix und fertig produziert und auf der Baustelle mittels Kran eingebaut – ganz ohne Gerüst und ohne Unterstellung. Die HBV Decke konnte so – trotz der unterschiedlichen Wohnungsgrößen und -grundrisse und damit nicht vorhandenem klaren Raster – punkten. Vorgefertigte Holz-Beton-Verbunddecken inkl. auskragender Balkone ersetzten eine ursprünglich geplante Stahlkonstruktion mit eingelegten Balkonplatten.

Foto: Weissenseer | Projekt Gleis 21

Fazit

Eine hohe Materialqualität, ein angenehmes Raumklima, Flexibilität für die Planer im Grundrisslayout und wenn möglich der Einsatz ressourcenschonender Materialien – gerade bei modernen Wohnkonzepten gilt es, eine Reihe von Anforderungen unter einen Hut zu bringen. Das Problem ist nur: Holzdecken sind zwar eine ökologische, nachhaltige Alternative, aber ab einer gewissen Spannweite sind sie kaum mehr zu realisieren. Als Lösung haben sich daher in den letzten Jahren speziell im mehrgeschossigen Holzbau Holz-Beton-Verbunddecken gewährt. Ihr Vorteil: Sie kombinieren die unterschiedlichen Eigenschaften dieser zwei Materialien so geschickt miteinander, dass ihre jeweiligen Stärken genutzt und Schwächen ausgeglichen werden.

Solche Hybridsysteme eröffnen dem Holzbau neue ökonomische Möglichkeiten, den Brandschutzanforderungen und größeren Spannweiten von höheren und größeren Gebäuden gerecht zu werden. Effizient vorgefertigt und anschließend auf die Baustelle geliefert sind sie in bislang undenkbar kurzer Zeit montiert. Kein Wunder also, dass diese Bauweise nach Jahren der Entwicklung den Schritt in die Baupraxis fand und in Zukunft wohl noch deutlich mehr Anwendungen finden wird.

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Einsatzgebiete

Ausführungsarten und Hersteller

Möglichkeit 1: HBV-Decken mit Ortbeton

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