FINNISCHE BLOCKHAUSINDUSTRIE eV - Finnland

FINNISCHE BLOCKHAUSINDUSTRIE e.V.
HIRSITALOTEOLLISUUS HTT RY, Atomitie 5 C, FIN-00370 Helsinki, Tel. +358 9 503 1801, Fax +358 9 503 1810
PLANUNGSGRUNDLAGEN FÜR BLOCKHÄUSER
FINNISCHE BLOCKHAUSINDUSTRIE e.V. 3/2001
Blockbalken, Blockbauten, Blockbaukonstruktionen
In diesem Merkblatt werden Planungsgrundlagen für industriell gefertigte
Wohnblockhäuser, andere für eine ganzjährige Nutzung vorgesehene Blockhäuser und deren Teile beschrieben. Die
Anleitung kann in geeignetem Umfang
auch für Blockhäuser angewendet werden, die für eine zeitweise Nutzung vorgesehen sind.
Abbildu ng 1.
Beispiel für ein Hobelbalkenprofil.
INHALTSVERZEICHNIS
1 FACHTERMINOLOGIE
1 FACHTERMINOLOGIE
2 FEUCHTIGKEITSVERHALTEN VON
HOLZ
3 SPEZIELLE EIGENSCHAFTEN VON
BLOCKHÄUSERN
3.1 Absenkungen
3.2 Dichtigkeit
3.3 Haltbarkeit und Abschirmung von
Blockwänden
3.4 Anstücken von Blockbalken
4 BEMESSUNGSGRUNDLAGEN VON
BLOCKBALKENKONSTRUKTIONEN
4.1 Bemessung der Tragfähigkeit
4.2 Fähigkeit zur Wärmedämmung
4.3 Feuchtetechnisches Verhalten von
Blockwänden
4.4 Feuchtigkeitsisolierung
4.5 Feuerbeständigkeit von Blockbalkenkonstruktionen
4.6 Schallisolierung einer Blockwand
4.7 Luftaustausch des Gebäudes
5 LAGERUNG AUF DER BAUSTELLE
6 ZU BEACHTEN BEIM AUFBAU DES
BALKENTRAGWERKS
Die folgenden Fachbegriffe gelten für
das Bauen mit Blockbalken entsprechend dem Anwendungsbereich dieser
Anleitung.
Ein Blockbalken ist ein industriell
durch Hobeln oder Drechseln hergestelltes massives, mindestens 70 mm dickes
Baumaterial, das hauptsächlich als
Blockwandbalken eingesetzt wird. Ein
Blockbalken kann Auskerbungen aufweisen sowie Nuten, die die Rissbildung
im Holz lenken.
Ein Hobelbalken (HB) ist in Abbildung 1 dargestellt. Ein solcher Balken
kann auch Nuten aufweisen.
Ein Rundbalken (Ø) ist in Abbildung 2
dargestellt. Er hat einen kreisförmigen
Querschnitt oder eine diesem nahekommende Form.
Ein Lamellenbalken (Leimbalken) ist
in Abbildung 3 dargestellt. Er ist aus
zwei oder mehr Teilen entweder mit
Stoßfugen (senkrechte Lamellen) oder
Lagerfugen (waagerechte Lamellen) verleimt.
GESCHICHTE DER
BLOCKHÄUSER
Die Blockbauweise hat sich dort entwickelt, wo die natürlichen Bedingungen
hierfür vorhanden waren, nämlich in der
nördlichen Nadelwaldzone. Die ersten
Blockhäuser mit Eckverbindungen stammen aus der Eisen- und Bronzezeit, in der
Schweiz wurden noch ältere waagerecht
angeordnete Blockbalkenkonstruktionen
aus der jüngeren Steinzeit gefunden. Das
älteste noch stehende Blockhaus in Finnland ist vermutlich die Kapelle des Heiligen
Henrik in Kokemäki, die um 1400 errichtet
wurde.
Nach dem ersten Weltkrieg konnten sich
Holzhäuser aus Langholz schnell durchsetzen. Auf dem Land behielt der Blockbalken seine Stellung als Baumaterial bis
weit in die 40-er Jahre; danach wurde die
Verwendung von Blockbalken für durchge-
hend genutzte Gebäude fast ganz einges tellt. Beim Bau von Ferienwohnungen
sind Blockbalken aber immer das vorherrschende Material gewesen und ist es heute noch: ca. 70 Prozent aller neu gebauten
Ferienhäuser sind Blockhäuser.
Anfang der 50-er Jahre setzte sich die
industrielle Fertigung von Blockbalken
überall in Finnland schnell durch. Zunächst
beschränkte sich die Entwicklungsarbeit
fast ausschließlich auf den Fertigungsprozess selbst. Allmählich begann man aber,
sich auch mit dem Produkt selbst zu beschäftigen. In den 70-er und 80-er Jahren
wurden die Blockhäuser stark weiterentwickelt, man suchte nach Lösungen für Probleme mit der Dichtigkeit, Wärmeisolierung
und Schrumpfung. Diese Entwicklungsarbeit am i ndustriell gefertigten finnischen
Blockhaus dauert auch heute noch an; in
den 90-er Jahren entdeckten die Erbauer
Abbildung 2.
Beispiel für ein Rundbalkenprofil.
Abbildung 3.
Beispiel für ein Lamellenbalkenprofil.
von Einfamilienhäusern erneut ihr Herz für
den Blockbalken.
Heute werden etwa 70 Prozent aller finnischen Blockhäuser industriell gefertigt.
Die moderne computergesteuerte Vorfertigung ermöglicht unter anderem das Vortrocknen der Blockbalken und somit die
Herstellung von äußerst maßgenauen
Blockbalkenkonstruktionen. Die Errichtung
des Blockrahmens dauert auf der Baustelle meist nur einige Tage, so bekommt das
Haus sehr schnell ein Dach und man ist
nicht mehr vom Wetter abhängig.
Finnische industriell gefertigte Blockhäuser sind auch im Ausland sehr gefragt: Im
Jahre 2000 wurden Blockhäuser in über 30
Länder exportiert. Finnland ist bei der Herstellung industriell gefertigter Blockhäuser
weltweit führend; auch der weltweit größte
Einzelhersteller für die Fertigung von Blockhäusern ist ein finnisches Unternehmen.
2
Eine Verblattung ist eine Eckverbindung von Blockbalken.
Eine Kreuzecke ist der Kreuzungspunkt zweier Blockbalken (Abbildung 4).
Eine Langecke ist eine Wand- oder
Eckverbindung, bei der die Enden der
sich kreuzenden Balken über die Ecke
hinausragen.
Eine Auskerbung ist eine Verfugungsart für übereinanderliegende Balken.
Eine Dichtung ist ein Material für die
Verfugung von Blockbalken, hauptsächlich zur Verhinderung unerwünschter
Luftverluste.
Eine Verzapfung dient zur Verhinderung der seitlichen Bewegung von einzelnen Balken einer Blockwand durch
senkrechte Verbindung von zwei oder
mehr Balken, meist durch Holz- oder
Metallzapfen.
Rissbildung: Aufgrund der natürli-
Angabe der
Gebäudeflächen
Für jedes Gebäude muss die nach
dem Standard SFS 5139 (RT 1210277)
berechnete
Wohnfläche
2
(Wfm ) sowie die Geschossfläche
2
(Gfm ) angegeben werden. Die Flä-
chen Eigenschaften des Holzes ist die
Trocknungsschrumpfung des Holzes am
Kreisumfang des Blockbalkens etwa
doppelt so stark wie die Schrumpfung in
radialer Richtung. Aus diesem Grund,
und weil das Trocknen im Saftholz beginnt, entstehen im Blockbalken radiale
Risse. Die Rissbildung kann durch in den
Balken eingefräste Nuten gesteuert werden.
Eine Senkung ist eine Absetzbewegung einer Wand aufgrund von Trocknungsschrumpfung des Holzes, Belastung und Verdichtung von Fugen.
Eine durchgehende Verbolzung erfolgt mit einer nachspannbaren Gewindestange, die durch die gesamte Wandhöhe hindurchgeht (Abbildung 5).
Ein Blockbalkenträger ist ein tragender Balken, der aus einem oder
mehreren Blockbalken besteht (Abbildung 6).
chen von Gebäudeteilen, die in keiner
der oben genannten Flächen berücksichtigt sind, können separat angegeben werden. Derartige Teilflächen können beispielsweise Dachböden (Dachbodenfläche), Terrassen (Terrassenfläche), Balkone (Balkonfläche) oder Kellerräume (Kellerfläche) sein.
Eine T-Stütze ist eine senkrechte Latte, die in einer Nut im Rahmen von Öffnungen in der Blockwand (Tür oder
Fenster) angebracht wird; sie lässt eine
Absenkung zu, aber verhindert seitliche
Verschiebungen. An ihr werden setzungsfreie Konstruktionen befestigt (Abbildungen 7 und 8).
Gewindefuß: In Blockhäusern gibt es
Bauteile, die sich nicht absetzen wie
Blockwände. Wenn Konstruktionen auf
solchen Bauteilen aufgestützt werden,
wird mithilfe eines Gewindefußes ein
Setzungsraum geschaffen, der je nach
Fortschritt der Absenkung nachgestellt
werden kann (Abbildung 9).
Eine Setzungsscheibe ist eine Holzscheibe am Ende eines Holzpfeilers, die
je nach Absenkung entfernt werden
kann.
Aussteifungsbalken sind senkrechte Balken, die bei großen Tragweiten ein
Verziehen der Blockwand verhindern;
sie sind durch die Blockwand hindurch
mit Bolzen miteinander befestigt.
Ein Dübel ist ein Holz- oder Metallzapfen, der zur Verzapfung einer Blockwand verwendet wird, oder eine Dübelplatte aus Metall, die bei der Aufstellung
der Balken verwendet wird.
Abbildung 4.
Kreuzecke.
Abbildung 5.
Durchgehende Verbolzung.
Abbildung 6.
Blockbalkenträger
Abbildung 7.
T-Stütze in einer Türöffnung.
Abbildung 8.
Ein Fenster wird an T-Leisten befestigt.
Abbildung 9.
Gewindefuß.
3
2 FEUCHTIGKEITSVERHALTEN VON HOLZ
Das Wasserbindungsvermögen ist die
für Holz typische Eigenschaft, dass sein
Feuchtigkeitsgehalt je nach Luftfeuchtigkeit und Temperatur schwankt. Holz
kann jedoch nicht sehr schnell auf Änderungen der relativen Luftfeuchtigkeit reagieren, daher sind Feuchtigkeitsschwankungen beispielsweise innerhalb von 24
Stunden (einer Nacht und einem Tag)
unter finnischen Verhältnissen gering. In
Untersuchungen zeigte sich, dass
Feuchtigkeitsschwankungen nur in einer
etwa 5 cm dicken Oberflächenschicht
der Blockbalken auftreten, und zwar beiderseits der Blockwand. Nachdem das
Feuchtigkeitsgleichgewicht erreicht ist,
bleibt somit die Feuchtigkeit im Inneren
einer dicken Wand über Jahre hinweg
fast unverändert. Bei beheizten Innenräumen stellt sich die Feuchtigkeit der
Blockbalken bei etwa 8 % des Trockengewichtes ein, in den Außenwänden bei
etwa 14 % des Trockengewichtes. Der
Feuchtigkeitsgehalt der Außenwände
kann jedoch aufgrund von u.a. Sonneneinstrahlung und konstruktiven Abschirmmaßnahmen stark schwanken.
Die Schrumpfung des Holzes ist abhängig vom Verlauf der Holzfasern. Die
Schrumpfung in Längsrichtung ist im
Vergleich zu anderen Richtungen gering.
Bei der Schrumpfung des Holzes vom
feuchten Zustand (Feuchtigkeitsgehalt
ca. 29 %) zum völlig trockenen Zustand
beträgt die Trocknungsschrumpfung am
Kreisumfang des Balkens etwa 8 % und
in radialer Richtung etwa 4 % (siehe Abbildung 10).
Die Schrumpfung im Kreisumfang ist
doppelt so groß wie die in radialer Richtung, daher entstehen beim Trocknen
Spannungen. Wenn die durch das
Trocknen verursachten Spannungen die
Zugfestigkeit übersteigen, bilden sich
Spaltrisse. Die Größe der Risse ist abhängig von der Feuchtigkeit und Größe
des Blockbalkens. Bei einem großen
Balken können sich durch die natürliche
Trocknung große Spaltrisse bilden. In
Untersuchungen zeigte sich, dass Risse
keine nachteiligen Auswirkungen auf die
Wärmeleitfähigkeit oder die Festigkeitswerte haben. In Spaltrissen ist die Wärmeleitfähigkeit aufgrund der im Riss befindlichen stehenden Luft sogar etwas
geringer als an anderen Stellen des Balkens.
Abhängig von den Schwankungen der
relativen Luftfeuchtigkeit ändert sich
auch die Breite der Spaltrisse im Balken.
In einem beheizten Gebäude sind die
Risse auf der Innenseite im Winter am
größten, wenn die Balkenfeuchtigkeit
gering ist. Im Sommer sind die Spaltrisse etwa ein Drittel kleiner als im Winter.
Die aus der Bauzeit stammende Feuchtigkeit im Kern des Blockbalkens verdunstet langsam, meist erst nach dem
Beginn der Heizperiode. Außerdem wer-
4
8
0,3
Abbildung 10. Sc hru mpfung von Holz
in verschiedenen Richtung en
den bei einer durch einen feuchten Kern
hervorgerufenen Zwangsrissbildung die
Spaltrisse groß.
3
SPEZIELLE
EIGENSCHAFTEN VON
BLOCKHÄUSERN
3.1 Absenkungen
Bei der Konstruktionsplanung wird eine
Absenkung infolge des natürlichen
Trocknens von Holz, von Fugenverdichtung der Blockwände und von Belastung berücksichtigt. Die Absenkung bei
Blockbalkenkonstruktionen beträgt je
nach Balkentyp etwa 10 - 50 mm pro
Höhenmeter; hiervon wird der größte Teil
durch Trocknung verursacht. Innen gelegene Zwischenwände setzen sich wegen des geringeren Feuchtigkeitsgehaltes etwas stärker ab als Außenwände.
Abbildung 11. Beispiel für die Verbindung einer Zwischenwand in Gerippebauweise mit einer Blockwand.
Die Absenkung der Blockbalkenkonstruktion muss bei der Verbindung von
u.a. Ziegelwänden, leichten Zwischenwänden in Gerippebauweise, Treppen,
Inneneinrichtungsteilen und Pfeilern an
die Balkenkonstruktionen berücksichtigt
werden. Bei setzungsfreien Konstruktionen müssen Setzungsscheiben vorgesehen werden, bei tragenden Konstruktionen ein Gewindefuß. Holzpfeiler werden je nach veranschlagter Absenkung
mit Gewindefuß oder Setzungsscheiben
ausgerüstet (Abbildung 9).
Bei der Planung sollte außerdem berücksichtigt werden:
• Bei Fundamenten auf verschiedenen
Ebenen ist die Absenkung der Balken
der unteren Ebene größer.
• Bei Anbauten oder der Erweiterung
von alten Blockhäusern ist die Absenkung im alten und neuen Gebäudeteil
unterschiedlich.
4
zwischen den Dübeln darf höchstens
2000 mm betragen (Abbildung 14).
3.2 Dichtigkeit
horizontale
Verschiebung u
Die im Blockbalken enthaltene Feuchtigkeit zieht im Winter in die Innenluft und
verlangsamt somit ein Absinken der
Luftfeuchtigkeit. Durch Abdichtung der
Blattungen und Ecken kann die Luftdurchlässigkeit der Blockbalkenkonstruktion beeinflusst werden. Die Trocknungsspaltrisse der Blockbalken verlaufen nicht durch den gesamten Balken,
sie haben auch keinen Einfluss auf die
Dichtigkeit der Blockwand.
3.3 Haltbarkeit und
Abschirmung von
Blockwänden
Den größten Einfluss auf die Haltbarkeit
eines Blockbalken hat der Feuchtigkeitsgehalt. Voraussetzung für das Wachstum von Fäule- und Schimmelpilzen ist
eine Feuchtigkeit im Holz von mindestens 20 % und eine Temperatur von
+5°C. Die Feuchtigkeit im Holz steigt
erst dann über diese Werte an, wenn die
relative Luftfeuchtigkeit längere Zeit über
85 % liegt.
Abbildung 13. Bewegung von Dachkonstruktionen.
Die waagerechte Bewegung ermittelt man mit der
Formel u = v x tan 〈 ;
hierbei ist v die Absenkung des Giebeldreiecks und
〈 die Dachneigung.
Bolzen
< 2000
Bolzen
Holzdübel
< 700 mm
Bolzen
Abschirmung der Fassade
Durch die Abschirmung der Blockbalkenfassade versucht man sowohl die
ästhetischen wie auch die strukturellen
Eigenschaften der Holzsubstanz zu erhalten. Die Eigenschaften des Holzes
werden durch verschiedene Pilze (Fäule- und Schimmelpilze), Feuchtigkeit und
die ultraviolette Strahlung der Sonne verändert. Die verschiedenen Abschirmarten können im Prinzip in drei Verfahren
eingeteilt werden: die konstruktive und
chemische Abschirmung und die Beschichtung. Um ein gut gelungenes
Endergebnis zu erzielen, muss man
meistens alle Abschirmverfahren parallel
einsetzen.
A bbildung 14. B eispiel für die Verzapfung einer Blockwand
• Bei Durchführungen in den Zwischendecken und oberen Böden sowie
im Außendach müssen die vorgeschriebenen Feuerschutzabstände auch nach
einer Absenkung eingehalten werden;
auch muss sich die Konstruktion ungehindert absenken können.
Leichte Innenwände aus Langholz
werden z.B. mit Lagerhölzern an der
Blockwand befestigt, diese haben längliche Löcher für die Absenkung der
Schrauben (Abbildung 11). Auch der
Rahmen für zusätzliche Isolierungen
muss mit Klemmen befestigt werden,
die ein Absenken erlauben.
Auch Fenster- und Türöffnungen werden seitlich mit T-Leisten verstärkt, die
ein Absetzen zulassen. T-Leisten werden in Kerbnuten angebracht, die in die
Leibungen der Öffnungen gefräst werden, und sie verhindern eine seitliche
Verschiebung der Balkenenden (Abbil-
dungen 7 und 8).
Bei steilen Dächern, bei denen die
oberen und unteren Enden der Dachständer auf der Blockwand aufliegen
(Giebeldreiecke aus Blockbalkenkonstruktion), verursacht die unterschiedliche Absenkung aufgrund des Höhenunterschieds der Auflagepunkte eine
Verschiebung der Dachständer nach
außen (Abbildung 13). Wenn bei der Befestigung der Dachstühle keine Klemmen verwendet werden, die diese Bewegung erlauben, neigen die Außenwände tendenziell zur Durchbiegung
nach außen.
Eine Blockwand wird traditionell mit
Holzverzapfung und Querwänden zu einer zusammenhängenden Konstruktion
versteift. Vor allem bei langen Wänden
und an den Rändern von Öffnungen verhindern Holz- oder Stahldübel ein Verziehen der Blockbalken. Der Abstand
Konstruktive Abschirmung
Mit der konstruktiven Abschirmung versucht man, die Feuchtigkeitsbelastung
von Blockbalkenoberflächen möglichst
niedrig zu halten.
Die Fassade muss vor der aus der
Erde kapillar aufsteigenden Feuchtigkeit,
vor schräg fallendem Regen und Spritzwasser geschützt werden.
Außerdem müssen die Konstruktionen so geplant werden, dass die Luft
möglichst effektiv zirkulieren kann und
die Fassade trocknen kann.
Ausreichend
breite
Dachtraufen
schützen wirksam vor schräg fallendem
Regen und verringern die Einwirkung
von Sonnenlicht. Die Dachtraufe sollte
mindestens 500 mm breit sein. Sämtliche Terrassen und Balkone mit Blockbalken- oder Holzkonstruktionen sollten
überdacht gebaut werden.
Die Fugenkonstruktion der Blockbalken muss so gestaltet werden, dass an
5
SONNE
DACHTRAUFE
mind. 500 mm
Die Auswirkungen der ultravioletten
Strahlung können an Südwänden bis zu
fünffach stärker sein als an Nordwänden. Daher müssen Süd- und Westwände im allgemeinen als erste nachbehandelt werden.
3.4 Anstücken von
Blockbalken
SCHRÄG FALLENDER
REGEN
WIND
SOCKEL
mind. 400 mm
Das Anstücken von Hobel- und Rundbalken erfolgt mit Fingerverzapfung oder
Klebeverbindung oder mit Verbindungsstücken. Anstückungen, die mit Verbindungsstücken hergestellt wurden, sollten an sich kreuzenden Ecken angeordnet werden. An den Anstückungsstellen
muss eine ausreichende Seitensteifigkeit
der Wand gewährleistet sein.
4
KIESAUFSCHÜTTUNG
ca. 600 mm
der Wand herablaufendes Wasser sich
nicht in einer Fuge ansammelt (Tropfnasenkonstruktion). Das Fugenisoliermaterial darf nicht an der Außenseite der
Fuge heraushängen, weil die Isolierung
im nassen Zustand einen guten Nährboden für das Pilzwachstum bilden kann.
Dachrinnen und Fallrohre leiten das
Wasser auf richtige Weise in den Boden
ab, somit kann der Wind herablaufendes
Wasser nicht an die Fassade drücken.
Das Unterteil der Fallrohre muss so gebaut werden, dass kein Spritzwasser an
die Fassade gelangt. Am unteren Teil der
Fensteröffnungen müssen Fensterbleche angebracht werden, diese müssen
ausreichend abgeneigt nach außen
überstehen.
Der Sockelteil oberhalb der Erdoberfläche muss ausreichend hoch sein,
mindestens 400 mm, damit weder
Schmelzwasser noch Pflanzen in den
unteren Balken Fäulnis verursachen
können.
Zwischen der untersten Balkenlage
und dem Sockel muss unbedingt ein
Fundamentstreifen zur Unterbrechung
der kapillaren Feuchtigkeitswanderung
angebracht werden, z.B. Bitumenpappe
oder ein Bitumenanstrich.
Chemische Abschirmung
und Beschichtung
Die Aufgaben der Behandlungsmittel für
Blockbalkenoberflächen können wie
folgt eingeteilt werden:
- chemischer Schutz des Holzes vor
Pilzbefall (Wachstumsbedingungen für
Pilze ausschließen),
- Ausfüllen des Zellgewebes des Saftholzes und somit Verhinderung der
Feuchtigkeitsaufnahme in das Holz,
- Schutz der Holzoberfläche vor ultravioletter Strahlung und
- Bildung einer wasserabweisenden
Schicht auf der Holzoberfläche.
Gewöhnlich werden die Behandlungs-
mittel in Anstriche und Holzschutzmittel
eingeteilt. Anstriche sind mehr ausfüllend und bilden eine dickere und für
Wasserdampf schwerer durchlässige
Schicht auf der Oberfläche. Holzschutzmittel dringen tiefer ins Holz ein und bilden oft gar keine Schicht auf der Oberfläche.
Die in Blockwänden am häufigsten
eingesetzten Holzschutzmittel enthalten
neben Lösemitteln meist kleine Mengen
Fungizide.
Die Mittel sind entweder farblos,
durchscheinend oder deckend. Deckende Holzschutzmittel haben bessere Eigenschaften als durchscheinende oder
farblose, weil sie das Holz effektiver vor
ultravioletter Strahlung schützen.
Die Eindringungstiefe der Mittel beträgt einige Millimeter. Es gibt Holzschutzmittel, die eine Schicht auf der
Oberfläche bilden und solche, die keine
Schicht bilden. Bei der Beschichtung
von Blockwänden ist wichtig, dass die
sich bildende Schicht gut wasserdampfdurchlässig ist (deswegen sind nicht alle
Anstriche für Blockwände geeignet), weil
ein massiver Blockbalken als hygroskopisches Material versucht, seinen
Feuchtigkeitsgehalt an die relative Luftfeuchtigkeit anzupassen. Wenn die
Schicht keinen Wasserdampf durchlässt, löst der Druck des Wasserdampfs
die Schicht vom Untergrund ab.
Die erste Grundierungsbehandlung
sollte möglichst bald nach der Fertigstellung des Hauses erfolgen, weil die ultraviolette Strahlung etwa 0,1 Millimeter tief
eindringt und dabei das Lignin, den
Klebstoff der Holzzellen, zerstört. Je
mehr Lignin durch die UV-Strahlung zerstört wird, desto mehr werden die Behandlungsmittel aus dem Holz herausgelöst.
Die Grundierungsbehandlung verhindert auch das Wachstum von Schimmelpilzen und Blauschimmel.
BEMESSUNGSGRUNDLAGEN VON BLOCKBALKENKONSTRUKTIONEN
4.1 Bemessung der
Tragfähigkeit
Die Anleitungen für Holzkonstruktionen
sind in Teil B 10 der finnischen Vorschriftensammlung für das Bauwesen ”Holzkonstruktionen. Anleitungen 1983, geändert 1990" beschrieben. Rundbalken
gehören zur Festigkeitsklasse T30. Hobelbalken gehören zur Festigkeitsklasse
T24, sofern die Festigkeitsklasse durch
die Dimensionierung nicht höher wird.
Die Herstellung von fingergezinktem und
verleimtem Bauholz für den Einsatz in
tragenden Konstruktionen erfolgt unter
einer vom finnischen Umweltministerium
anerkannten Qualitätskontrolle.
Bei der Planung von Holzkonstruktionen werden die zu berücksichtigenden
Belastungen nach ihrer Dauer in folgende Dauerklassen eingeteilt: A langfristige, B kurzfristige und C momentane. Die
konstruktive Belastung von Blockhäusern entspricht im allgemeinen der Dauerklasse B.
Bei der Planung der Konstruktion wird
der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes berücksichtigt, der von der relativen
Feuchtigkeit (RF) der die Konstruktion
umgebenden Luft abhängig ist. Blockbalkenkonstruktionen werden nach der
Feuchtigkeitsklasse 2 dimensioniert, sofern nicht festgestellt wird, dass die Konstruktion feuchter ist. In der Dauerklasse
B sind die zugelassenen Festigkeitswerte in den Feuchtigkeitsklassen 1
(zimmertrocken) und 2 (außenlufttrocken) gleich.
Die durch die Gesamtlast verursachte
Durchbiegung darf im Oberboden eines
geheizten Raumes im allgemeinen nicht
den Wert L/200, im Zwischenboden und
Unterboden nicht den Wert L/300 übersteigen (L steht für Spannweite), auch
darf die von der Nutzlast im Unterboden
und Zwischenboden eines Wohngebäudes verursachte Durchbiegung nicht
6
sichtigt, kmod = 0,8. Somit ermittelt man
als höchsten Wert der spezifischen Belastung:
Fk = (0,8·468) : (1,5·1,3) = 192 kN
Dies ist auf eine Längeneinheit der Wand
berechnet:
qk = 192/5 = 38,4 kN/m
B. Bemessung des Grenzzustandes
Bei der Bemessung des Grenzzustandes (Dauerklasse B, Feuchtigkeitsklasse
1) und bei Anwendung eines Zeiteinflussfaktors für Material von
k = 1,3
erhält man als rechnerische Belastung:
4000
600
C. Zugelassene Spannungen
Bei Berechnung mit zugelassenen
Spannungen ist die zugelassene Belastung der Wand
4600
den Wert 12 mm übersteigen. Die
Durchbiegung der Kragarme in Bezug
zur Spannweite darf doppelt so groß
sein.
Empfohlene Bemessung
der Tragfähigkeit von
Blockwänden
Die folgende empfohlene Bemessung
basiert auf Probebelastungen von
Blockwänden durch die Finnische Technische Materialprüfanstalt VTT (Prüfbericht Nr. RTE 3718/00) und auf einem auf
dieser Grundlage abgegebenen Gutachten.
1. Der Ausgangswert der Druckfestigkeit ist der kleinste der Druckspannungen des Bruchzeitpunktes, d.h. 1,4
MPa. Aufgrund dieses Wertes wird als
spezifische Druckfestigkeit gewählt:
fc,90,k = 1,0 N/mm2.
2. Die Wandhöhe beträgt maximal 3
m.
3. Die Länge der Kreuzecken muss
mindestens 600 mm betragen, in den
Berechnungen werden größere Längen
aber nicht verwendet.
4. Der Abstand der Kreuzecken beträgt maximal 8 m.
5. Bei einem Abstand der Kreuzecken
von 4 - 8 m ist die Wandkapazität die
gleiche wie die Kapazität einer 4 m langen Wand.
6. Die Dicke von Hobelbalken ist > 70
mm und die Dicke von Rundbalken
> 130 mm.
Die obige empfohlene Bemessung
kann durch die folgenden Formeln dargestellt werden:
Kreuzecke:
FKreuzecke=600 mm · fc,90,k ·bef
F Wand = 468/1,3 = 360 kN.
Somit ist qk = 360/5 = 72 kN/m
Hierbei ist bef
0,75·die Wandstärke bei Hobelbalken
und 0,5·die Wandstärke bei Rundbalken.
Blockwandbalken:
FBlockwandbalken =fc,90,k ·L—bef,
wenn L < 4000 mm,
oder
F Wand= 360/(1,3·1,6) = 173 kN.
Somit ist qzugel. = 173/5 = 34,6 kN/m.
4.2 Fähigkeit zur
Wärmedämmung
Für die Fähigkeit zur Wärmedämmung
wurden in Teil C 3 der finnischen Vorschriftensammlung für das Bauwesen,
,,Wärmeisolierung. Vorschriften 1985“
Anforderungen definiert.
FBlockwandbalken = fc,90,k ·4000·bef,
wenn 4000 mm < L < 8000 mm.
Die einzelnen Anforderungen für KWerte in den einzelnen Bauteilen von
Wand mit Kreuzecke:
Wohngebäuden lauten nach dieser Vorschrift wie folgt:
2
FWand = 2·F Kreuzecke + FBlockwandbalken
Außenwand K-Wert < 0,28 W/m K
2
oberer Boden K-Wert < 0,22 W/m K
2
Beispiel:
Unterboden K-Wert < 0,36 W/m K
Die Dicke der Hobelbalkenwand ist
(an der Erdoberflache)
2
120 mm, der Abstand der Kreuzecken
K-Wert < 0,22 W/m K
beträgt 5 m, die Wandhöhe beträgt 2,8
(belüftet)
2
m. Die Kreuzecken wurden durch QuerTür
K-Wert < 0,7 W/m K
wände ersetzt.
(abgedichtet)
2
Fenster
K-Wert < 2,1 W/m K
FWand= 2·FKreuzecke + FBlockwandbalken
Zu den Vorschriften zur Wärmeisolie= 2· fc,90,k ·600·0,75·120+ fc,90,k
rung gehört außerdem das sogenannte
·4000·0,75·120 = 468000 N = 468 kN
Kompensationsprinzip. Der K-Wert der
Außenwand darf jedoch maximal 0,60
2
Dies entspricht der rechnerischen
W/m K betragen, wenn die K-Werte der
Bruchlast der Wand unter Versuchsbeanderen Bauteile entsprechend verrindingungen.
gert werden. Die mittlere Stärke einer
Wand aus Vollbalken muss etwa 180
A. Eurocode 5
mm (n = 0,12 W/mK) betragen, damit
2
Bei Durchführung der Bemessung nach
der geforderte K-Wert 0,60 W/m K erder Konstruktionsvorgabe RIL 205 bereicht wird.
trägt der partielle Sicherheitsfaktor des
Falls es sich um eine Wand aus RundMaterials 1,3 und der partielle Sicherbalken handelt, muss für die Wand die
heitsfaktor der Nutzlast 1,5. Für das Eisogenannte geometrische Äquivalentgengewicht kann ein Wert von 1,2 angestärke errechnet werden, d.h. die Stärsetzt werden. Wenn die Dauerklasse der
ke, die einer Wand aus gleichmäßig starBelastung beispielsweise mittellang ist,
ken Hobelbalken entspricht.
beträgt in den Feuchtigkeitszuständen 1
Die geometrische Äquivalentstärke
und 2 der Faktor, der die Dauerklasse
kann mit folgender Formel berechnet
und den Feuchtigkeitszustand berückwerden:
7
Geometrische Äquivalentstärke
=A/h
h
A
b
xb
h=
Durchmesser Höhe der Auskerbung
A = Querschnittsfläche des
Rundbalkens
b = Durchmesser
x b = Breite der Auskerbung
sachgemäß ausgeführt wurde. Die
Feuchtigkeit in einer Blockwand
schwankt je nach der relativen Luftfeuchtigkeit. Eine mittlere Feuchtigkeitsschwankung beträgt maximal ca. 1 Prozent, bei dünneren Blockbalkenstärken
ist sie etwas größer. Die zeitliche
Schwankung des Feuchtigkeitsgehalts
von Holz ist am stärksten in der etwa 5
cm dicken Schicht von der Innen- bzw.
Außenfläche des Balkens nach innen.
Blockwand mit zusätzlicher
Isolierung
Das feuchtetechnische Verhalten einer
Blockwand mit zusätzlicher Isolierung ist
erheblich komplizierter als das einer
Massivblockwand.
Wenn für die Auskerbungsbreite 0,5 b
angenommen wird, erhält man als Äquivalentstärke 0,855 b. Für eine Auskerbungsbreite von 0,6 b ist die entsprechende Zahl 0,880 b.
Durch die Fugen einer Blockwand
strömt in einer Konstruktion ohne
Dampfsperre gleichmäßig Luft. Dabei erwärmt sich die durch die Blockwand
strömende Luft und die Wand arbeitet
als effektiver Wärmeaustauscher. Dies
bezeichnet man mit thermischer Wechselwirkung. Forschungen haben gezeigt, dass der Gesamtenergiebedarf
hierbei bedeutend kleiner sein kann als
wenn man die Leitungs- und Lüftungsverluste einzeln veranschlagt.
Wenn keine Dampfsperre verwendet
wird, ist eine Wärmedämmung der
Blockwand von innen nicht empfehlenswert. Eine Wärmedämmung von innen
kann ohne Dampfsperre nur dann ausgeführt werden, wenn die Wärmeisolierung maximal 50 mm dick ist. Hierbei
muss in der Innenseite der Konstruktion
Bitumenpapier o.ä. als Luftsperre verlegt
werden. Wenn die Wärmeisolierung der
Innenseite dicker als 50 mm ist, muss
eine ausreichend dichte Dampfsperre
verwendet werden. Falls zwischen der
Isolierung und dem Blockbalken ein Belüftungsspalt vorgesehen wird, kann die
Fähigkeit zur Wärmedämmung des
Blockbalkens nicht zur Wärmeisolierung
des Gebäudes genutzt werden.
Tabelle 4.
Empfohlene K-Werte (W/m2K) für Wandkonstruktionen mit und
ohne zusätzliche Isolierung.
(Blockbalken n = 0,12, Wärmeisolierung n = 0,037 W/mK).
HB bedeutet Hobelbalken und Ø Rundbalken.
Blockbalken Isolierung (mm)
mm
0
50
HB 70
HB 95
HB 120
HB 145
HB 170
HB 195
HB 220
Ø 130
Ø 150
Ø 170
Ø 190
Ø 210
Ø 230
4.3 Feuchtetechnisches
Verhalten von
Blockwänden
Massivblockwand
Eine Massivblockwand ohne zusätzliche
Isolierung ist in Bezug auf ihr feuchtetechnisches Verhalten eine zuverlässige
und sichere Lösung, vorausgesetzt,
dass die konstruktive Abschirmung
1,28
1,01
0,83
0,71
0,62
0,55
0,49
0,89
0,79
0,71
0,64
0,59
0,54
0,47
0,43
0,39
0,36
0,34
0,31
0,30
0,40
0,38
0,36
0,34
0,33
0,31
75
100
125
150
0,36
0,33
0,31
0,29
0,27
0,26
0,25
0,32
0,30
0,29
0,28
0,27
0,26
0,29
0,27
0,26
0,24
0,23
0,22
0,21
0,26
0,25
0,24
0,23
0,23
0,22
0,24
0,23
0,22
0,21
0,20
0,19
0,18
0,22
0,22
0,21
0,20
0,20
0,19
0,21
0,20
0,19
0,18
0,18
0,17
0,16
0,19
0,19
0,18
0,18
0,17
0,17
BEISPIEL FÜR EINE
KOMPENSATIONSBERECHNUNG
2
Bei einem Gebäude mit 100 m Fläche beträgt die Fläche für
2
Unterboden und oberen Boden im Normalfall ca. 100 m , für
2
2
Wände ca. 80 m , für Fenster ca. 15 m und für Türen ca.
2
2
5 m . Die zu verkleidende Fläche ist somit ca. 300 m . Der
mittlere K-Wert der gesamten zu verkleidenden Fläche dürfte
nach den für die K-Werte der verschiedenen Bauteile berech2
neten Anforderungen maximal k = 0,385 W/m K betragen.
Bauteil
A
2
m
Unterboden 100
Oberer Boden 100
Wand
80
Fenster
15
Türen
5
Insgesamt
300
Forderung
Gewählte Konstruktion
kFord.
A x kFord.
k
Axk
2
2
W/m K W/K
W/m K W/K
0,36
0,22
0,28
2,10
0,70
36,0
22,0
22,4
31,5
3,5
115,4
0,23
0,15
0,60
1,70
0,70
23,0
15,0
48,0
25,5
3,5
115,0
115,4
kFord. =
300
2
= 0,385 W/m K
115
2
k = = 0,383 W/m K
300
Wenn die Wand so konstruiert wird, dass sie den größtmögli2
chen K-Wert hat, d.h. 0,6 W/m K, müssen die anderen Bauteile entsprechend stärker isoliert werden. Wenn man
2
beispielsweise gut isolierte Fenster einsetzt (k = 1,7 W/m K),
den Unterboden so isoliert, dass er einen K-Wert von 0,23 W/
2
m K erreicht und den oberen Boden so isoliert, dass er einen
2
K-Wert von 0,15 W/m K erreicht, erhält man, wie in der Formel
2
dargestellt, als effektiven K-Wert 0,383 W/m K. Somit erfüllt
das Gebäude die Anforderungen der Wärmedämmung.
8
Die umgekehrte Konstruktion (zusätzliche Isolierung außen) ist von ihrem
feuchtetechnischen Verhalten her unproblematisch, weil der Blockbalken
dann auf der beheizten und daher trockeneren Seite der Konstruktion liegt. In
einer solchen Konstruktion muss zwischen Wärmeisolierung und Außenverkleidung ein Luftspalt gelassen werden,
damit die eventuell im Isoliermaterial angesammelte Feuchtigkeit austrocknen
kann und die durch die Außenverkleidung gelangte Feuchtigkeit von außen
nicht in das Isoliermaterial gelangen
kann.
4.4 Feuchtigkeitsisolierung
Die feuchtetechnischen Bauvorschriften
sind in Teil C 2 der finnischen Vorschriftensammlung für das Bauwesen
”Feuchtigkeit, Vorschriften und Anleitungen” beschrieben. Die Konstruktionen
müssen so beschaffen sein, dass darin
eindringendes Regen- oder Schmelzwasser, Erdfeuchtigkeit oder aus Innenräumen austretender Wasserdampf keine schädlichen Auswirkungen auf die
Konstruktion haben. Insbesondere
muss auf folgende Punkte geachtet werden:
• Beton darf ohne Feuchtigkeitsisolierung nicht gegen Holz gegossen werden.
• Die Unterkante einer Blockwand
sollte mehr als 400 mm über dem Erdboden enden.
• Duschen und Wasserentnahmestellen sollten nicht an ungeschützten
Blockwänden angebracht werden.
• Wasserabweiser und Feuchtigkeitsisolierungen müssen unter Beachtung
besonderer Sorgfalt nach den Anweisungen der Hersteller des Isoliermaterials ausgeführt werden.
4.5 Feuerbeständigkeit von
Blockbalkenkonstruktionen
Die Vorschriften für Brandsicherheit sind
in Teil E 1 der finnischen Vorschriftensammlung für das Bauwesen ”Brandsicherheit von Gebäuden” beschrieben.
Blockbalken werden als brennbares Material definiert, das aufgrund seiner
Oberflächenbeschaffenheit zur Zündfähigkeitsklasse 2 gehört (langsam entflammbare Oberfläche) und zur Brandausbreitungsklasse II (langsam brandfördernde Oberfläche). Man muss jedoch
berücksichtigen, dass auch der Unterbau und die Befestigung Einfluss auf die
Einstufung der Zündfähigkeits- und
Brandausbreitungsklasse der Oberfläche haben.
Die Anforderungen an die Bauteile
werden folgendermaßen gekennzeichnet:
R Tragfähigkeit
E Dichtigkeit
I Isoliereigenschaften
Die Feuerbeständigkeitszeit einer als
Brandabschnitt (EI) fungierenden Blockwand bei verschiedenen Balkenstärken
muss nach den Vorschriften durch
Brandversuche ermittelt werden.
Die Bestimmung der Tragfähigkeit einer Blockwand im Brandfall erfolgt nach
Teil B 10 der finnischen Vorschriftensammlung für das Bauwesen unter Anwendung der empfohlenen Bemessung
in Punkt 4.1.
4.6 Schallisolierung einer
Blockwand
Das Schalldämpfungsvermögen einer
Blockwand ist unter anderem von der
Wandmasse, der Dichtigkeit der Auskerbung und von der Steifigkeit der Blockwand abhängig. In der finnischen Vorschriftensammlung für das Bauwesen
sind für Wände von Einfamilienhäusern
keine Anforderungen zu Schalldämmmaßen gestellt worden, jedoch kann für
Wände von Beherbergungsgebäuden je
nach den an die Wand angrenzenden
Räumen ein Luftschalldämmmaß von 39
– 63 dB gefordert werden. Bei einer
Blockwand können so gute Luftschalldämmmaße nicht erreicht werden, daher sind bei einer geforderten guten
Luftschalldämmung kombinierte Konstruktionen (z.B. Blockbalken + Isolierung + Verkleidung) oder andere Baumaterialen zu verwenden.
4.7 Luftaustausch des
Gebäudes
Die Vorschriften zum Luftaustausch sind
in Teil D 2 der finnischen Vorschriftensammlung für das Bauwesen ,,Raumklima und Luftaustausch von Gebäuden.
Vorschriften und Anleitungen 1987“ aufgeführt.
Im Aufenthaltsbereich der Räume
muss bei allen üblichen Wetterverhältnissen und raumspezifischen Nutzungsbedingungen ein zufriedenstellendes
Raumklima erreicht werden. Die Reinheit, Temperatur und Feuchtigkeit des
Raumklimas müssen regulierbar sein. Im
Aufenthaltsbereich darf kein störender
Luftzug oder Lärm auftreten.
Der Luftaustausch muss ausreichend
sein, damit durch Kondensation von
Feuchtigkeit in der Konstruktion keine
Feuchtigkeitsschäden auftreten. Die Zuluft kann u.a. durch die Außenhaut des
Gebäudes oder als Überströmluft in die
Räume geführt werden.
5
LAGERUNG AUF DER
BAUSTELLE
Bauholz kann im allgemeinen im Freien
gelagert werden, sofern es gegen Sonne, Regen und Erdfeuchtigkeit geschützt wird. Das Holz muss in einer
Höhe von mindestens 30 cm über dem
Erdboden gelagert werden, damit die
aus dem Boden und über die Untervegetation aufsteigende Feuchtigkeit nicht
in das Lagerholz eindringt. Um eine ausreichend stabile Lagerung zu gewährleisten und Durchbiegungen bzw. ein
Verziehen durch die Lagerung zu verhin-
dern, darf der Abstand der Unterleghölzer maximal 1,5 Meter betragen. Unter
dem Bauholz dürfen sich keine Wasserpfützen ansammeln. Neben den Unterleghölzern muss eine ausreichende
Menge an Abdeckplanen zur Verfügung
stehen, weil die Transportabdeckung
nicht für langfristige Wetterbelastungen
gedacht ist. Das Bauholz muss so abgedeckt werden, dass es vor Regen,
Schnee, Schmutz und direkter Sonneneinstrahlung geschützt ist. Transparenter Kunststoff eignet sich nicht als Abdeckung, da er das Holz nicht vor der Sonneneinwirkung schützt.
Das Bauholz muss luftig abgedeckt
werden. Die Plane muss auch die Enden
der Bretter und Balken bedecken, sie
darf jedoch nicht bis zum Boden reichen. Bei der Aufschichtung des Bauholzes in Stapeln müssen Querlatten
zwischen den Paketen und Blockbalken
gelegt werden. Dadurch wird gewährleistet, dass das Holz auslüftet und überzählige Feuchtigkeit abgeleitet wird.
6
ZU BEACHTEN BEIM
AUFBAU DES
BALKENTRAGWERKS
Das Dichtungsmaterial darf während
des Aufbaus nicht nass werden, weil
feuchte Dichtungen die Entstehung von
Schimmelpilzen ermöglichen. Um zu
vermeiden, dass der über die Auskerbung nach außen überstehende Teil der
Dichtung feucht wird, wird dieser während desselben Arbeitstages abgeschnitten.
Das Tragwerk wird während der Montage nach Möglichkeit vor langanhaltendem Regen geschützt. Bei einer langfristigen Abdeckung und bei feuchtem Wetter muss für ausreichende Belüftung unter den Abdeckplanen gesorgt werden.
Außerdem muss besonders auf die
Belüftung nach dem Aufbau geachtet
werden, weil die aus der Konstruktion
entweichende Feuchtigkeit bei der Kondensierung u.a. Blaufäule verursachen
kann. Außerdem müssen die Aufbauanweisungen des Herstellers beachtet
werden.
FINNISCHE BLOCKHAUSINDUSTRIE e.V.
Atomitie 5C, FIN-00370 Helsinki
Tel. +358 9 5031 801
Fax +358 9 5031 810
VERÖFFENTLICHUNGEN DER VEREINIGUNG
FINNISCHE BLOCKHAUSINDUSTRIE:
Die Vereinigung Finnische Blockhausindustrie e.V.
hat in Zusammenarbeit mit Behörden folgende für
die Branche wesentlichen Anleitungen veröffentlicht:
1. Lieferbedingungen für Blockhäuser, HTT 3/2001
2. Planungsgrundlagen für Blockhäuser,
HTT 3/2001
3. Qualitätsanforderungen für Blockhäuser,
HTT 3/2001
Darüber hinaus hat die Vereinigung zwei Bücher
veröffentlicht:
1. Planung von Blockhäusern. Sachbücher für
Bauunternehmer, 3/2001
2. Bauen von Blockhäusern. Sachbücher für Bauunternehmer, 5/2001