Holzbausanierung beim Bauen im Bestand

Von Karin Lißner und Wolfgang Rug

In der 2. vollständig überarbeiteten Auflage des Fachbuches behandeln die Autoren die Vorgehensweise bei der Sanierung im Bestand, weisen auf typische Schädigungen hin und geben konstruktive Hinweise für eine substanzschonende Instandsetzung und Sanierung. Das Werk wurde im Hinblick auf den Wissens- und Kenntnisstand grundlegend aktualisiert und es wurden neue Problemstellungen, wie z. B. Schäden und Instandsetzungen an Hallentragwerken, eingearbeitet.

Der Leser findet nicht nur Hinweise zur Schadenanalyse und Planung einer Sanierungsstrategie an Dach- und Deckenkonstruktionen oder Holzbauverbindungen sondern auch an Fachwerk-, Block-, Umgebindebauten sowie Hallen in Holzbauweise.

Fragen des Holz- und Feuchteschutzes werden ebenso behandelt wie bauphysikalische und statisch-konstruktive Aspekte. Zahlreiche Beispiele zeigen das breite Spektrum der Sanierungsprobleme, mit denen Architekten, Ingenieure und Denkmalpfleger ebenso wie Holzschutzspezialisten und Baupraktiker der verschiedensten Spezialdisziplinen bei der Altbausanierung konfrontiert sind. Holz ist wesentlicher Baustoff der Bausubstanz in Bestandsgebäuden. Die Sanierung des Bestandes erfordert eine werterhaltende Behandlung der Schäden, die oft unzureichend oder fehlerhaft ausgeführt wird.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Springer Vieweg
• Erscheinungsdatum: 23. Okt. 2018
• ISBN: 9783662503775

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© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2018

Karin Lißner und Wolfgang RugHolzbausanierung beim Bauen im BestandVDI-Buchhttps://doi.org/10.1007/978-3-662-50377-5_1

1. Einleitung

Karin Lißner¹   und Wolfgang Rug²  

(1)

Ingenieur- und Sachverständigenbüro Dr. Lißner, Dresden, Deutschland

(2)

Ingenieurbüro Rug GmbH, Wittenberge, Deutschland

Karin Lißner (Korrespondenzautor)

Email: [e-mail]

Wolfgang Rug

Email: [e-mail]

Die Bautechnik des Holzbaus hat in ihrer langen Entwicklungsgeschichte eine Vielfalt von Konstruktionen hervorgebracht, deren Darstellung im Einzelnen den Rahmen eines solchen Buches sprengen würde. Die Autoren beschränken sich daher auf die wesentlichen Konstruktionsarten, wie Dach- und Deckenkonstruktionen, Fachwerk-, Block- und Umgebindebauten, neue Holzbauweisen sowie Hallenkonstruktionen.

Der Begriff „neue Holzbauweisen" charakterisiert neue Entwicklungen im Holzbau zu Beginn des 20. Jahrhunderts, als die traditionellen zimmermannsmäßigen Konstruktionsprinzipien im Hinblick auf eine industrielle Verwertung weiterentwickelt wurden.

Die für das Verständnis des Buches wichtigen Begriffe findet der Leser im folgenden Text. Weiterhin sei auf weiterführende Literatur zu Fachbegriffen verwiesen [1, 2, 4]. Die Autoren empfehlen außerdem die Fachterminologie für den historischen Holzbau „Fachwerk-Dachwerk" [3].

Anbau:

Ein Anbau ist die Erweiterung eines Gebäudes in horizontaler Richtung.

Änderung:

Hierunter werden alle Umbildungen eines vorhandenen Bestandes verstanden.

Aufstockung:

Eine Aufstockung ist die Erweiterung eines Gebäudes in vertikaler Richtung.

Ausbau:

Hierbei wird in bestehenden Gebäuden Wohnraum geschaffen oder es werden bisher nicht als Wohnraum nutzbare Räume durch einen wesentlichen Bauaufwand in Wohnraum umgewandelt (s. II. Wohnungsbaugesetz v. 05.10.1994, BGBl. I, S. 2911). Hierzu zählt der Ausbau von Dachgeschossen oder der Umbau von Wohnräumen mit dem Ziel der Anpassung an den geltenden Wohnungsstandard.

Baumangel:

Jeder Zustand an Bauwerken, der den Wert oder die Nutzbarkeit gegenüber dem geplanten bzw. üblichen Zustand mindert. Ein Baumangel kann auf Planungsfehler, Ausführungsmängel oder Nutzungsfehler zurückgeführt werden.

Bauschaden:

Erscheinungen an Bauwerken, die eine Veränderung der technischen Eigenschaften darstellen und dadurch den Wert oder die Nutzbarkeit im Vergleich zu seiner gewöhnlichen Beschaffenheit herabmindern. Beispiele sind Durchfeuchtungen, Strukturzerstörungen, Risse. Der Bauschaden ist im Oberbegriff „Baumangel" enthalten.

Bauwerkserhaltung:

Gesamtheit der Maßnahmen zur Sicherstellung des Baubestandes sowie der Funktions- bzw. Gebrauchsfähigkeit eines Bauwerkes (s. SIA 469, Abschn. 1/12 [6]).

Bestandsschutz:

Eine bauliche Anlage, die zu ihrer Entstehungszeit dem damaligen materiellen Baurecht entsprach, braucht heutigen baurechtlichen Vorschriften nicht angepasst zu werden. Der Bestandsschutz geht verloren, wenn wesentliche Änderungen des Bestandes geplant und die Änderungen bauordnungsrechtlich genehmigungspflichtig sind sowie eine Nutzungsänderung vorliegt [5].

Erhaltungsmaßnahmen:

Betriebliche oder bauliche Maßnahmen zur Einschränkung von Gefährdungen sowie zur Sicherstellung des Bestandes und der materiellen und immateriellen Werten eines Bauwerkes (SIA 269, Abschn. 1.1 [7])

Ertüchtigung:

Ertüchtigungen sind Maßnahmen an Bauteilen oder am Bauwerk zur Verbesserung der Eigenschaften, die das Niveau der ursprünglichen Eigenschaften anheben (z. B. Erhöhung der Tragfähigkeit, der Dauerhaftigkeit, der Feuerwiderstandsdauer, des Schall- und Wärmeschutzes).

Erweiterungsbauten:

Erweiterungsbauten entstehen durch Ergänzung eines vorhandenen Objektes. Darunter ist z. B. eine Aufstockung oder ein Anbau zu verstehen (s. HOAI, § 2, Ziffer 4).

Holzkorrosion:

Die von der Oberfläche ausgehende Schädigung bzw. Zerstörung des Holzes infolge chemischer bzw. chemisch-physikalischer Reaktion mit seiner Umgebung.

Instandhaltung:

Eine Instandhaltung beinhaltet Maßnahmen, die dazu dienen, ein Bauwerk und dessen Teile in einem Sollzustand zu erhalten (HOAI, §2, Ziffer 9). Hierzu zählen alle Maßnahmen zur Erhaltung des bestimmungsgemäßen Gebrauchs und zur Beseitigung von baulichen Mängeln infolge Abnutzung, Alterung und Witterungseinwirkung. Dabei muss die Identität des wiederhergestellten Bauwerkes mit dem ursprünglichen Bauwerk gewahrt bleiben, d. h. Instandhaltungen erfolgen ohne Eingriffe in die Konstruktion oder äußere Gestalt eines Gebäudes.

Instandsetzung:

Eine Instandsetzung beinhaltet Maßnahmen zur Wiederherstellung des zum bestimmungsmäßigen Gebrauch geeigneten Zustandes (Sollzustand). Diese Maßnahmen umfassen das Reparieren oder teilweise Austauschen schadhafter Bauteile, wobei die vorhandene Bausubstanz in Gestalt und Konstruktion weitgehend erhalten bleibt (s. HOAI, § 2, Ziffer 8).

Modernisierung:

Eine Modernisierung beinhaltet bauliche Maßnahmen, die dem Gebäude eine neue, früher nicht vorhandene Qualität, verbunden mit einer nachhaltigen Erhöhung des Nutzungs- und Gebrauchswertes oder mit einer nachhaltigen Einsparung von Heizenergie oder Wasser, verleihen. Zur Modernisierung zählt man auch den Ausbau von Gebäuden und den Anbau von Gebäuden, wenn dadurch der Gebrauchswert des bestehenden Gebäudes nachhaltig erhöht wird (s. HOAI, § 2, Ziffer 6).

Nutzungsänderung:

Nutzungsänderungen sind gegenständliche Änderungen baulicher Anlagen. Bauordnungsrechtlich ist die Genehmigungspflicht der Nutzungsänderung zu prüfen. Keiner Baugenehmigung bedarf es, wenn für die neue Nutzung keine anderen öffentlich-rechtlichen Anforderungen gelten, als für die bisherige Nutzung oder die Nutzungsänderung an einem nach Bauordnung definierten genehmigungsfreien Vorhaben vorgenommen wird.

Rekonstruktion:

Die Wiederherstellung oder der Wiederaufbau eines Gebäudes, Teil eines Gebäudes oder Bauteils entsprechend der ursprünglichen Form und Art (nach vorhandenen Bildern und Schriftquellen). Eine Rekonstruktion kann bis zu der Wiedererrichtung eines Bauwerkes nach historischem Vorbild gehen.

Restaurierung:

Instandsetzung eines Bauwerkes von bedeutenden kulturellen Wert unter Bewahrung der vorhandenen Bausubstanz (s. SIA 469, Abschn. 1/12 [6]).

Restnutzungsdauer:

Geplante Zeitdauer, während der ein bestehendes Bauwerk gemäß Nutzungsvereinbarung noch in Betrieb bleibt (SIA 269 [7]).

Robustheit:

Robuste Tragwerke haben die Eigenschaft, nicht schlagartig zu versagen bzw. den Verlust der Tragfähigkeit durch Verformungen oder Rissbildungen anzukündigen.

Sanierung:

Der Begriff „Sanierung" wird in der Fachliteratur unterschiedlich gebraucht. Im Allgemeinen umfasst er alle bautechnischen Maßnahmen zur Wiederherstellung der Gebrauchsfähigkeit einer Baukonstruktion oder eines Bauwerkes. Die ersten Maßnahmen sind dabei die Beseitigung von Schäden und deren Ursachen.

Translozierung:

Ist das Versetzen eines Baudenkmals an einen anderen Standort zur Verhinderung eines Totalverlustes infolge Abriss.

Verstärkung:

Maßnahmen zur Verbesserung des Tragwiderstandes und der Gebrauchstauglichkeit eines Tragwerkes oder eines Bauteils (SIA 269 [7])

Umbauten:

Unter Umbauten versteht man die Umgestaltung eines vorhandenen Objektes mit wesentlichen Eingriffen in Konstruktion und Bestand (s. HOAI, § 2, Ziffer 5).

Wiederaufbau:

Wiederaufbau beinhaltet die Wiederherstellung zerstörter Objekte auf vorhandenen Bau- und Anlageteilen (s. HOAI, § 2, Ziffer 3).

Creative Commons

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Literatur

1.

Becker, K./Tichelmann, K. (1992): Erhebung zur Bestimmung der Schadenshäufigkeit von Holzkonstruktionen. Studie zum derzeitigen Stand (unveröffentlicht), Technische Hochschule Darmstadt, Konstruktiver Holzbau

2.

Mönck, W. (2004); Erler, K.: Schäden an Holzkonstruktionen. 4. Auflage Verlag für Bauwesen, Berlin

3.

Hrsg.: Binding, G. (1990): Fachterminologie für den historischen Holzbau. Fachwerk-Dachwerk, 2. Überarbeitete Auflage, 38. Veröffentlichung der Abteilung Architekturgeschichte des Kunsthistorischen Instituts der Universität zu Köln

4.

Erler, K. (1997): Alte Holzbauwerke beurteilen und sanieren, 2. Auflage, Berlin

5.

ARGEBAU 2008: Hinweise und Beispiele zum Vorgehen beim Nachweis der Standsicherheit beim Bauen im Bestand, Fachkommission Bautechnik der Bauministerkonferenz, 2008

6.

SIA 469 (1997): Erhaltung von Bauwerken. Schweizer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich 1997

7.

SIA 269 (2011): Grundlagen der Erhaltung von Tragwerken. Schweizer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich 2011

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Karin Lißner und Wolfgang RugHolzbausanierung beim Bauen im BestandVDI-Buchhttps://doi.org/10.1007/978-3-662-50377-5_2

2. Holzbau – Eine Geschichte innovativer Bautechnik

Karin Lißner¹   und Wolfgang Rug²  

(1)

Ingenieur- und Sachverständigenbüro Dr. Lißner, Dresden, Deutschland

(2)

Ingenieurbüro Rug GmbH, Wittenberge, Deutschland

Karin Lißner (Korrespondenzautor)

Email: [e-mail]

Wolfgang Rug

Email: [e-mail]

Zur Geschichte der baulichen Verwendung

Als der altbabylonische König Hammurabi (1728 bis 1686 v. Chr.) vor ca. 3700 Jahren die Verantwortlichkeit der Baumeister für die Sicherheit von Bauwerken durch Gesetz regelte (Abb. 2.7), blickten die Menschen schon auf ca. 5000 Jahre bauliche Tätigkeit zurück, denn mit den Anfängen der Landwirtschaft im Nahen Osten und in Europa war es notwendig, dauerhaftere Bauten zu errichten.

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Abb. 2.1

Frühe Hausformen [9] a Dachhaus aus der Jungsteinzeit (ca. 6000 bis 2000 v. Chr. Bearbeitung des Holzes mit geschliffenen Äxten) mit Firstsäulen, Firstbaum (Pfette) und zwei Stuhlsäulen, b Dachhaus mit hufförmigen Streifenfundament mit Firstsäule und Firstbaum (Pfette, Jungsteinzeit 6000 bis 2000 v. Chr.)

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Abb. 2.2

Frühe Holzbauweisen im Hausbau (entnommen [13, 9])

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Abb. 2.3

Holzbaugerüste im Wandel der Zeiten

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Abb. 2.4

Anteil der Hauptbauweise Holz und Stahl in der geschichtlichen Entwicklung der Bautechnik zwischen 1800 bis 1938 [6, 8]

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Abb. 2.5

Rialtobrücke in Venedig (ca. 1340), Bodenbrücke aus Stein mit Holzpfahlgründung [12]

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Abb. 2.6

Antike Kenntnisse zur Widerstandsfähigkeit von Bauholz (aus [7])

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Abb. 2.7

Empirische Entwicklung des Zuverlässigkeitsniveaus bei Baukonstruktionen

Den Menschen galt der größtenteils regional verfügbare Werkstoff Holz wegen seiner vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten seit jeher als „Materie" schlechthin. Dabei reicht die traditionelle Verbindung des Menschen zum Baustoff Holz zurück bis in die Anfänge der Schaffung primitiver windschützender Erdhütten mit Schutzdächern aus Holz, die man auf ca. 40.000 Jahre vor der Zeitrechnung datiert (s. auch Abb. 2.1 und 2.2 ). Das zurzeit älteste erhaltene Holzbauwerk, ein mit Steinäxten aus Eichenbäumen in Blockbauweise hergestellter Holzbrunnen, wird auf ein Alter von 7294 Jahren datiert [11].

Ein weiterer Brunnen aus dieser Zeit zeigte die Kunstfertigkeit der jungsteinzeitlichen Zimmerer, wurden doch die Brunnenbalken durch Zapfenschlösser an den Ecken zusammengehalten.

Aber auch die antiken Leistungen im Gewölbe- und Kuppelbau sind ohne ein standsicheres Gerüst (Abb. 2.3) aus Holz nicht denkbar. Dies trifft ebenso auf die Massivbauleistungen der Romanik, Gotik und Renaissance oder die Leistungen des Beton- und Stahlbetonbaus Anfang des 20. Jahrhunderts zu. Erst mit der industriellen Entwicklung im 19. Jahrhundert setzte eine ernsthafte Verdrängung des bis dahin dominierenden Baustoffs Holz ein. Mit der Entwicklung des Eisenbaus nahm der Anteil des Holzbaus am gesamten Bauvolumen stetig ab. Während der Steinbau seit dem Mittelalter dem Holzbau allenfalls 5 bis 10 % der Anwendungsbereiche streitig machte, gelang es dem Eisen- und Stahlbau in weniger als 50 Jahren, den Holzbau von immerhin 80 % Anteil im Jahre 1850 auf ca. 30 % Anteil am Gesamtvolumen um 1900 zu verdrängen (Abb. 2.4). Die Entwicklung des Stahlbaus vollzog sich parallel zur allgemeinen industriellen Entwicklung. Dagegen stagnierte die Holzbauentwicklung bezogen auf die sich neu ergebenden industriellen und wissenschaftlichen Möglichkeiten.

Die erst spät einsetzende industrielle Entwicklung des Holzbaus zu Beginn des 20. Jahrhunderts und deren Beschleunigung während der beiden Weltkriege führte zwar zur zeitweiligen Erhöhung des Anwendungsvolumens für den Baustoff Holz, aber mit Blick auf den Anteil am Gesamtvolumen hat sich der Anteil bis auf ca. 3 bis 10 % weiter reduziert. Die Ursachen liegen vor allem in der Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Stahlbaus, der Entwicklung einer ebenso leistungsfähigen Stahlbeton- und Spannbetonbauweise und der qualitativen Weiterentwicklung der Ziegelbauweise. Der Holzbau galt dagegen seit 1870 als wenig industrialisierbarer Handwerkszweig.

Holzarten und ihre Verwendung

Je länger der Mensch mit Holz baute, desto größer wurde sein empirisches Wissen zur rationellen Verarbeitung, zur Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit von Holz. Er studierte die unterschiedlichen Eigenschaften der Hölzer und gab dieses Wissen genauso wie sein erworbenes Wissen über die Konstruktionstechniken an seine Nachkommen weiter. Die einen Hölzer ließen sich gut bearbeiten, waren aber nicht so resistent gegen Schädlinge und nicht so tragfähig, andere wiederum ließen sich mit einfacher Werkzeugtechnik nur mit größter Anstrengung verarbeiten, krönten diese Mühe jedoch durch eine lange Lebensdauer. Bei bestimmten Holzarten konnte durch eine spezielle Behandlung eine höhere Dauerhaftigkeit erreicht werden.

Schon früh lernte der Mensch, durch bestimmte bauliche Schutzmaßnahmen oder eine zielgerichtete Behandlung Holz vor Fäulnis zu schützen. So ist es nicht verwunderlich, dass schon in der antiken Überlieferung die über Jahrhunderte gewonnenen Erfahrungen zur Festigkeit und Dauerhaftigkeit verschiedener Holzarten mitgeteilt wurden. Die ägyptischen Frühkulturen mussten das Holz aus dem Libanon herbeischaffen, wobei die schwierigen Transporte per Schiff realisiert wurden. Da Holz ein wertvolles Importgut war, wurden nur die Schiffe der Könige vollständig aus dem in Wasser haltbaren Zedernholz gefertigt. Bei normalen Schiffen bestanden nur die hochbeanspruchten Teile aus Zedernholz. Die Masten mussten aus leichterem Holz sein, sie wurden aus Kiefer oder Tanne gefertigt. Zedernholz wurde auch für die oft prunkvolle Innenausstattung der Tempel benötigt.

Mit Säge, Stechbeitel, Drechsel oder Drillbohrer waren die antiken Handwerker in der Lage, die verschiedensten Hölzer wie Zypresse, Ebenholz, Ulme, Eibe, Esche, Kiefer, Tanne, Sykomore, Buchsbaum, Dattelpalme, Tamariske, Wacholder, Eiche, Buche und Birke zu bearbeiten und sogar Furnierarbeiten auszuführen.

Auch die alten Israeliten verwendeten bei ihren Tempelbauten kostbare Hölzer für die Ausstattung der Innenräume, wie das alte Testament eindrucksvoll berichtet.

Die Römer gründeten grundsätzlich ihre steinernen Brücken auf eichenen Pfählen (s. auch Abb. 2.5). Wasserleitungen wurden aus Lärchenholz hergestellt.

In den bronzezeitlichen Siedlungen in Mitteleuropa war man sich durchaus des unterschiedlichen Materialverhaltens der regional verfügbaren Hölzer bewusst. Für den Hausbau verwendete man Eichenholz, aber auch Weide und Pappel. Bei den Pfahlsiedlungen entdeckte man für die Pfähle die unterschiedlichsten Holzarten, wie Weißtanne, Eibe, Eiche, Buche, Esche, Ulme, Ahorn und Erle – Holzarten, die in den damaligen Mischwäldern zahlreich vorhanden waren.

In den antiken Kulturen war bekannt, dass harzreiche Hölzer (z. B. Zedern, Zypressen und Kiefern) weniger von Schadorganismen befallen wurden als weniger harzreiche. Hesoid (lebte vermutlich vor 700 v. Chr.) wusste schon die Resistenz der Eiche, des Lorbeerholzes und der Ulme gegenüber dem Holzwurm hervorzuheben. Nach Theophrast (um 377 bis 287 v. Chr.) werden die wegen ihres hohen Harzgehaltes stark riechenden Hölzer nicht von Holzwürmern angegriffen. Auch werden nach seinen Angaben Fichten- und Olivenholz im Meerwasser nicht vom Bohrwurm (Bohrmuschel) angegriffen (s. auch [4] und [7]). Deshalb kann man nach Vitruv (geb. um 84 v. Chr.) Hafendämme aus Oliven- und Erlenholz herstellen [4]. Gegenüber Fäulnis widerstandsfähige Holzarten sind kieniges Fichtenholz, Zypresse, Zeder, Eiche oder auch Lärche (s. Vitruv in [4]). Auch Plinius (um 23/24 bis 79 n. Chr.) erwähnt die hohe natürliche Resistenz gegen Fäulnis von Zypressen, Zedern, Ebenholz sowie Holz des Lotus-, Bux-, Taxus-, Wacholder- oder Ölbaumes (Abb. 2.6).

Auch die Einflüsse klimatischer Wechselbedingungen auf die Resistenz waren schon den alten Griechen geläufig. Holz, welches im nördlichen raueren Klima aufgewachsen war, schätzte man wegen seiner höheren Dauerhaftigkeit. Um eine hohe Widerstandsfähigkeit zu garantieren, war die Entfernung des Splintholzes notwendig, worüber sowohl bei Homer (Odyssee) als auch bei Vitruv berichtet wurde.

Alberti (1404 bis 1472) bestätigt um 1450 in seinen zehn Büchern über die Baukunst die vorgenannten Erfahrungen. Aus seiner Sicht wird Lärche jedoch im Meerwasser durch die Bohrmuschel angegriffen; Kastanie sei für viele Bauwerke unter freiem Himmel geeignet; besonders geeignet sei jedoch der wilde Ölbaum [5].

Schon im 9. Jahrhundert wurde in Mitteleuropa wertvolles Bauholz über längere Strecken geflößt, um dauerhafte Bauten zu errichten [3].

Bekannt war nicht nur die lange Lebensdauer der Eiche, Buche oder des Walnussholzes unter Wasser, sondern man hatte auch schon sehr früh festgestellt, dass Fichte und Tanne unter Wasser eine viel längere Lebensdauer als die Kiefer haben. So wurden beim Bau von Venedig und Amsterdam (im 9. und 13. Jh.) ausschließlich Fichtenpfähle für Gründungen im Wasser verwendet.

Bedeutende Bauten wie Kirchen errichteten die Menschen aus besonders dauerhaftem Holz, auch wenn das Holz über lange Strecken besorgt werden musste. Man tat es den alten Ägyptern gleich, wenn man in Russland – trotz ausgedehnter Nadelholzwälder – Eiche für Kirchen verwendete. Die frühmittelalterlichen Blockbauten haben häufig Grundschwellen aus Ulmenholz. Das schwere Holz der Weißbuche setzte man bevorzugt für Maschinenbauteile, wie Pressen, Schrauben und Zahnräder bei Mühlen, ein.

Ab dem 16. Jahrhundert setzte in Deutschland eine erste gezielte Untersuchung zur Resistenz der Hölzer ein. Es ging dabei besonders um die Dauerhaftigkeit bestimmter einheimischer Holzarten gegenüber Erdkontakt (wie z. B. im Grundbau, Bergbau, Brückenbau und später im Eisenbahnbau für Schwellen sowie im Telegrafenbau).

Vom Mittelalter bis in das 19. Jahrhundert hinein war man der Ansicht, dass Bäume mit besonders hohem Alter (100 bis 200 Jahre, je nach Holzart) sehr gutes Bauholz ergeben.

Der mittelalterliche Hausbau wurde auf dem Lande vom Bauern selbst betrieben. Je nachdem, welche Holzarten ihm regional verfügbar waren, wusste er aus den Erfahrungen seiner Vorfahren, welches Holz für welchen Zweck eingesetzt werden musste. Selbst bei den Häusern armer Waldbauern fand man fast 27 verschiedene Holzarten, die materialgerecht eingesetzt wurden [3].

In den Bergwerken wurden für den Stollenausbau Nadelhölzer bevorzugt. Fichte, Kiefer und Lärche hatten eine relativ hohe Druckfestigkeit und zudem eine gute Warnfähigkeit, d. h. Überlastungen und eventuelle Brüche kündigten sich rechtzeitig durch Geräusche an.

Der hohe Anteil der Holznutzung für Brennholz führte ebenfalls zur Bevorzugung bestimmter Holzarten. Kiefernholz erzeugte bei der Verbrennung durch den hohen Harzanteil unangenehme Gerüche, sodass es als Brennholz gemieden wurde. Die vorindustriellen Eisen- und Glashütten sowie Salinen benötigten sehr große Mengen an Brennholz bzw. Holzkohle. Selbst über weite Strecken wurde das Holz mittels Flößen herbeigeschafft. Die daraus gewonnene Holzkohle, vor allem wenn sie aus Buche oder Eiche hergestellt wurde, war besonders begehrt. Allerdings gab es auch Landstriche, wo diese Holzarten seltener zu finden waren, wie z. B. die Steiermark. Dort wurde die Holzkohle zu 90 % aus Fichte gewonnen, später, so z. B. im 18. Jahrhundert, als der Brennholzbedarf in ganz Europa stark anstieg, empfahl man zur Herstellung von Holzkohle schnellwachsende Holzarten (wie Pappel oder Weide), da sie sehr kurze Umtriebszeiten hatten.

Beim Bauholz standen die Eiche, aber auch die Fichte und Tanne in hohem Kurs. Die Buche hatte dagegen wegen ihrer leichten Faulbarkeit und Verformbarkeit keinen guten Ruf als Bauholz.

Von der Antike bis in das 18. Jahrhundert hinein waren 90 % aller Menschen in der Landwirtschaft tätig. Auf diese enge Verbindung zur Natur gründete sich über Jahrhunderte das Erfahrungsbild von Wachstum, Nutzung sowie Umgang mit dem natürlichen Roh- und Baustoff Holz. Dieses Wissen war Bestandteil der kulturhistorischen Bildung, einer Bildung, die von Generation zu Generation weitergegeben wurde. Das erklärt letztendlich das profunde, empirische Wissen der Bauleute vergangener Zeiten, welches man auch heute noch beim Studium der alten Konstruktionen bewundern kann.

Materialverhalten speziell für Baukonstruktionen

Die Geschichte des Bauens war bis zur Entwicklung theoretischer Berechnungsverfahren eine Geschichte von Versuch und Irrtum. Stürzte die errichtete Konstruktion ein oder verlor sie kurz nach ihrer Inbetriebnahme ihre Funktionsfähigkeit, so lernten die Menschen daraus, dass sie das Material- oder Tragverhalten falsch eingeschätzt hatten und sie die Konstruktion verbessern müssen. Dass dies für den Baumeister unter Umständen mit harten Strafen verbunden war, regelten schon Gesetze vor 4000 Jahren. Die schon erwähnte Gesetzessammlung des Königs Hammurabi traf klare Festlegungen zu den Strafen beim Einsturz von Gebäuden (Abb. 2.7).

Intuition und Erfahrung waren die wesentlichen Elemente der baulichen Tätigkeit in der Antike. Hinzu kamen Traditionen im Umgang mit den Baustoffen und ihrer konstruktiven Verknüpfung, die den kulturellen und technischen Gepflogenheiten und Möglichkeiten der jeweiligen Zeit entsprachen.

Technischer Fortschritt entsprang stets dem Drang nach Verbesserung des baulichen Könnens. Schon im antiken Brückenbau wurden beachtliche Spannweiten mit Holzbauteilen errichtet. Die Baumeister verfügten über ausreichend statische Erfahrungen zur Errichtung von Balkenbrücken bis 10 m Stützweite oder der Nutzung von bogenförmigen Tragwerken bis 35 m Spannweite (Abb. 2.8).

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Abb. 2.8

Antike Holzbrückenbauleistungen a Pionierbrücke über den Rhein zur Zeit Cäsars (100–44 v. Chr.) 55. v. Chr. Balkenbrücke, Spannweite 4 bis 5 m (aus [1]), b Brücke über die Donau, Gesamtlänge 1134 m mit 20 Pfeilern, 45 m hoch, mit hölzernen Bogensprengwerken, Spannweite 32 m (103–105 n. Chr., aus [10])

Darüber hinaus war man in der Lage, standsichere Gerüste für die Errichtung steinerner Bogenkonstruktionen bzw. -brücken zu fertigen. Die Gründung der steinernen Pfeiler erfolgte hauptsächlich auf Holzpfählen – Pfahlgründungen, die auch heute noch zum Teil die erhaltenen Reste derartiger Brücken tragen.

Inwieweit die frühmittelalterlichen Bauhütten der Mönchsorden auf die antiken Kenntnisse zurückgriffen, kann heute nicht eindeutig gesagt werden. Sie waren jedoch die ersten Pioniere in der Systematisierung der bautechnischen Erfahrungen dieser Zeit. Ihre Leistungen lassen sich weniger an den Brückenbauten nachvollziehen – bis ins 15. Jahrhundert baute man hauptsächlich einfache Jochbrücken in Holz – als an den romanischen Klosterbauten einschließlich dem Kirchenbau dieser Zeit.

Werkstoffe aus Holz

Die Verarbeitung des Rohholzes nach der Entrindung führt zu den unterschiedlichsten Werkstoffen (Abb. 2.9). Zunächst entsteht in der ersten Veredlungsstufe das Rundholz. Dieses Holz wird im Hinblick auf die weitere Verwendung üblicherweise klassifiziert. Für jede angestrebte Verwertung gibt es spezielle Klassifizierungsmerkmale.

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Abb. 2.9

Stufen der Veredlung von Holz/Einteilung der Holzwerkstoffe (nach [14, 2] aktualisiert)

Durch Behauen entlang einer Farbmarkierung, die mit einer Schnur geschlagen wurde, entstehen Vollhölzer. Bis zum Aufkommen der dampfgetriebenen Sägemühlen etwa ab 1850 wurde das auf dem Bau verwendete Vollholz mit der Axt behauen.

Die Herstellung von Brettern und Furnieren bedurfte von Anfang an der Sägetechnik. Schon in der Antike wurden sie mit Handsägen angefertigt, ein oft mühsames Unterfangen, da die Sägen zumeist nicht geschränkt waren und sehr lange Zeit kein gehärteter Stahl zur Verfügung stand.

Erst seit der Renaissance sind geschränkte Sägen bekannt. Die mühevolle Arbeitsweise ließ die Menschen schon zeitig an eine Mechanisierung denken. Im Mittelalter wurde deshalb vor allem Schnittholz mit wassergetriebenen Mühlen hergestellt.

Ziel jeder weiteren Veredlung des Holzes ist es, die nachteiligen Eigenschaften des Holzes, wie der Einfluss natürlicher Fehlstellen auf technische Eigenschaften, ein ausgeprägtes Schwind- und Quellverhalten oder auch eine Minderung der Dauerbeständigkeit unter bestimmten Einflüssen, gezielt zu vermindern oder gänzlich auszuschalten.

So auch bei der Herstellung von Sperrholz, einem Plattenmaterial, welches mindestens aus drei Lagen Holz oder Furnierschichten besteht, deren Faserrichtung jeweils um 90 $${}^{\circ}$$ gedreht angeordnet ist.

Schon in den altägyptischen Reichen verarbeitete man einzelne Holzblätter zu Furnieren und klebte diese auf Holzmöbel. Die Anfänge der industriellen Sperrholzproduktion gehen auf die Dreißigerjahre des 19. Jahrhunderts zurück, als man in den USA und ab 1843 auch in Deutschland versuchte, Sperrholz maschinell herzustellen. Nachdem mit der Entwicklung einer entsprechenden Maschinentechnik 1890 in Europa die Sperrholzproduktion in nennenswerter Größenordnung begann, setzte eine kontinuierliche Produktionssteigerung ein.

Die Anwendung von Sperrholz im Hausbau begann in den USA in den Vierzigerjahren des 20. Jahrhunderts. Dagegen kann man von einem nennenswerten Absatz im europäischen Holzbau erst seit Beginn der Siebzigerjahre sprechen.

Furniersperrholz besteht ausschließlich aus Furnierlagen, Stabsperrholz hat eine Mittellage aus Holzstäben mit Furnierdecklagen.

Furnierschichtholz ist ein Baustoff aus 3 mm dicken Furnierlagen (Klebstoff: Phenolharz), deren Fasern alle in Längsrichtung ausgerichtet werden. Gleichzeitig findet eine Festigkeitssortierung statt, Fehlstellen werden ausgekappt. Es entstehen

$$2{,}5\times 20{,}0$$

 m große Platten, aus denen Balken und Platten geschnitten werden können.

Furnierstreifenholz besteht aus festigkeitssortierten Furnierstreifen (2500 mm lang, 15 mm breit und 3 mm dick), aus denen mittels Phenolharz geklebte Balken mit stark homogenisierten Eigenschaften hergestellt werden.

Furnierlangspanholz ist im Aufbau dem Furnierstreifenholz ähnlich. Die Furnierspäne sind kürzer (300 mm lang), dafür aber breiter (25 mm breit) und dünner (0,9 mm dick). Aus ihnen wird unter Zuhilfenahme von Polyurethanharzklebstoff ein Plattenwerkstoff in der Größe von ca. $$2{,}0\times 10$$  m.

Die Herstellung von Brettschichtholz durch Verkleben von übereinandergeschichteten Brettern ist seit dem 17. Jahrhundert immer einmal wieder versucht worden, scheiterte aber bis zum Ende des 19. Jahrhunderts an der unzulänglichen Dauerhaftigkeit der tierischen Leime. Erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts gelang ein Durchbruch in der Herstellung derartiger Bauteile (s. auch Abb. 2.10).

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Abb. 2.10

Entwicklung der Brettschichttechnik

Die dabei erreichbare Homogenisierung des Werkstoffs führte zu höheren Festigkeiten und zur Verbesserung der elastomechanischen Kenngrößen. Gezielt können Strukturstörungen in der Brettlage, wie Äste, ausgekappt werden, und beim Übereinanderschichten der Bretter können die Bretter höherer Festigkeit in die Zonen hoher Beanspruchung sortiert werden. Dieses Prinzip wurde auch im Flugzeugbau der Dreißigerjahre ausgereizt, indem die relativ filigranen Bauelemente aus Schichthölzern mit dünnen Brettlagen mit einem Minimum an Fehlstellen hergestellt wurden.

Balkenschichtholz sind geklebte Holzbauteile, die entweder aus zwei (Duobalken) oder drei (Triobalken) miteinander verklebten Bohlen oder Kanthölzern bestehen.

Brettsperrholz besteht aus miteinander verklebten Brettlagen. Ähnlich dem Sperrholz sind die einzelnen Lagen kreuzweise angeordnet, und es entstehen drei, fünf, sieben oder mehrlagige Elemente.

Dem Zerkleinern des Rohholzes zu Holzpartikeln lag die Idee zugrunde, Flächenelemente aus Holz herzustellen. Dazu bedurfte es aber ebenfalls eines dauerhaften Bindemittels.

Eine der ersten Entwicklungen war die Herstellung von Holzwolle-Leichtbauplatten, bei der hauptsächlich Magnesit, Gips oder Zement als Bindemittel verwendet wurde. Die Holzwolle entsteht durch das Abhobeln von Rundholz. Es entstehen Fäden von max. 500 mm Länge, 0,05 bis 0,3 mm Dicke und 1 bis 5 mm Breite, die bei einer Holzfeuchte von 20 % mit Wasserglas, Kalkmilch oder Chlorkaliumlösungen imprägniert werden – eine Vorbehandlung, um die Bindung des Holzes mit dem Zement herzustellen. Damit war es möglich, Dämmplatten aus Holz herzustellen, die hauptsächlich im Hausbau eingesetzt wurden. In Deutschland sind derartige Platten auch unter ihrem Produktnamen als Heraklithplatten bekannt.

Die Entwicklung von Faserplatten und Spanplatten eröffnete die Möglichkeit der Herstellung industriell gefertigter Möbel. Im Bauwesen war es möglich, die Ausbauprozesse zu rationalisieren, und die industrielle Herstellung von Holzhäusern mit flächigen Elementen war rationell gegeben.

Die Herstellung der Holzfaserplatten geht auf umfangreiche Entwicklungsarbeiten zurück, die allein zwischen 1858 bis 1928 über 200 Patentanmeldungen erzeugten. Ab 1910 begann in den USA die Produktion von Faserplatten. Weltweit begann ab 1922 eine stetig steigende Anwendung derartiger Platten, wobei in Deutschland erst ab 1934 nennenswerte Produktionszahlen die Entwicklung kennzeichneten.

Die Grundtechnologie der Herstellung lehnt sich an die Verfahren zur Papierherstellung an. Der Zellverband des Rohholzes wird aufgelöst. Die Fasern werden mit dem herausgelösten Lignin wieder verfilzt, getrocknet und unter Zusatz bekannter Bindemittel gepresst. Die herstellbaren Rohwichten variieren zwischen 180 und 850 kg/m³, sodass leichte Dämmplatten oder auch halbharte bis harte Faserplatten herstellbar sind. Neben dem Einsatz im Waggon- und Möbelbau wurden die Platten im Haus- und Barackenbau als dämmende oder raumschließende Verkleidung eingesetzt.

Die Spanplatte gehört heute zu den am vielseitigsten verwendbaren Werkstoffen. Neben dem Möbel- und Waggonbau wird sie in der Altbausanierung sowie beim Hausbau im Innen- und Außenbereich verwendet. Die ersten Patente entstanden zwischen 1905 und 1936. In Deutschland begann die Produktion 1941, deren Anwendung seit 1946 eine stetige Entwicklung in Deutschland und anderen Ländern Europas genommen hat.

Holzanwendung im heutigen Bauen

Die Holzwirtschaft zählt heute weltweit immer noch zu den bedeutendsten Wirtschaftszweigen. Über 60 % des produzierten Schnittholzes wird in Deutschland baulich verwendet.

Forschung und Entwicklung sind unter Hinweis auf die ökologische Bedeutung des reproduzierbaren Holzbaustoffes um eine materialgerechte Verwendung bemüht. Gleichzeitig geht es der Holzbauindustrie um die Erschließung neuer Anwendungsbereiche. Die Entwicklung leistungsfähiger Holzbearbeitungsmaschinen hat in den letzten 50 Jahren zu innovativen Holzbauprodukten geführt.

Das deutsche Handwerk beschäftigt in ungefähr 11.000 Zimmerei- und Ingenieurholzbaubetrieben über 62.000 Personen und ist heute sowohl im Neubau mit Dachkonstruktionen, Hallen oder ein- und mehrgeschossigen Gebäuden besonders in Holzrahmenbauweise, wie auch mit steigender Tendenz in der Altbausanierung, bei der Instandsetzung von historischen Konstruktionen und Gebäuden sowie im Trockenbau vertreten.

Den immer noch handwerklich strukturierten Zimmereien (im Durchschnitt hat in Deutschland jede Zimmerei ein bis neun Beschäftigte) bietet der Markt je nach gewünschter Veredlungsstufe die verschiedensten Halbfabrikate oder ganze, montagegefertigte Holzbauelemente, wie z. B. in Form von Holzrahmenbauwänden, montagefertige Binder und Hallen oder zahllose Verbindungsmittel für die unterschiedlichen Holzbauanwendungen.

Der Branchenumsatz im Zimmererhandwerk beträgt pro Jahr rund 6,2 Mrd. €. Hinzu kommen noch die Holzbaubetriebe, die auf den modernen Ingenieurholzbau spezialisiert sind.

Auf die Markterfordernisse flexibel zu reagieren, erfordert die ständige Qualifizierung des Personals und das innovative Handeln der Handwerksbetriebe.

Eine wesentliche Säule ist die Lehrlingsausbildung, 16 bis 20 % der Beschäftigten in den Zimmereien sind Lehrlinge.

Beim Verbauen von Holz strebt man von alters her nach einer langen Dauerhaftigkeit der realisierten Konstruktionslösungen. Dieses ist nur erreichbar, wenn neben der richtigen Holzwahl die Konstruktion den spezifischen Besonderheiten der Baustoffe entsprechend entworfen und durchgebildet wird und die Kenntnisse vor allem des baulichen Holzschutzes fachgerecht angewendet werden. Wird die Konstruktion oder das Gebäude genutzt, so ist eine fachgerechte Baukontrolle und rechtzeitige Beseitigung von Bauschäden ausschlaggebend für eine längere Nutzung.

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© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2018

Karin Lißner und Wolfgang RugHolzbausanierung beim Bauen im BestandVDI-Buchhttps://doi.org/10.1007/978-3-662-50377-5_3

3. Historische Konstruktionen und Verbindungen

Karin Lißner¹   und Wolfgang Rug²  

(1)

Ingenieur- und Sachverständigenbüro Dr. Lißner, Dresden, Deutschland

(2)

Ingenieurbüro Rug GmbH, Wittenberge, Deutschland

Karin Lißner (Korrespondenzautor)

Email: [e-mail]

Wolfgang Rug

Email: [e-mail]

3.1 Holzverbindungen

Seit den Anfängen des Holzbaus wurden die vielfältigsten Verbindungsarten entwickelt und ausgeführt.

Schon vor unserer Zeitrechnung entwickelten Zimmerer Holzverbindungen, bei denen Holzstäbe mit gleichen oder verschiedenen Richtungen in Knotenpunkten zusammenstießen. Diese Verbindungen konnten keine nennenswerten Zugkräfte übertragen. Als älteste Verbindung ist die Verblattung bekannt; sie wurde ursprünglich mit Keilen gesichert. Später wurden die unterschiedlichsten Zapfenverbindungen entwickelt, anfangs ebenfalls verkeilt, dann mit Holznägeln gesichert.

Der traditionelle Zimmermannsholzbau ist durch die Verbindungen geprägt, mit denen Holzstäbe (Balken, Sparren, Pfetten, Schwellen usw. aus Kant- oder Rundhölzern) zum Tragwerk „verbunden" wurden. Diese Verbindungen waren „Stoßverbindungen", bei denen die aufzunehmenden Kräfte nur durch Druckkontakt und gegebenenfalls durch Reibung übertragen werden.

Grundtypen handwerklicher Holzverbindungen

Als Längs-, Quer-, Eck- und Anschlussverbindungen in historischen Holzkonstruktionen wurden im Laufe der Jahrhunderte die fünf Grundtypen (Grundformen – s. auch [2, 22] und Abschn. 7.​1)

Verblattung (das Blatt),

Verzapfung (der Zapfen),

Versatzung (der Versatz),

Verkämmung (der Kamm),

Aufklauung (die Klaue)

sowie zahlreiche Varianten dieser Grundtypen und Mischformen aus mehreren Grundtypen entwickelt.

Die traditionellen Holzverbindungen beruhen speziell in Mitteleuropa auf einer hochentwickelten Zimmermannskunst. Diese sah ihren größten Stolz darin, handwerklich saubere Verbindungen nach fest vorgeschriebenen Regeln herzustellen. Im zimmermannsmäßigen Holzbau sind die Arbeitsweisen und Verbindungen durch jahrhundertelange Erfahrungen geprüft und haben sich den Eigenschaften des Baustoffs Holz bestens angepasst.

Diese Anschauung änderte sich, als die Eisenherstellung immer billiger und umfangreicher wurde und die Anforderungen an die Spannweiten und Lasten, z. B. im Brücken- und Hallenbau, stiegen. Von nun an wurden metallische Verbindungsmittel unterschiedlichster Art entwickelt (s. auch [85]). Diese gaben dem Holzbau eine andere Richtung und ermöglichten neue Entwicklungen. Damit wurde der Holzbau, genauer gesagt, der Ingenieurholzbau, effizienter und gegenüber dem Stahlbau konkurrenzfähiger. Ziele der Entwicklung von Verbindungsmitteln waren u. a.:

Übertragung größerer Kräfte,

einfacher Einbau bzw. rationelle Herstellung und

günstiges Verformungsverhalten.

Etwa mit Beginn des 20. Jahrhunderts wurden neue Verbindungsmittel, deren Tragkraft berechnet oder experimentell ermittel werden konnte, z. B. Nägel, Stabdübel (Stahlstifte) sowie Dübel „besonderer Bauart" (Einpress- und Einlassdübel) und Klebstoffe eingeführt.

Die meisten zimmermannsmäßigen Holzverbindungen wurden im 20. Jahrhundert im Verlauf von etwa 100 Jahren – bis auf wenige Ausnahmen – bei Neubauten durch die neuen „ Ingenieurholzbauverbindungsmittel" ersetzt.

Aus der über Jahrhunderte entstandenen Vielzahl haben sich einige zimmermannsmäßige Verbindungen als besonders günstig herauskristallisiert, unzweckmäßige und überlebte Verbindungen wurden, besonders mit Entstehen des ingenieursmäßigen Holzbaus, verdrängt.

Für die Instandsetzung von Holzkonstruktionen ist die Kenntnis traditioneller Verbindungen erforderlich. Abschn. 7.​1 zeigt einen Überblick über typische Verbindungsarten und eine Auswahl aus der Vielfalt möglicher Ausführungsvarianten. Dabei wurden vom Zimmermann hauptsächlich die von alters her entwickelten Grundtypen wie das Blatt, der Zapfen, der Versatz, der Kamm und die Klaue in einfacher Ausführung und Kombination verwendet. Zur Lagesicherung der Verbindungen dienten hauptsächlich Holznägel, Keile und Dollen.

Bei der Instandsetzung historischer Holzkonstruktionen sind die Tragfähigkeit und die Verformung der zimmermannsmäßigen Holzbauverbindungen zu begutachten, und oft sind solche Holzverbindungen wieder auszuführen. Dies betrifft besonders denkmalgeschützte Bauwerke. Behauptet haben sich bei den zimmermannsmäßigen Verbindungen die Versätze, Zapfen- und Blatt- sowie Holznagelverbindungen. Sie wurden und werden weiterhin im Holzbau angewendet, weil ihre Tragfähigkeit rechnerisch ausreichend genau erfasst werden kann (s. auch [43, 88]).

Aus experimentellen Untersuchungen zur Tragfähigkeit und zum Tragverhalten traditioneller Holzverbindungen wurden Bemessungs- und Konstruktionsempfehlungen abgeleitet, weshalb die DIN EN 1995-1-1/NA:2013 auch Regeln für die Bemessung zimmermannsmäßiger Verbindungsmittel enthält.

Die Arten der Verbindungsmittel haben sich mit der technischen Entwicklung der Holzbauweise im letzten Jahrhundert gewandelt, d. h. für die Bewertung der Tragfähigkeit und die konstruktive Durchbildung gibt das Studium der früheren Fassungen der Berechnungsnorm DIN 1052 und der einschlägigen Fachliteratur wichtige Aufschlüsse, sofern in der DIN EN 1995-1-1:2010 und DIN EN 1995-1-1/NA:2013 keine Regeln enthalten sind. Zur Berechnung von Verbindungen wird auf [1, 10, 11, 22, 42, 43, 47, 61, 74] verwiesen.

Abschn. 7.​6 gibt einen Überblick über die Entwicklung wichtiger Holzbauvorschriften in den letzten 100 Jahren.

Abschn. 7.​7 enthält eine Übersicht der im 20. Jahrhundert entwickelten neuartigen Verbindungstechniken sowie Regelungen zur Berechnung der Tragfähigkeit, die in früheren Normfassungen enthalten sind.

3.2 Typologie der Konstruktionen und Bauweisen

3.2.1 Dachtragwerke

Die wichtigste Aufgabe des Daches ist der Schutz des Gebäudes und dessen Nutzer. Mit der Sesshaftwerdung des Menschen vor etwa 12.000 Jahren, d. h. dem sozial-ökonomischen Wandel vom Jäger und Sammler zum Ackerbauer bzw. Viehzüchter wurde diese Funktion immer wichtiger. Neben dem Schutz des Menschen und seiner Nachkommen galt es auch, dauerhaftere Schutzräume für das Vieh und die Ernteüberschüsse zu erfinden.

Das Dach besteht im Allgemeinen aus der Dachhaut und dem Dachtragwerk. Bestandteile der Dachhaut sind vor allem die Dachdeckung (abhängig von der Dachneigung und dem Dachtragwerk), Dachlatten oder Dachschalung. Die Art der Dachdeckung beeinflusst die Nutzung des Daches.

Das Dach hat nicht allein in technischer, sondern auch in ästhetischer Hinsicht eine große Bedeutung, da seine Form einen großen Einfluss auf die äußere Erscheinung eines Gebäudes bzw. auf seinen Charakter ausübt. Die Abb. 3.1 zeigt die verschiedensten Dachformen.

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Abb. 3.1

Dach- und Gaubenformen

Das Satteldach aus Holz mit einer Bedachung aus regional verfügbaren Materialien war über Jahrhunderte die gebräuchlichste Dachform. Es war seit Urzeiten die billigste und dauerhafteste Lösung zur Überdachung eines Raumes. Das Satteldach wird geprägt von zwei sich gegenüberliegenden Dachflächen, die eine gerade, gebrochene oder gekrümmte Form haben können. Die Giebelwände begrenzen das Dach in der Länge.

Eine Dachform, die bis ca. 1900 eine breite Anwendung fand, ist das Mansarddach. Da die zulässige Gebäudehöhe bis zum Gesims meist schon durch baupolizeiliche Verordnungen festgelegt war, eignete sich die von dem französischen Architekten Francois Mansart (1598 bis 1666) konstruierte Dachform bestens dafür, noch ein weiteres Stockwerk anzuordnen, ohne mit der Bauordnung in Konflikt zu geraten. Das Mansarddach ist im unteren Teil steil, im oberen dagegen flach ausgebildet, sodass in der Dachfläche zwischen Traufe und First ein paralleler Bruch zu beiden verläuft. Die untere, steile Dachneigung erlaubt dabei, den Dachraum für Wohnungen (oder als Lagerraum) besser nutzen zu können. Zwischen Unter- und Oberdach liegt in der Regel bei Wohngebäuden eine Kehlbalkenlage. Der Übergang zum flacheren Dachteil bildet ein Dachgesims (vor der Jahrhundertwende zum 20. Jahrhundert ausschließlich aus Holz, später aus Holz und Zinkblech). Das Mansarddach fand auch in Deutschland zeitweise eine große Verbreitung. Nachdem das Mansarddach lange Zeit aufgrund des großen Holzbedarfes und seiner schwerfälligen Erscheinung außer Gebrauch gesetzt wurde, hatte es in der Gründerzeit (1850 bis 1873) von vielen Baumeistern wieder Aufnahme gefunden, da es sich u. a. auch sehr gut zur Ausschmückung mit gepressten Zinkarbeiten in Form von Gesimsen und Ornamenten eignete [22].

Pultdächer sind in der Regel als halbe Satteldächer konstruiert und besitzen dementsprechend nur eine geneigte Dachfläche, welche sich an eine vertikale mehr oder weniger hohe Wand anlehnt. Pultdächer fanden am häufigsten Anwendung bei Hintergebäuden auf der Grenze nachbarlicher Grundstücke, wohin nach baupolizeilichen Bestimmungen der Abfall des Traufwassers nicht stattfinden durfte [8].

Walmdächer und Mansardwalmdächer haben an allen Gebäudeseiten geneigte Dachflächen. Günstig für Walmdächer sind Pfettendachkonstruktionen.

Zeltdächer sind Walmdächer ohne Firstlinie und allgemein als Pfettendächer ausgeführt.

Turmdächer sind Zeltdächer, bei denen die Höhe ein Vielfaches der Gebäudebreite beträgt (s. auch Abb. 3.13).

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Abb. 3.2

Statisches System eines Sparrendaches

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Abb. 3.3

Statisches System eines strebenlosen Pfettendaches

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Abb. 3.4

Sparrendach ohne Kehlbalken

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Abb. 3.5

Sparrendach mit Kehlbalken

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Abb. 3.6

Sparrendach mit Gittersparren

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Abb. 3.7

Sparrendach mit liegendem Stuhl

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