Holzbau heute – robust und dauerhaft

Den bewährten Prinzipien der Tradition können auch Neubauten folgen – wie hier bei der Siedlung ‹Neugrüen› in Melligen AG (2012–2014, Architektur: Dietrich Schwarz, Zürich, Ingenieur Holzbau: Josef Kolb AG, Romanshorn).
Bild Hanspeter Fäh, Thalwil

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Die beiden Tagungsleiter Andrea Bernasconi von der heig-vd in Yverdon-les-Bains und Andreas Müller von der Berner Fachhochschule für Architektur, Holz und Bau führten durch die Tagung, an der 180 Vertreter aus Forschung und Praxis teilnahmen. Die Themenblöcke Grundlagen für robuste Holzbauten, Fassaden und Flachdächer, konstruktive Überlegungen und Auswirkung der Holzfeuchte sowie ästhetische Fragen strukturierten den Anlass. Die Grundthematik ‹Holzschutz› war durch Querverweise mit dem modernen und urbanen Holzbau verknüpft.

Grundlagen für den baulichen Holzschutz

Konsequenter baulicher Witterungsschutz und Bauteile, die durch die Wahl geeigneter Materialien und deren Schichtenfolge ein vorzügliches Austrocknungsvermögen aufweisen, das sind gemäss Andreas Müller (BFH-AHB, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur, Biel) die wesentlichen Merkmale robuster und dauerhafter Holzbauten. Aus bauphysikalischer und baukonstruktiver Sicht ist eine robuste Konstruktion luftdicht, hat ein gutes Austrocknungsvermögen, ist wärmebrückenfrei und generell wenig fehleranfällig. In der Regel sind dies im Holzbau konsequent diffusionsoffene Aufbauten. Die Holzfeuchte ist unter 20% zu halten. Andernfalls steige das Risiko für einen Befall durch holzzerstörende Pilze deutlich, betonte Müller. Der bauliche Holzschutz mit seinen bekannten und bewährten Regeln hat dabei Vorrang.

Architekt Peter Sandri (Schaffhausen) erläuterte umfassend die Fassade als wesentlichen Teil der Gebäudehülle: kompakte, vorgehängte, doppelte, hinterlüftete und begrünte Fassaden, Element- und Glasfassaden, Medienfassaden. Gemäss Sandri werden technische Neuerungen und Aspekte wie etwa Energiegewinnung, medialer Austausch, Interaktion an Fassaden sowie erhöhte Anforderungen an Wärmedämmung und vernetze Haustechnik künftig neue und innovative Materialien erfordern.

Holzbautechnische Überlegungen zu Bekleidungen von Aussenwänden waren das Thema von Hanspeter Kolb (BFH-AHB, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur, Biel). Auch er plädierte für konstruktive Massnahmen und zeigte eindrücklich auf, wie sehr diese auch von den Ausmassen der Bauvolumen beeinflusst sind. Dazu kommen die Ansprüche an den Brandschutz. Heute ist der Einsatz von Holz in der Fassade unter gewissen Umständen bis zu acht Geschossen, und damit bis zur Hochhausgrenze, möglich. Solche stark exponierte Holzfassaden bedingen Konstruktionen, die das Wasser ungehindert ablaufen lassen.

Chemisch basierter Schutz und Oberflächenbehandlung – Lasuren und deckende Anstriche – tragen dazu bei, die Wasser- und Feuchteaufnahme an der Holzoberfläche zu verzögern. Zudem ist die Materialwahl – Massivholz oder Holzwerkstoffplatten – wesentlich. Architektonische Konzepte und Details der Konstruktion sichern den wirksamen Holzschutz. Hinterlüftete und belüftete Holzfassaden sind in der Mehrzahl der Fälle empfehlenswert. Und um Pflege und Unterhalt kommt eine Holzfassade, so wie jede Fassadenkonstruktion, nicht herum.

Kompakte oder hinterlüftete Fassaden?

Auch Richard Jussel (Blumer-Lehmann AG, Gossau) plädierte aufgrund langjähriger Erfahrung für hinterlüftete Fassadenkonstruktionen. Dazu kommt die korrekte Detailausbildung an heiklen Stellen – bei Dachanschlüssen, Sockeln und Fassadendurchbrüchen für Fenster oder Türen. Seine Empfehlung an die Holzbauer: Bauherren und Investoren soll klar gemacht werden, dass Fassaden Unterhalt brauchen. Im Idealfall wird die Holzbaufirma mit den langfristig angelegten Unterhaltsarbeiten und der regelmässigen Inspektion der Fassaden betraut.

Es gibt Fälle, die eine Kompaktfassade nahelegen. Speziell im gewerblichen Holzbau nehmen Wärmedämmverbundsysteme auf Holzfaserdämmplatten zu, wie Sylvia Polleres (Holzforschung Austria, Wien) darlegte. Und auch Produzenten von Holzhäusern setzen für die mit ökologischen Argumenten positionierten Produktlinien vermehrt auf Holzfaserdämmplatten. Holzingenieur Niklaus Wirz (Pirmin Jung Ingenieure AG, Rain) argumentierte mit der klaren äusseren Erscheinung von Kompaktfassaden.

Dies dürfe jedoch nicht über die komplexen Zusammenhänge beim Planen und Ausführen solcher Systeme hinwegtäuschen. Wirz erläuterte detailliert die konstruktive Durchbildung und ihre Einwirkungen insbesondere auch auf Erscheinungsbild und Dauerhaftigkeit. Kompaktfassaden sieht Wirz als Gemeinschaftswerk von der Planung bis hin zur korrekten Ausführung. Dämmstoffe und Putzsysteme seien aufeinander abzustimmen. Nur so seien Systemgarantien möglich, die sich auf das Gesamtprodukt der Kompaktfassade bezögen.

Flachdächer langfristig sicher konstruieren 

Eindringendes Wasser und Feuchte sind für jede Baukonstruktion verheerend, insbesondere aber für Holzbauten. Korrekt gebaute, dichte Dächer sind ein Must. Ingenieur Markus Zumoberhaus (Martinelli  Menti AG, Luzern) referierte im Zusammenhang mit den heute beliebten Flachdächern zu den hygrothermischen Reserven, die der Sicherheit dienen. Hygrothermische Bemessungen von Holzbauteilen tragen dazu bei, die Funktionstauglichkeit eines vorgesehenen Konstruktionsaufbaus langfristig zu sichern.

Dabei sind genügende Sicherheitsreserven notwendig. Zu berücksichtigen sind Klimadaten (innen und aussen) sowie Randbedingungen wie etwa Verschattungen. Bauliche Massnahmen dienen einer besseren Fehlertoleranz (feuchtespeichernde Bauteilschichten, Sekundärabdichtungen und Überdämmungen). Gängige Feuchtigkeitsgrenzwerte (Holzbauteile 20%, Holzwerkstoffe 18%) sind einzuhalten.

Die Bedeutung einer richtig funktionierenden und korrekt eingebauten Dampfbremse erläuterte Jörg Wollnow (Siga Cover AG, Ruswil). Er konzentrierte seine Aussagen auf das Produkt Siga-Majrex. Das Feuchteverhalten und Rücktrocknungspotential von hölzernen Flachdächern mit Fotovoltaik-Elementen erläuterte Julia Bachinger (Holzforschung Austria, Wien). Auf den meisten Dächern sei von zumindest kleinflächigen Beschattungen auszugehen. Dies sei allerdings unbedenklich. Hingegen seien eine langfristig wasserdicht ausgebildete Dachhaut und die regelmässige Wartung des Dachs wesentlich.

Unabdingbar, so Bachinger, sei die sorgfältige Koordination des Bauablaufs mit andern Gewerken. Dies betreffe auch Dachdurchdringungen für WC-Strangentlüftung, Blitzableiter, Lüftungs- und Klimaanlagen usw. Anzustreben sei auch ein Mindestgefälle (3%), und als wesentlich bezeichnete Bachinger die jährliche Wartung und Reinigung. Für korrekte Lösungen bei Bauanschlüssen, Abdichtungen und Übergängen plädierte abschliessend Josef Knill (Fensterinform GmbH, Siegershausen).

Eine wirksame Qualitätssicherung von Flachdächern erspart Ärger und Kosten. Eine neuartige Methode unter der Bezeichnung ‹Sensor Leak Detection› (SLD) stellten Roger Müller und Otmar Petschnig (KOPA Bauservices, Laufenburg) vor. SLD ermöglicht die zerstörungsfreie und zuverlässige Prüfung von Flachdach-Abdichtungen auf einfache Art. Dasselbe gilt für Holzfassaden.

Konstruktion, Holzfeuchte und Qualitätssicherung

Holz reagiert auf Feuchtigkeit, eine Tatsache, die Planung, Realisierung und Instandhaltung von Holztragwerken beeinflusst. Hohe und auch schwankende Holzfeuchten sind zu vermeiden. Philipp Dietsch (Technische Universität München) erläuterte entsprechende Forschungen in Bezug auf je nach Nutzung beheizte oder ungeheizte Hallenbauten mit Holztragwerken. Das Klima in Eis- und Schwimmhallen, Verkauf und Produktion erweise sich als recht stabil, in landwirtschaftlichen Hallen und Lagern hingegen seien vermehrt Schwankungen zu verzeichnen. Planer und Ausführende sollten sich bewusst sein, dass sowohl die Einflüsse aus der Umgebung als auch die Nutzung die Räume und ihr Klima – damit auch das Holztragwerk – beeinflussten.

Wie für moderne Tragquerschnitte die Holzfeuchte smart zu kalkulieren ist, legte Bettina Franke (BFH-AHB, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur, Biel) dar. Für die Bemessung sei es wichtig, bereits in der Planungsphase die sich im Laufe der Zeit einstellende Holzfeuchte im Tragquerschnitt sicherzustellen. Messungen an acht unterschiedlichen Brückentragwerken aus Holz wurden mit planerischen Vorgaben verglichen.  Dabei zeigte sich, dass die sich aus dem Standort ergebenden lokalen Einflüsse nicht vernachlässigbar sind. Franke stellte fest, dass es für die Praxis nützlich wäre, Empfehlungen in Bezug auf die Gebäudekategorie zu geben. Erste systematische Untersuchungen von Klimadaten zeigten zudem, dass die Ausgleichsfeuchte in der Schweiz sehr homogen verteilt sei, doch fehlten hier noch die Daten zu den Windverhältnissen.

Anschlüsse von Holzkonstruktionen an Sockel und Fundamente sind technische Schnittstellen, die bezüglich Feuchte nicht problemfrei sind. Oberste Prämisse ist dabei: das Holz immer trocken halten. Sylvia Polleres (Holzforschung Austria, Wien) erläuterte die Anforderungen und ihre Auswirkungen aus der Praxis auf die baulichen Details. Die verlangte Sockelhöhe ist in der Schweiz mit 12 cm festgelegt, in Deutschland und Österreich mit 15 cm. Das steht teils im Widerspruch zu bestimmten Nutzungen, so etwa barrierenfreien Übergängen zwischen Innenraum und Terrasse. Pollerers betonte, dass aber nach wie vor der wirkungsvollste Witterungsschutz durch entsprechende Dachüberstände und Vordächer zu erreichen sei, was speziell auch bei Aufstockungen mit Holz zutreffe.

Der Spezialist für Farben und Lacke Karoly Donders (Böhme AG, Liebefeld) zeigte auf, was für Ästhetik und Performance beim Bauen mit Holzwerkstoffen zählt. Er schilderte Abbaumechanismen, Alterung von Holz am Bau und die mannigfachen Holzoberflächen sowie gängige Systeme für Beschichtungen. Auch Donders plädierte für konstruktiven Holzschutz und mahnte die unerlässlichen Unterhaltspflichten an.

Die Lignum hat ein Gütezeichen geschaffen, das Fassadenschalung und Oberflächenbehandlung auszeichnet. Vorgestellt wurde es durch Daniel Ingold (Direktor Cedotec – Lignum Office romand, Le Mont-sur-Lausanne). Zum Thema Holzfassaden stellt die Lignum zudem demnächst eine Website mit Systemkonfigurator auf der Basis des Gütezeichens, Referenzbauten und technischen Informationen bereit.

Werte schaffen und erhalten

Die Eigenschaften von Holz lassen sich durch Modifizierung gezielt beeinflussen. Thomas Volkmer (BFH-AHB, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur, Biel) erläuterte die bestehenden beiden Verfahren, die derzeit breit angewendet werden. Es sind dies die Thermobehandlung und die Acetylierung von Holz. Weitere Verfahren werden derzeit im Labormassstab getestet. Volkmer stellte zwei Projekte vor, welche die Bewitterungsstabilität verbessern und das Brandverhalten beeinflussen. Beim ersten Verfahren wird die Oberfläche von Holz gezielt delignifiziert und anschliessend mechanisch stabilisiert, um einen zellulosebasierten UV-Schutz aufzubauen. Mineralisiertes Holz beeinflusst das Brandverhalten: reduzierte Entflammbarkeit, vermindertes Nachbrennen und reduzierte Rauchentwicklung sind die Folge. Die Arbeiten sind noch im Gange.

Spezialbauwerke wie Türme und Brücken aus Holz sind extrem der Witterung ausgesetzt. Planung, Ausführung, Überprüfung und Überwachung bei der Produktion lassen keinen Spielraum für Kompromisse zu. Darüber referierte Andrea Bernasconi (heig-vd, HES-SO, Yverdon-les-Bains). Die entsprechenden Grundlagen und das Know-how sind vorhanden, es gelte vor allem, dies korrekt umzusetzen.

Werte schaffen und erhalten – das ist das Credo von Max Renggli (Renggli AG, Sursee). Anhand einer imponierenden Liste von Baubeispielen zeigte er, was darunter zu verstehen ist. Vorfertigung erhalte zunehmend grosse Bedeutung, und der Holzbau habe in diesem Bereich einen klaren Vorsprung. Renggli zeigte sich überzeugt, dass bei jenen Bauprojekten, die von Beginn weg in Holz konzipiert und geplant würden, die positiven Materialeigenschaften voll auszuschöpfen seien und der Holzbau so auch wirtschaftlich vollkommen konkurrenzfähig werde. 

Grundlegende Materialforschung für den Holzbau

Zum Abschluss informierte Ingo Burgert (ETH Zürich, Institut für Baustoffe IfB), wie die Zuverlässigkeit von Holz als Baustoff zu erhöhen und die mechanischen Eigenschaften von Holzfaserwerkstoffen zu verbessern sind. Es geht darum, die Holzzellwände so zu verändern, dass sie weniger Wasser aufnehmen können. Das so behandelte Holz quelle und schwinde weniger und sei auch dauerhafter.

Im Bereich holzfaserbasierte Werkstoffe soll eine Kombination von Holzfasern und Kohlenstofffasern zu Verbundmaterialien mit hoher Steifigkeit und einem gutmütigeren Bruchverhalten führen. Die Veränderungen von Zellwand und Faseroberflächen sind dabei auf der Nano- und Mikroskala zu modellieren, um so die entscheidenden Parameter für die Eigenschaftsprofile zu bestimmen und einzelne Prozessschritte optimieren zu können.

Die in diesem Projekt im Rahmen des Nationalen Forschungsprojekts NFP66 ‹Ressource Holz› gewonnenen Erkenntnisse könnten es ermöglichen, Holz und Holzfaserwerkstoffe zuverlässiger zu machen und deren Einsatzmöglichkeiten im Bauwesen zu erweitern. Auf diese Weise könnte Holz als nachwachsende Ressource insgesamt eine höhere wirtschaftliche Bedeutung erhalten.

Link www.s-win.ch