Technologien für den Bau von Holzhäusern

• Fachwerkhäuser;
• Häuser aus Profilholz (trocken und natürliche Feuchtigkeit);
• Häuser, die von Hand aus einem Baumstamm und einer Lafette gehackt wurden;
• Häuser aus Baumstämmen;
• gehobelte Blockhäuser;
• Leimholzhäuser;
• Stützbalkenhäuser (Fachwerk);
• vertikaler Balken Naturi;
• Häuser aus mehrschichtig verleimten Holzplatten .

Am vielversprechendsten im Massenbau ist der Rahmenhausbau, der eines der flexibelsten Systeme des Holzbaus ist.  Es bietet großartige Möglichkeiten für die Schaffung einer Vielzahl von Architektur- und Planungslösungen, hohe Betriebsqualität und Wartbarkeit.

Frame-Technologie

Holzrahmen der Wände der Rahmenkonstruktion „Fachwerk“

Der Rahmen ist die Grundlage der gesamten Struktur und besteht aus einzelnen Elementen: Bretter, Balken, kombinierte Balken verschiedener Konfigurationen. Dieses räumliche Fertigbauwerk begrenzt das vorgegebene Bauvolumen und nimmt alle auf das Objekt einwirkenden Lasten wahr. Die richtige Auswahl der Teile nach geometrischen Abmessungen, ihre Lage und Verbindung bestimmen die Tragfähigkeit der Wände, die Bedingungen für die Montage der Struktur und das Füllen der Wandstrukturen mit wärmeisolierenden Materialien, gefolgt von der Verkleidung des Rahmens mit Sperrholzverkleidungen, Platten oder  Satztafeln. Rahmenstrukturen haben normalerweise eine untere Verkleidung aus Balken, auf denen Regale mit Brettern installiert sind, die Fenster- und Türöffnungen begrenzen und die die tragende Systemstruktur der gesamten Struktur bilden.  Außenwandständer sind vertikale Elemente, an denen die Innenverkleidung und die Fassadenverkleidung befestigt werden. Sie ruhen auf den unteren Auflageplatten oder dem Umreifungsbalken.  Auf dem Rahmen wird eine Wandverkleidung aus Holzwerkstoffen (Sperrholz, OSB, DSP) oder eine Verkleidung befestigt, der Wandraum wird mit wärmedämmendem Material ausgefüllt, das in den Zellen der Rahmenwand befestigt ist, und auf der anderen Seite mit Sperrholz geschlossen. Trockenbau und andere Verkleidungen. Gestelle werden in der Regel aus Maßholz mit einem Querschnitt von 38 × 89 mm² oder 38 × 140 mm² (amerikanische Bauweise „2 x 4“) hergestellt. Je nach den von der Wand wahrgenommenen Belastungen, Art, Dicke, Abmessungen und Befestigungsbedingungen der Ummantelung kann der Abstand zwischen den Pfosten 300, 400 und 600 mm betragen. Die Breite der Gestelle hängt von der Dicke der Schicht aus wärmeisolierendem Material ab. Die oberen und unteren Umreifungsbalken, an denen die Rahmengestelle befestigt sind, haben den gleichen Querschnitt wie die Gestelle selbst.

Fachwerk Bauten, die klassische Richtung der Rahmentechnik.  Denkmäler der Holzarchitektur.  Dorf Elbron, Deutschland.

Vorteile der Frame-Technologie

• die Möglichkeit des Baus zu jeder Jahreszeit;
• hohe Baukosten (der Bau eines Fachwerkhauses von 150 m² dauert 8 Wochen);
• Während des Bauprozesses sind keine schweren Hebegeräte erforderlich, da die Rahmenteile klein und schwer sind.  Dies ermöglicht es Ihnen, Vegetation und Landschaft auf der Baustelle zu schonen und die Arbeitskosten zu senken;
• hohe Wärmedämmeigenschaften der Konstruktion bei relativ geringer Wandstärke (15-25 cm, je nach Region);
•  die Leichtigkeit der Struktur reduziert die Belastung des Fundaments, was die Kosten erheblich senken kann;
• Stabilität und Unempfindlichkeit gegenüber saisonalen Bewegungen des Fundaments aufgrund von Bodenhebungen;
• Ein Fachwerkhaus hat einen höheren Erdbebenwiderstand als Beton- und Backsteingebäude. Ein solches Haus kann mit einem System starr verbundener Kästen verglichen werden, das nur äußerst schwer zu zerstören ist;
• Leichtigkeit der Endbearbeitung. Die Oberfläche von Wänden, Böden und Decken ist aufgrund der Verwendung von kalibriertem Holz beim Bau des Hauses nahezu ideal. Die Ecken der Fugen sind Wand-Boden und Wand-Decke;
• die Fähigkeit, alle Kommunikationen innerhalb der Wände zu entfernen;
• Gipsfaser, Mineralwolle, Zellulosewolle, die in den meisten Fällen zur Fertigstellung von Fachwerkhäusern und zur Errichtung zusätzlicher Trennwände verwendet werden, wirken als zusätzliche Schalldämmung;
• Mobilität – Änderungen der Gebäudestruktur oder der technischen Systeme während des Bauprozesses verursachen keine ernsthaften Probleme.

Mit der Rahmentechnologie ist es möglich, Holzhäuser über zwei Etagen zu entwerfen und zu bauen.  In Europa, den USA, Japan und den skandinavischen Ländern werden seit langem Mehrfamilienhäuser in Fachwerkbauweise bis zu 7 Stockwerken gebaut.  2006 baute die Renggli AG in Sursee (Schweiz) das erste 6-stöckige Holzhaus.

Die Reihenfolge der Bildung der Rahmenbasis

1. Bestellung und Komplettierung von Rahmenteilen gemäß dem Projekt;
2. Gründungsvorrichtung mit der für das Rahmensystem erforderlichen Vorbereitung;
3. Installation des unteren Umreifungsbalkens entlang des Fundamentsockels mit Abdichtung und Spezialbehandlung sowie Befestigung auf dem Fundament mit Hilfe von Stahldübeln durch Überraschung oder auf andere Weise;
4. Verlegen des „rauen“ Bodens des ersten Stockwerks entlang der Baumstämme mit Bodenbelag unter der Beschichtung von Dampfsperren und Dämmplatten;
5. Installation vertikaler Gestelle und Befestigung am unteren Umreifungsbalken mit Hilfe von Halterungen, Dübeln, speziellen Axiallagern, Platten, Ecken und anderen Mitteln (gleichzeitig werden Fenster- und Türöffnungen installiert);
6. Installation von Diagonalstreben und Verlegung entlang des Umfangs der Struktur des oberen Umreifungsbalkens, um eine räumliche Steifigkeit zwischen den Pfosten zu schaffen;
7. Anordnung von Zwischenbodenbalken und „rauem“ Bodenbelag entlang ihnen;
8. Installation von Rahmenwandelementen im zweiten Stock und im Dachgeschoss des Gebäudes;
9. Der Bau von Rahmengebäuden nach dem „Plattform“ -System;
10. Der Name des Systems definiert die Bauweise, deren wichtigste technische und Installationsphasen wie folgt sind:

• das Objekt wird Etage für Etage errichtet, und jede Etage fungiert als Plattform, die die Basisplattform für die Montage von Wandstrukturen in einer horizontalen Position ist;
•  nach der Vorbereitung werden vorgefertigte Wandrahmen mit Ummantelung entlang der Außenfläche vertikal installiert und entlang des Umfangs der „Plattform“ (Boden) mit den dafür vorgesehenen Mitteln befestigt;
• eine Holzrahmenkonstruktion nach dem „Plattform“ -System ist ein Träger, die Wände des Gebäudes müssen allen Belastungen standhalten, die durch die Betriebsbedingungen der Anlage vorgesehen sind;
• Teile und Fragmente des Rahmens sowie Komponentenmaterialien für Wände und Bodenplatten werden im Werk hergestellt, was eine hohe Genauigkeit und Geschwindigkeit der Installation des Objekts auf der Baustelle gewährleistet;
• Zum Bewegen und Zuführen von Bauteilen (Sparren, Schalungen, Rahmenbalken usw.) werden einfache Hebegeräte verwendet, und Gerüste und Gerüste sind aufgrund der Besonderheiten der Wandmontage (Montage – auf einer Plattform, Anheben – aus dem Gebäude heraus praktisch ausgeschlossen).

Frame-Panel-Technologie

Die Rahmen-Paneel-Technologie für die Herstellung von Holzhäusern zeichnet sich durch teilweise oder vollständige Fabrikbereitschaft der Paneele zur Montage auf einer Baustelle aus.

Teilweise vorgefertigte Paneele gibt es in zwei Arten:

Holzrahmen-Wandpaneele oder TFW-Paneele bestehen aus einem Rahmen und einer Verkleidung (außen oder innen). Diese Paneele zeichnen sich durch niedrige Kosten, die Möglichkeit, interne Kommunikation in den Wänden zu verlegen, die Möglichkeit, eine Heizung zu wählen, das geringe Gewicht der Paneele und das Fehlen der Notwendigkeit, Hebezeuge für die Montage der Paneele einzusetzen, aus. Solche Paneele werden von Herstellern in Standardgrößen hergestellt, die normalerweise eine Breite von 2,5 Metern nicht überschreiten. Die Abmessungen der Paneele sind vereinheitlicht, was Änderungen am Projekt erleichtert. In der Regel produzieren Fabriken eine ganze Reihe verschiedener Paneele, in verschiedenen Breiten, mit verschiedenen Öffnungen für Fenster und Türen oder ohne diese. Diese Eigenschaft dieser Art von Paneelen ermöglicht es Ihnen, ein Haus nach dem Prinzip eines Lego-Konstrukteurs zu entwerfen und zu bauen. Und die Computermodellierung hat den Entwurfsprozess für ein Haus, das aus TFW-Platten besteht, erheblich vereinfacht.

Structural Insulated Panel (SIP) – bestehen aus zwei OSB-Platten und einer wärmeisolierenden Schicht dazwischen (normalerweise expandiertes Polystyrol oder Schaum). SIP-Paneele ermöglichen keine interne Kommunikation innerhalb der Paneele, haben eine schlechte Schalldämmung und sind aufgrund der Emission von Styrol aus der Wärmedämmung weniger umweltfreundlich. Allerdings erfreuen sich Häuser aus SIP-Panels immer größerer Beliebtheit.

Werksfertige Paneele (vorgefertigte Holzwandpaneele oder PTW-Paneele) enthalten Rahmenelemente (Ständer), Verkleidungen (außen und innen) und Dämmung. Diese Art von Paneelen zeichnet sich durch höhere Kosten, ein höheres Gewicht und das Fehlen der Möglichkeit einer versteckten Verlegung der internen Kommunikation aus. Da für die Installation dieser Paneele eine Hebevorrichtung erforderlich ist, produzieren die Fabriken sie so lange wie möglich, um die Anzahl der Paneelverbindungen zwischen ihnen zu reduzieren. Es ist schwierig, solche Paneele zu vereinheitlichen, und Fabriken produzieren individuelle Paneele für jedes der Projekte, wodurch die Möglichkeit, während des Baus Änderungen am Projekt vorzunehmen, vollständig ausgeschlossen wird.

Ummantelungen und solche und andere Arten von Platten können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, von OSB-Platten (OSB) oder zementgebundenen Spanplatten (DSP) bis hin zu traditionellen Holzveredelungsmaterialien (Verkleidung, Blockhaus).

Strukturelle Technologie

Die Entwicklung der Produktion von Holz- und Gipsplatten in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts führte zur Entstehung völlig neuer Designs. Grenzlasten und Festigkeit solcher Konstruktionen werden nicht durch Abstandshalter (Verstrebungen, Diagonalen) wie im Rahmenbau erreicht, sondern durch die Wirkung der Kiste als flaches System in Verbindung mit Gestellen und Umreifungen.

Die Wandplatte ist nicht nur eine Gebäudehülle, sie nimmt alle Krafteinwirkungen anderer Elemente des Gebäudes (Balken und Bodenplatten, Fachwerksysteme und Dächer) auf. Daher haben moderne Paneele einen ausreichend starken und stabilen Rahmen aus Massivholz (Türen, Balken) oder speziellen Balken (Kanal, I-Träger usw.).

Das komplexe Design der Wandpaneele ermöglicht es Ihnen, die gesamte technische Kommunikation im Inneren zu montieren. Die Struktur eines Fachwerkhauses wird für die Montage in einer industriellen Produktionsumgebung vorbereitet, wo alle Teile und Bauelemente gemäß Montagezeichnungen markiert und verpackt und erst dann an den Bauort des Hauses geliefert werden.

Bau von Hauskonstruktionen

Das relativ geringe spezifische Gewicht eines Fachwerkhauses erlaubt die Errichtung auf Leichtbaufundamenten (Schraubpfähle, Bohrpfähle, Flachbandfundamente).  Die Montagezeit für ein einstöckiges Fachwerkhaus mit einer Fläche von 30-70 m² beträgt in der Regel 3-5 Tage.

Ein traditionelles Fachwerkhaus wird etwas länger montiert, da es nicht aus Paneelen, sondern aus Einzelteilen zusammengesetzt wird – Gestellen, Balken, Stürzen, die dann von außen und von innen ummantelt werden.  Endgültige Außen- und Innendekoration, technische Kommunikation, Heizsysteme usw. sind die letzte Phase des Hausbaus.

Die industrielle Produktion von Fachwerkhäusern aus Spezialmaterialien garantiert die hohe Qualität jedes Details, was die Montagequalität von Gebäuden und die Zuverlässigkeit von Verbindungen verbessert.

Eine besondere Verformungsbeständigkeit und Langlebigkeit von Fachwerkhäusern kann durch die Verwendung von Brettschichtholz im Geräterahmen gewährleistet werden.

CLT-Technologie – Bau von Häusern aus laminierten verleimten Platten

Weitere Details finden Sie unter Laminierte Leimholzplatten

Mehrschichtig verleimte Holzplatten – im Westen besser bekannt unter der Abkürzung CLT (engl. Cross-Laminated Timber). CLT ist eine Holzplatte aus Massivholzschichten, die miteinander verleimt sind. Platten werden in der Regel aus Schichten von getrockneten Nadelholzarten hergestellt.

Technologische Komponente und ihr Zweck

Die Technologie bezieht sich auf den Bau von Holzhäusern, Strukturen aus massiven Verbundplatten, die senkrecht zueinander stehen, und kann auch beim Bau von Flachbauten und Hochhäusern eingesetzt werden. Das technische Ergebnis des Einsatzes dieser Technologie besteht darin, die Effizienz des Baus, die Produktivität, die Ökologie, den Vereinheitlichungskoeffizienten der Montagevorgänge sowie die Qualität und Rentabilität des Bauobjekts zu erhöhen. Das angegebene technische Ergebnis wird dadurch erreicht, dass das Verfahren zum Zusammenbau von Holzhäusern die Verwendung von mehrschichtigen Holzplatten aus Nadelholz umfasst, die in Schichten in einem Winkel zu benachbarten Schichten und zur Achse des Blocks verlegt und befestigt werden. Die Blöcke werden mit Stufenverbindungen aneinander befestigt. Fertige Blöcke werden mit Klebstoffen aneinander befestigt. Bei Blöcken werden Ausschnitte für Fenster und Türen vor oder nach dem Einbau nach einem zuvor auf die Seiten des Blocks aufgebrachten metrischen Koordinatenraster oder nach der Punktmarkierung der Fenster- oder Türkonturen auf dem Block hergestellt. Bei Blöcken mit mehr als vier Schichten besteht mindestens eine ihrer inneren Schichten aus wärmeisolierendem Gewebe oder strukturiertem Material.

 Anwendungen

Hoch hinausragende Gebäude

Aufgrund der strukturellen Eigenschaften der laminierten Holzplattentechnologie, die sowohl fertig als auch halbfertig und viel leichter als andere Baumaterialien sein kann, werden laminierte laminierte Holzplatten in vielen Hochhäusern verwendet. Mit 3.852 Kubikmetern CLT ist Dalston Lane am Dalston Square eines der größten BSH-Projekte weltweit. Das Projekt wurde Anfang 2017 abgeschlossen. [2]

Bautechnik aus Leimbindern

Die Technologien für den Bau von Gebäuden aus verleimtem und gewöhnlichem Schnittholz unterscheiden sich erheblich. Normales Holz benötigt natürliche Schwindprozesse, es unterliegt Verformungen und Verformungen. Die zusammengebauten Blockhäuser erfordern mindestens ein Jahr lang – anderthalb Jahre – erhebliche Arbeiten zum Nivellieren der Hauskonstruktionen, Isolieren, wiederholten Verstemmen, Verarbeiten und Veredeln. Schnittholz unterliegt über die gesamte Nutzungsdauer saisonalen Schwankungen. All diese Faktoren erfordern dementsprechend eine besondere Anordnung von Bauwerken, insbesondere von Dachplatten, Fenstern und Türen.  Brettschichtholz Alle Prozesse des Schwindens (Trocknen) und Spannungsabbaus (führt zum Verzug) finden im Werk statt.  

Es unterliegt keiner Verformung und Rissbildung, alle Teile des Gebäudes werden (von verantwortungsbewussten Herstellern) gemäß dem Projekt hergestellt, wobei die Toleranzen in Millimetern berechnet werden.

Technologischer Prozess

Design und Produktion

Eine der Hauptlasten bei der Herstellung von Häusern aus Leimbindern fällt auf die Architektur- und Designabteilung. Alle Wünsche des Kunden werden in einem Ingenieur- und Architekturprojekt ausgearbeitet. Die von den Designern berechneten technischen Parameter des Projekts werden in die Computerprogramme der Produktion eingegeben. Als Ergebnis wird dem Kunden nach dem „Erbauer“-Prinzip ein baufertiger Hausteilesatz geliefert.

Alle Teile der Baukonstruktionen werden auftragsgemäß gekennzeichnet und komplettiert und mit allen erforderlichen Anweisungen und 

Begleitdokumenten an die Einrichtung gesendet.

Stiftung

Die relative Leichtigkeit und hohe Stabilität von Brettschichtholzkonstruktionen ermöglicht den Bau von Gebäuden auf jedem Boden und in allen geologischen Bedingungen und ermöglicht es Ihnen, ein Haus auf einem kostengünstigen, flachen Fundament zu bauen. Die Brettschichtholzkonstruktion lässt leichte Fundamentbewegungen zu, ohne zu reißen und ohne die Festigkeit und Haltbarkeit des Gebäudes zu beeinträchtigen. Ein Haus aus Brettschichtholz braucht keinen massiven Keller. In der Regel empfehlen die Hersteller die Installation eines Streifen- oder Plattenfundaments.

Bau eines Blockhauses (Außen- und Innenwände)

Die Konstruktionsdetails eines Hauses aus Leimbindern haben alle notwendigen Schnitte und Nuten, werden mit hoher Präzision im Werk hergestellt und erfordern keine Änderungen während des Bauprozesses. Tatsächlich kommt das fertige Haus in zerlegter Form auf der Baustelle an, und es bleibt nur noch, es als Designer zusammenzubauen – so die Begleitdokumentation des Bausatzherstellers.  Der Balken wird durch metallene „Dübel“ („Hühner“) zusammengezogen.

Gebäudekonstruktionen aus geklebten Balken erfordern keine zusätzlichen Dichtungen, sehen keine Verwendung von Heizgeräten vor. Die technologischen Qualitäten dieses Baumaterials ermöglichen unter Berücksichtigung aller erforderlichen Produktionsbedingungen den Bau monolithischer Wände, die weder Austrocknen noch Rissen ausgesetzt sind.

Moos (als beste interventionelle Isolierung)

Der zweite Name ist wilde Isolierung. Es hat die besten Eigenschaften im Vergleich zu Werg, Jute, Flachsfaser. Der Hauptvorteil ist seine Umweltfreundlichkeit, es enthält keine Chemikalien, schädliche Giftstoffe, die gesundheitsschädlich sein können. Hervorzuheben ist auch, dass Moos Holz vor Zerstörung schützt. Ein ebenso wichtiger Pluspunkt von Moos ist die allgemeine Verfügbarkeit: Jeder von Ihnen kann selbstständig Moos sammeln und für den Bau seines Holzhauses verwenden. Im Extremfall kann Moos in jedem Baumarkt zu äußerst günstigen Preisen für jedermann erworben werden.

Sparrensystem und Überdachung

Im Hausbaukasten sind in der Regel alle projektgerecht angefertigten Balken und Sparren enthalten. Brettschichtholzsparren sind ein Garant für die Langlebigkeit sowohl des Daches als auch des gesamten Gebäudes. Ein häufiger Fehler von Herstellern ist die Verwendung von Rohplatten (um Geld zu sparen). Dadurch verzieht sich die Struktur, die Dichtheit und Geometrie werden gebrochen. Entlang der installierten Sparren befindet sich eine Dampfsperre, Latten werden montiert, dann Dachmaterial und von innen ein „wärmender Kuchen“.

Behandlung mit Antiseptika und Flammschutzmitteln

Es wird empfohlen, die Oberfläche der Wände in 3 Stufen mit Antiseptika und Flammschutzmitteln zu behandeln. Die erste befindet sich in der Produktion von Leimbindern. Die Wiederaufbereitung erfolgt am besten gleich nach dem Zusammenbau. Nach der Installation des Daches – das dritte Mal.

Einbau von Fenstern und Türen

Die fertige Struktur des Hauses, die in voller Übereinstimmung mit der Konstruktionslösung hergestellt wurde, beinhaltet den Einbau von Fenstern und Türen unmittelbar nach dem Bau des Gebäudes, ohne zusätzliche Zimmermannsarbeiten. Die Architektur, Abmessungen und das Material von Fenstern und Türen werden in der Phase der Projektarbeit berücksichtigt. Sie sollten sich nicht von den Holzarten des Blockhauses unterscheiden, da verschiedene Holzarten unterschiedlich schwinden. Brettschichtholz weist ein leichtes Schwinden von bis zu 1 % auf. Diese Qualität wird auch im Projekt berücksichtigt: Bei der Installation von Fenstern und Türen in Bezug auf den Oberbalken (ein Abstand von 2-3 cm bleibt vorhanden) und die Seiten des Kastens werden sie auf speziellen Gleitführungen montiert.

Technische Kommunikation

Installation und Verkabelung aller notwendigen Kommunikationsmittel – wie: Heizung, Sanitär, Kanalisation, Wasseraufbereitung, Elektro, Lüftung, Klimaanlage, Feuermelder – werden in strikter Übereinstimmung mit dem Projekt durchgeführt. Alle notwendigen Designlösungen werden in der Phase der Herstellung des Baukastens berücksichtigt. Ein Gebäude aus Brettschichtholz bietet die Möglichkeit einer versteckten Verkabelung von Versorgungsleitungen, beispielsweise in Decken, Masten und Balken.

Arbeit beenden

Die Endbearbeitung umfasst Arbeiten an der Einrichtung des Bodens, der Decken, falls erforderlich – Treppen, Fensterbänke, Einbau von Einbaumöbeln. Gebäude aus geklebten Balken benötigen keine zusätzliche äußere und innere „Endbearbeitung“.  Diese Arbeiten werden auf Kundenwunsch ausgeführt. Brettschichtholz wird im Produktionsprozess auf die Oberflächenqualität „Möbel“ verarbeitet, hat eine ebene und glatte Oberfläche.

Baugeschwindigkeit und Kosten

Die Geschwindigkeit der Errichtung eines Gebäudes aus Leimbindern ist vergleichbar mit der Bau- und Inbetriebnahmezeit eines Holzrahmenhauses, vorausgesetzt, dass Teile aus Leimbindern als tragende Konstruktionen des Gebäudes verwendet werden. Der Bau ist unter allen natürlichen Bedingungen möglich, auch bei Außentemperaturen, die allen Klimazonen Spanien entsprechen. Der Begriff für den Bau eines Hauses aus geklebten Balken hängt von der Größe und Komplexität des Objekts ab. Die einfachsten Blockbauten von 50-100 m² können in einem Zeitraum von zwei Wochen montiert werden.

Die endgültigen Kosten des Objekts sind proportional zur Qualität und zum Querschnittsdurchmesser der geklebten Balkenteile, die beim Bau des Hauses verwendet werden. Bei der Produktion von Leimbindern verwenden verantwortungsbewusste Lieferanten nur hochwertige Hölzer. Die Kosten eines Objekts werden auch von der Art des Projekts beeinflusst – einer fertigen Designlösung oder der Ausführung eines individuellen Architektur- und Designauftrags.

Literatur

• Kalugin A. V. Wooden structures. Publishing House of the Association of Construction Universities, 2008.
• Kesik T. D. Timber frame house construction in Canada, 1982. ISBN 0-660-16723-9
• Denisov S.A. Modern wooden houses and baths, 2008 ISBN 978-5-9533-2138-9 , 978-5-9533-3245-

Leichte dünnwandige Stahlkonstruktionen (LSTS, Abkürzung aus dem Englischen) werden als spezielle alternative Form der Rahmenkonstruktion bezeichnet. Die in letzter Zeit zunehmende Popularität dieser Technik ist hauptsächlich auf die Möglichkeit zurückzuführen, die Baukosten von Gebäuden und Bauwerken sowie ihre ökologische Sicherheit zu senken.

Das Aufkommen der LSTS-Technologie

Diese Technologie wurde in den 50er Jahren des 20 Jahrhunderts in Kanada entwickelt. Der Hauptgrund für das Aufkommen dieser Technologie war die Notwendigkeit, eine große Anzahl von Flachhäusern für die Mittelschicht zu bauen, die den klimatischen Bedingungen des Landes entsprechen. Aber der Hauptfaktor für die Entwicklung von LSTS war die Möglichkeit der industriellen Massenproduktion von Stahlprofilen und die Verfügbarkeit des Materials.

Derzeit hat die Technologie keine führende Position auf den Märkten des privaten Flachbaus in Ländern eingenommen, in denen der Bau von Häusern mit Rahmentechnologien vorherrscht (Nordamerika, Skandinavien). In diesen Ländern wird der Großteil des Marktes immer noch von Fachwerkhäusern eingenommen.

Technologische Linie LSTS

Linienzusammensetzung:

• Abwickler aus gewalztem verzinktem Stahl;
• Empfangsgerät;
• Profilbiegemaschine;
• Schere;
• automatisches Kontrollsystem.

Zusammensetzung von LSTS

Thermopaneel-Design: 1) Außenverkleidung, 2) Gipsfaser (2 Schichten), 3) Isolierung, 4) Dampfsperrfolie, 5) Führungsprofile (Thermoprofile), 6) Rack-Profile (Thermoprofile), 7) Jumper aus  ein Profil (thermisches Profil)

Leichte dünnwandige Stahlkonstruktionen bestehen aus verzinkten Profilen oder perforierten Profilen (sog. Thermoprofile): Führungen, Zahnstangen und Stürze.

Zum Verbinden kaltgeformter Profile werden verwendet:

• Bolzen (Durchmesser 5–16 mm),
• selbstschneidende Schrauben,
• selbstbohrende selbstschneidende Schrauben,
• Nieten ziehen,
• Pulverbefestigungsdübel,
• pneumatische Montagedübel,
• Nieten ziehen,
• Pressverbindungen (Rosette)

Verwendung von LSTS

Der Rahmen eines Wohngebäudes von LSTS.

LSTS werden verwendet:

• als Umfassungskonstruktionen im Geschossbau;
•  beim Bau von Zwischengeschossen, Zwischenräumen und Dachgeschossen;
•  beim Bau und Umbau von Dachböden;
• im Flachbau (Cottages, Reihenhäuser, Flachbauten bis 3 Stockwerke);
•  im gewerblichen Bau (Produktionsstätten, Garagen, Lager, landwirtschaftliche Gebäude, Parkplätze, Parkplätze, Geschäfte, Einkaufszentren);
•  beim Bau von Zivilgebäuden (Krankenhäuser, Kirchen, Schulen, Kindergärten usw.).

Vorteile

• Umweltfreundlichkeit.  Bei der Errichtung eines Gebäudes aus LSTS wird die umgebende Landschaft (Bäume, Sträucher, andere Gebäude) nur minimal beeinträchtigt.  Möglichkeit der vollständigen Wiederverwertung des Hauses.
• Baugeschwindigkeit.  Die Frist für die Errichtung eines Gebäudes von LSTS beträgt 2-3 Monate.
• Einfache und einfache Installation.  Der Bau erfordert 3-4 Arbeiter.
• Kein Schrumpfen des Fundaments während Bau und Betrieb.
• Allwetter-Installation.
• Mangel an schwerem Gerät während des Baus.
• Seismischer Widerstand.  Der Bau von Häusern mit LSTS-Technologie hat in Japan und anderen Ländern mit hoher seismischer Aktivität große Popularität erlangt.
• Niedrige Kosten pro Quadratmeter.
• Sehr hohe Wärmespeichereigenschaften.
• Hohe Lebensdauer.

Die meisten dieser Vorteile gelten nicht so sehr für LSTS, sondern für Rahmenstrukturen im Allgemeinen.

Die Rahmenbautechnik LSTS hat unter anderem folgende Vorteile:

• Hochpräzise Montage;
• Hervorragende Leistung der gebauten Anlagen;
• Umfangreiche Möglichkeiten im Bereich der architektonischen Planung.

Merkmale der Methodik des Hausbaus

Niedrige Tiefe oder Pfeilerfundamente sind die beste Bodenart unter dem Haus. LSTS-Bautechnik ist in diesem Fall:

• Alle Elemente sind nach dem Ordnungsbereich der Stiftung angeordnet.
• Führt ein Abdichtungsband oder Säulen durch.
• Das Tragprofil wird mit Ankerbolzen am Beton befestigt.  Auf dem Tragprofil werden nacheinander alle tragenden Wände montiert, laut Beschriftung, hergestellt im Unternehmen.
• Stellen Sie die Innenwände und Trennwände des Rahmens ein.
• Montierte Deckenplatten oder Dachbinder LSTS.  Der erste wird oft nicht verwendet.  In diesem Fall sind die Untergurte des Fachwerks das Fundament unter der Decke.
• Beendet den Bau von Gebäuden auf der Technologie LSTS Installation von Isolierungen und Wandverkleidungen.

Preiswert, Umweltfreundlichkeit, Brandschutz – all diese Vorteile sind sicherlich unterschiedliche LSTS-Bautechnik. Aufgrund der Vielzahl von Vorteilen dieser Technik wird diese Technik in Zukunft sicherlich immer mehr an Popularität gewinnen.

Geschichte

CLT wurde erstmals Anfang der 1990er Jahre in Deutschland und Österreich entwickelt und eingesetzt. Der in Österreich geborene Forscher Gerhard Schickhofer präsentierte 1994 seine Doktorarbeit über CLT. Österreich veröffentlichte 2002 die ersten nationalen CLT-Richtlinien, die auf Schickhofers umfangreicher Forschung basieren. Diesen nationalen Richtlinien „Holzmassivbauweise“ wird zugeschrieben, einen Weg für die Akzeptanz von Ingenieurbauteilen im Geschossbau geebnet zu haben. Gerhard Schickhofer wurde für seine wegweisenden Beiträge auf dem Gebiet der BSP-Forschung mit dem Marcus-Wallenberg-Preis 2019 ausgezeichnet.

In den 2000er Jahren wurde CLT in Europa viel breiter eingesetzt und in verschiedenen Gebäudesystemen wie Einfamilienhäusern und mehrstöckigen Häusern verwendet.  Als Altholz schwieriger zu beschaffen wurde, kamen CLT und andere Holzwerkstoffprodukte auf den Markt.

Herstellung

Die Herstellung von Brettsperrholz kann in neun Schritte unterteilt werden: Primäre Schnittholzauswahl, Schnittholzgruppierung, Schnittholzhobelung, Schnittholzzuschnitt, Klebstoffauftrag, Plattenauflegung, Montagepressen, Qualitätskontrolle und schließlich Vermarktung und Versand.

Die primäre Schnittholzauswahl besteht aus zwei bis drei Teilen, einer Prüfung des Feuchtigkeitsgehalts, einer visuellen Sortierung und manchmal, je nach Anwendung, einer strukturellen Prüfung. Abhängig von den Ergebnissen dieser Auswahl wird das für CLT geeignete Holz verwendet, um entweder CLT in Konstruktionsqualität oder CLT in Aussehensqualität zu erstellen. Holz, das in keine der beiden Kategorien passt, kann für andere Produkte wie Sperrholz oder Brettschichtholz verwendet werden.

Der Gruppierungsschritt stellt sicher, dass das Holz verschiedener Kategorien zusammen gruppiert wird. Für CLT in Bauqualität wird das Holz mit besseren strukturellen Eigenschaften in den Innenschichten der CLT-Platte verwendet, während die beiden äußersten Schichten von höheren ästhetischen Qualitäten sind. Bei CLT mit ästhetischer Qualität weisen alle Schichten eine höhere visuelle Qualität auf.

Der Planungsschritt verbessert die Oberflächen des Holzes. Der Zweck hiervon besteht darin, die Leistung des Klebstoffs zwischen den Schichten zu verbessern.  Ungefähr 2,5 mm werden von der Ober- und Unterseite und 3,8 mm von den Seiten abgeschnitten, um eine ebene Oberfläche zu gewährleisten. Es gibt einige Fälle, in denen nur die Ober- und Unterseite behandelt werden; dies ist typischerweise der Fall, wenn die Seiten nicht mit einem anderen Stoff verklebt werden müssen. Es ist möglich, dass dieser Schritt den Gesamtfeuchtigkeitsgehalt des Holzes verändert, dies geschieht jedoch selten.

Das Holz wird dann je nach Anwendung und spezifischen Kundenbedürfnissen auf eine bestimmte Länge geschnitten.

Der Klebstoff wird dann typischerweise durch eine Maschine auf das Holz aufgetragen. Der Klebstoffauftrag muss luftdicht erfolgen, um sicherzustellen, dass keine Löcher oder Luftspalte im Klebstoff vorhanden sind, und der Klebstoff muss mit einer konstanten Rate aufgetragen werden.

Ein Plattenaufbau wird durchgeführt, um die einzelnen Holzschichten zusammenzukleben. Gemäß Abschnitt 8.3.1 des Leistungsstandards ANSI/AP PRG 320 müssen mindestens 80 % der Oberfläche zwischen den Schichten miteinander verbunden sein.

Das Montagepressen schließt den Klebevorgang vollständig ab. Es gibt zwei Haupttypen von Pressverfahren, Vakuumpressen und hydraulisches Pressen.  Beim Vakuumpressen kann mehr als eine CLT-Platte gleichzeitig gepresst werden, was den Prozess zeit- und energieeffizienter macht. Ein weiterer Vorteil des Vakuumpressens besteht darin, dass es aufgrund der Art und Weise, wie der Druck über die gesamte Struktur verteilt wird, Druck auf gebogene CLT-Platten ausüben kann. Vorteile beim hydraulischen Pressen sind höhere Drücke und der Druck, der auf jede Kante ausgeübt wird, kann festgelegt werden.

Anschließend erfolgt eine Qualitätskontrolle der BSP-Platten. Typischerweise wird eine Schleifmaschine verwendet, um eine bessere Oberfläche zu erzeugen.  Die CLT-Platten werden außerdem passend zu ihrem spezifischen Design zugeschnitten. Wenn die Platten verbunden werden müssen, um längere Strukturen zu bilden, werden häufig Fingerverbindungen verwendet.

Klebstoffe

Klebstoffe umfassen Melamin-Harnstoff-Formaldehyd (MUF), obwohl es auch formaldehydfreie Klebstoffe gibt. Polyurethan und Phenol-Formaldehyd-Harz (PRF) sind Optionen.

Vorteile

CLT hat einige Vorteile als Baumaterial, darunter:

Designflexibilität – CLT hat viele Anwendungen. Es kann in Wänden, Dächern oder Decken verwendet werden. Die Dicke der Paneele kann leicht erhöht werden, indem weitere Schichten hinzugefügt werden, und die Länge der Paneele kann erhöht werden, indem die Paneele miteinander verbunden werden.

Umweltfreundlich – CLT ist ein erneuerbares, grünes und nachhaltiges Material, da es aus Holz besteht. Es kann Kohlenstoff binden, aber Unterschiede in der Waldbewirtschaftung führen zu Schwankungen in der Menge des gebundenen Kohlenstoffs.

Vorfertigung – Böden oder Wände aus CLT können vollständig hergestellt werden, bevor sie die Baustelle erreichen, was die Vorlaufzeiten verkürzt und möglicherweise die Gesamtbaukosten senken könnte.

Wärmedämmung – Da es aus mehreren Holzschichten besteht, kann die Wärmedämmung von CLT je nach Dicke der Platte hoch sein.

CLT ist ein relativ leichtes Baumaterial – Fundamente müssen nicht so groß sein und die vor Ort erforderlichen Maschinen sind kleiner als diejenigen, die zum Heben schwererer Baumaterialien benötigt werden. Diese Aspekte bieten auch die zusätzliche Kapazität, CLT-Gebäude an Standorten zu errichten, die ansonsten möglicherweise nicht in der Lage wären, schwerere Projekte zu unterstützen, und erleichtern das Auffüllen von Projekten, bei denen die Bauarbeiten aufgrund der bereits vorhandenen Gebäude in der Umgebung besonders eng oder schwer zugänglich sind.

Nachteile

CLT hat auch einige Nachteile, darunter:

Höhere Produktionskosten – Als relativ neues Material wird CLT nicht an vielen Standorten hergestellt. Außerdem erfordert die Herstellung von CLT-Platten im Vergleich zu normalen Ständerwänden eine beträchtliche Menge an Holz und anderen Materialien.

Begrenzte Erfolgsbilanz – CLT ist ein relativ neues Material, daher wurde es nicht in vielen Bauprojekten verwendet. Es wurde eine beträchtliche Menge an technischer Forschung zu CLT durchgeführt, aber es braucht Zeit, um neue Praktiken und Ergebnisse in die Bauindustrie zu integrieren, da die Bauindustrie eine pfadabhängige Kultur hat, die sich weigert, von etablierten Praktiken abzuweichen.

Akustische Leistung – Um eine akzeptable akustische Leistung zu erreichen, müssen mehr CLT-Platten verwendet werden. Laut CLT-Handbuch erfüllen zwei CLT-Platten mit mineralischen Zwischenlagen die internationale Bauanforderung für den Schallschutz in Wänden.

Entflammbarkeit – Obwohl Holz von Vorteil ist, wenn es in dicken Balken verwendet wird, ist es im Gegensatz zu anderen Baumaterialien wie Stahl immer noch von Natur aus entflammbar. Im Gegensatz zu Holz, das mit einer vorhersehbaren Geschwindigkeit brennt, bevor es an Steifigkeit verliert, kann freiliegender Stahl seine Tragfähigkeit zuerst verlieren, wenn er großer Hitze ausgesetzt wird.

Referenzen: https://en.wikipedia.org/wiki/Cross-laminated_timber

Holzkuppeln haben ein Loch in der Breite einer Strebe gebohrt. Ein Edelstahlband verriegelt das Loch der Strebe an einem Stahlrohr. Mit dieser Methode können die Streben exakt auf die benötigte Länge gekürzt werden. Dann werden Dreiecke aus äußerem Sperrholz an die Streben genagelt. Die Kuppel ist von unten nach oben mit mehreren getackerten Schichten Teerpappe umwickelt, um Wasser abzuleiten, und mit Schindeln abgeschlossen.  Diese Art von Kuppel wird oft als Naben-und-Streben-Kuppel bezeichnet, da Stahlnaben verwendet werden, um die Streben zusammenzubinden.

Getäfelte Kuppeln bestehen aus separat gerahmten Hölzern, die mit Sperrholz bedeckt sind. Die drei Elemente, aus denen der dreieckige Rahmen besteht, sind häufig in zusammengesetzten Winkeln geschnitten, um eine flache Anpassung der verschiedenen Dreiecke zu ermöglichen. Löcher werden an präzisen Stellen durch die Elemente gebohrt und Stahlbolzen verbinden dann die Dreiecke, um die Kuppel zu bilden. Diese Elemente sind oft 2x4s oder 2x6s, wodurch mehr Isolierung in das Dreieck passt. Die Paneeltechnik ermöglicht es dem Bauherrn, die Sperrholzhaut an den Dreiecken anzubringen, während er sicher auf dem Boden oder in einer gemütlichen Werkstatt außerhalb des Wetters arbeitet.  Dieses Verfahren erfordert keine teuren Stahlnaben.

Temporäre Gewächshauskuppeln „Magidomes“ können konstruiert werden, indem Plastikfolien auf eine Kuppel aus gewöhnlichem Bauholz geheftet werden. Das Ergebnis ist warm, von Hand beweglich und erschwinglich.  Es sollte am Boden verankert werden, um zu verhindern, dass es vom Wind bewegt wird.

Stahlrahmen können leicht aus elektrischen Leitungen konstruiert werden. Man flacht das Ende einer Strebe ab und bohrt Schraubenlöcher in der benötigten Länge. Ein einzelner Bolzen sichert einen Scheitel von Streben. Die Muttern sind normalerweise mit entfernbarem Sicherungsmittel gesetzt, oder wenn die Kuppel tragbar ist, haben sie eine Kronenmutter mit einem Splint. Dies ist die Standardmethode zum Bau von Kuppeln für Klettergerüste.

Kuppeln können auch mit einem leichten Aluminiumrahmen konstruiert werden, der entweder verschraubt oder verschweißt oder mit einer flexibleren Knotenpunkt-/Nabenverbindung verbunden werden kann. Diese Kuppeln sind normalerweise mit Glas verkleidet, das mit einer PVC-Abdeckung gehalten wird, die mit Silikon abgedichtet werden kann, um sie wasserdicht zu machen.  Bei einigen Konstruktionen können Doppelverglasungen oder isolierte Paneele im Rahmen befestigt werden.

Beton- und Schaumkunststoffkuppeln beginnen im Allgemeinen mit einer Stahlrahmenkuppel, die zur Verstärkung mit Hühnerdraht und Drahtgitter umwickelt ist. Der Hühnerdraht und das Sieb werden mit Kabelbindern am Rahmen befestigt. Dann wird eine Materialschicht auf den Rahmen gesprüht oder gegossen. Tests sollten mit kleinen Quadraten durchgeführt werden, um die richtige Konsistenz von Beton oder Kunststoff zu erreichen. In der Regel sind mehrere Anstriche innen und außen erforderlich. Der letzte Schritt besteht darin, Beton- oder Polyesterkuppeln mit einer dünnen Schicht einer Epoxidverbindung zu tränken, um Wasser abzuleiten.

Einige Betonkuppeln wurden aus vorgefertigten, vorgespannten, stahlverstärkten Betonplatten gebaut, die an Ort und Stelle verschraubt werden können. Die Schrauben befinden sich in erhöhten Behältern, die mit kleinen Betonkappen bedeckt sind, um Wasser abzuleiten. Die Dreiecke überlappen sich, um Wasser abzuleiten. Die Dreiecke bei dieser Methode können in Sandmustern mit Holzmustern geformt werden, aber die Betondreiecke sind normalerweise so schwer, dass sie mit einem Kran platziert werden müssen. Diese Konstruktion eignet sich gut für Kuppeln, da sich an keiner Stelle Wasser auf dem Beton sammeln und durchdringen kann. Die Metallbefestigungen, Gelenke und internen Stahlrahmen bleiben trocken und verhindern Frost- und Korrosionsschäden. Der Beton widersteht Sonne und Witterung. Über den Fugen muss eine Art interner Anschluss oder Verstemmung angebracht werden, um Zugluft zu vermeiden. Der Cinerama Dome von 1963 wurde aus vorgefertigten Sechsecken und Fünfecken aus Beton gebaut.

Mit sehr großen, mobilen „3D-Druckern“, auch additive Fertigungsmaschinen genannt, können Kuppeln heute mit hoher Geschwindigkeit gedruckt werden. Das als Filament verwendete Material ist häufig eine Form von luftinjiziertem Beton oder geschlossenzelligem Kunststoffschaum.

Angesichts der komplizierten Geometrie der geodätischen Kuppel verlassen sich Kuppelbauer auf Tabellen mit Strebenlängen oder „Sehnenfaktoren“. In Geodesic Math and How to Use It schreibt Hugh Kenner: „Tabellen mit Akkordfaktoren, die die wesentlichen Konstruktionsinformationen für sphärische Systeme enthalten, wurden viele Jahre lang wie militärische Geheimnisse gehütet.