balloon frame .. geä.: holzbausysteme

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da die frage "was ist balloon frame" immer wieder auftaucht (ich bin wohl nicht ganz unschuldig), versuch ich hier eine kurze beschreibung.



definition verschiedener holzbauweisen
(www.lignum.ch - der direktlink funktioniert anscheinend nicht, aufrufen über das menü "Service - Beratung - Holzbau A-Z - Holzbau". falls das nicht funktioniert: die einzelne webseite mit einigen grafiken kann ich zur verfügung stellen)


Ständerbau

In den USA ab 1850 entwickelt als "Balloon-Frame" und "Platform-Frame". Platform-Frame ist heute in den USA die häufigste Baumethode für ein- und zweigeschossige Bauten. In Deutschland entstanden ab 1930 die ersten Bauten in Europa nach amerikanischem Platform-Frame-Vorbild, bekannt auch unter dem Namen "Gerippebau".

Merkmale des Ständerbaues:

Gestaltungsfreiheit
Mehrgeschossige Bauweise möglich
Gebäudeaussteifung durch äussere Beplankung
Konstruktion beidseitig verkleidet
Durchgehende Stützen
Schlanke hohe Querschnitte
Enger Stützenabstand
Geringes Setzmass

Beim "Balloon-Frame" laufen die Wandrippen über zwei oder mehr Geschosse durch. Den unteren und den oberen Abschluss bilden horizontale Bretter (Schwellen und Pfetten). Die Deckenträger liegen auf einer stehenden Stegbohle , die in Ausklinkungen der Wandpfosten eingelassen ist.

Das besondere Merkmal des "Platform-Frame" ist der geschossweise Abbund. Die Plattform kann während des Aufbauens als Arbeitsbühne und Herstellungsplatz benutzt werden. Das Bausystem bietet die Möglichkeit des Standardisierung sowie der Vorfabrikation und ermöglicht den Einsatz genormter Bauteile. In Konstruktion und Gestaltung sehr flexibel.

Der bedeutendste Unterschied zwischen Ständer- und Fachwerkbau besteht in der Art der Aussteifung. Beim Ständerbau erhält die Tragkonstruktion durch die aussen aufgebrachte Massivholzschalung oder durch Holzwerkstoffplatten ihre Stabilität. Die senkrechten Traghölzer laufen über die ganze Gebäudehöhe durch. Die Verbindungen werden durch Kontaktstösse des Holzes auf Druck, durch Nagelung, durch Aus- und -Überplattungen und teilweise durch Zapfenverbindungen ausgeführt.


Rahmenbau

Gehört in die Kategorie der Ständerbauten, ursprünglich als "Platform-Frame"-System in den USA entwickelt. Der Vorteil des Systems liegt in der einfachen Holzbeschaffung

Merkmale des Holzrahmenbaues:

Gestaltungsfreiheit
Einfache Bauweise
Sich wiederholende Details
Traggerippe aus kleinformatigen, standardisierten Querschnitten
Gebäudeaussteifung durch äussere Beplankung
Stockwerkweiser Aufbau
Holzverbindungen mit Kontaktstössen und durch Nagelung.
Rastermass 400-700 mm
Konstruktion beidseitig verkleidet
Kostengünstige Baumethode
Kurze Bauzeit
Möglichkeiten für Eigenleistungen

Die Tragkonstruktion wird durch ein stabförmiges Traggerippe aus Kanthölzern und einer äusseren, das Traggerippe stabilisierenden Beplankung gebildet. Das stabförmige Traggerippe führt die senkrechten Lasten aus Dach und Geschossdecken ab. Die Beplankung aus Massivholz oder Holzwerkstoffplatten übernimmt die Horizontallasten, welche aus Wind- und Stabilisierungskräften entstehen.


Skelettbau

Der Skelettbau entstand durch Modifikation des Fachwerkbaues. Die ersten Ansätze dieser Bauweise sind in Skandinavien zu beobachten. Die Primärkonstruktion wird in grossen Rasterabständen angeordnet. Aussen- und Innenwände können so in beliebiger Anordnung und Ausführung zwischen die Tragkonstruktion eingesetzt werden. Es ergibt sich ein klare Aufgabentrennung zwischen tragender Konstruktion und raumabschliessenden Wänden.

Die Merkmale des Skelettbaues:

Grosse Gestaltungsfreiheit
Tragskelett und raumabschliessende Wände voneinander unabhängig
Grundrissgestaltung variabel
Masseinteilung erfolgt nach Raster und Modul
Ingenieurmässiger Holzhausbau
Brettschichtholz für tragende Bauteile vorherrschend
Verbindungen meist mit Stahlteilen
Vorfertigung der Wandelemente möglich
Der moderne Ingenieurholzbau ermöglicht mit seinen ausgereiften Produkten, wie Brettschichtholz und hochbelastbaren Verbindungsmitteln, imposante und dennoch äusserst filigrane Holzskelette.


Tafelbau

Entstanden gleichermassen für den Stahl-, den Stahlbeton- und den Holzbau zur Zeit der Industrialisierung in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Die Verlagerung des Herstellungsprozesses von der Baustelle in die witterungsunabhängige Werkstatt führte zu einer hochentwickelten Fertigbauweise. In der Werkstatt kann präziser gearbeitet werden als auf der Baustelle.

Holztafelelemente werden als tragende und nichttragende Innen- und Aussenwandtafeln sowie als Decken- und Dachelemente verwendet. Die Elemente sind eine Verbundkonstruktion mit Holzrahmen und Beplankungsmaterial aus Holz, welches ein- oder beidseitig bereits während der Vorfertigungsphase aufgebracht wird. Bezüglich Verfertigungsgrad wird unterschieden:

Wandtafeln im Rastermass
Wandtafeln im Raum oder Grundrissmass
Raumzellen

Merkmale des Tafelbaues:

Serienfertigung
Normierung
Hoher Vorfertigungsgrad
Witterungsunabhängige Herstellung
Kurze Montagezeiten
Fugenausbildung
Raster- und Modulordnung
Demontabel bei Temporärbauten
Herstellung auf Lager möglich

Die Holztafelbauweise mit tragenden Holzrahmenelementen eignet sich vor allem für Bauaufgaben, die kostengünstig und kurzfristig zu realisieren sind. Für zeitlich befristeten Raumbedarf wurden demontierbare oder auch als Raumzellen versetzbare Pavillons entwickelt. Daraus entstanden vorgefertigte Bausysteme, die für eine lange Lebensdauer bestimmt sind, aber auch vorgefertigte Wohnhäuser in ein- und zweigeschossiger Ausführung.

(Quelle: J. Kolb: Systembau mit Holz)

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(zitatende)



verkürzt und auf moderne bau- u. fertigungsmethoden zugeschnitten:

der moderne bf (balloon frame) hat mit den archaischen methoden der
klein-klein-montage und den zahlreichen, luftdichtigkeitsschädlichen und arbeitsaufwendigen, statisch motivierten durchdringungen nichts mehr zu tun.

unsere eigen- und weiterentwicklung, der bayrische balloon frame, wird, als
ultra-passivhaus, hier dokumentiert http://www.baudas.de/deu/Projekt-des-Monats_-Ultra-Passivhaus-Fischer.htm
weitere bilder auf dieser webseite http://www.martin-malangeri.de/pgs/martin_malangeri/referenzen_holzbau.htm

der bbf wird vor ort, z.b. auf der bodenplatte, abgebunden, das gerippe für eine komplette aussenwand wird nur innenseitig beplankt, abgeklebt und belattet.
sobald alle aussenwände fertig sind, wird aufgestellt. anschliessend werden decken eingelegt, die dachelemente kommen drauf, so dass das haus ruckzuck regendicht ist. die dämmung der grossen wandgefache erfolgt vom montagegerüst aus von aussen, wegen geringen holzanteils und fehlender (störender) querriegel (auf deckenhöhe) ist der durchschnittliche u-wert (holz+dämmung) hoch, die ausführungsqualität ist gut kontrollierbar.

deckeneinbindung erfolgt nur in die installationsebene ohne belastung der decke durch aufgehende aussenwände (kein querpressungsproblem, weil die wandstiele durchlaufen), ohne beschädigung der luftdichtheitsebene und ohne komplizierte, schlecht kontrollierbare und schadensträchtige abklebeaktionen im bereich der deckeneinbindung.
die art der deckeneinbindung beim bf halte ich für derart überlegen, dass wir sogar für platform frames ein entsprechendes ausführungs- und montagekonzept entwickelt haben. auch damit lassen sich brauchbare luftdichtigkeitswerte
(http://www.bauexpertenforum.de/showthread.php?s=&threadid=602) erreichen.



industrielle fertigung ...

... ist das natürlich nicht - allerdings ist die im bauwesen (und nicht nur da) nahezu unbekannt (auch wenn manchmal das gegenteil behauptet wird) und manche leute machen sich probleme, wo keine probleme sind:

"Architekten beklagen sich häufig über die immer schlechter werdende Qualität der Handwerksarbeit, aber fragen sich selten, ob es überhaupt gerechtfertigt ist,im industriellen Zeitalter noch Handwerksqualität zu fordern. Während Architekten darüber klagen, daß die Industrie nicht fähig ist, ihre Entwürfe ihren Vorstellungen entsprechend umzusetzen, beklagt sich die Industrie, Architekten hätten völlig das Verständnis für Produktionsprozesse
verloren."
(prof. bock in http://www.bri.ar.tum.de/lehre/5_Sem/Word/5_V1.pdf)

 

ihr 2 beide ...

da habt ihr´s

@bernd:

"eine Grafik über die Deckenkonstruktion" kann es nicht geben, wenn schon, dann einen ganzen katalog
ich war überzeugt, eine onlinequelle zu finden, bin aber nicht mal
bei

http://www.archin.at/dev/konstruktion/theor.php3?z=&show=0&tree=&root=42&father=0

einer sehr informativen seite (auch über holzbautechnik), fündig geworden.
deshalb selbstverzapft,

die wesentlichen anforderungen an decken
- vertikale ablastung
- horizontale ablastung
- schallschutz
- brandschutz
- visuelle qualität
- kosten
- montagefreundlichkeit
können mit allen im "normalen" holzbau möglichen und gebräuchlichen deckensystemen auch innerhalb balloon frames adäquat erfüllt werden:
- (un-/sichtbare) holzbalkendecken
- statisch optimierte, verleimte hohlkastendecken mit versch. füllungen
- massivholzdecken (brettsperrholz, brettstapel, leimholz)
- mischbauarten (meist teuer und mit zulassung)

der einsatz von fix-und-fertigen betonhohlkörperdecken mit zahlreichen (vermeintlichen) vorteilen hat sich als theoretische möglichkeit erwiesen - wenn beton (z.b. wegen sehr hoher brandschutzanforderungen oder aus psychologischen gründen) eingebaut werden soll, dann eher als holz-beton-verbunddecke...
http://www.bauexpertenforum.de/showthread.php?s=&threadid=1039

als decke können also durchaus industriell vorgefertigte, flächige elemente hohen qualitätsstandards zum einsatz kommen, die (mittlerweile) durch enorme passgenauigkeit überzeugen.
warum die betonung der passgenauigkeit?
massabweichungen liegen beim holzbau im 0,5...1,0 mm-bereich - für vorgefertigte deckenelemente wäre das mitunter schon zuviel, insbesondere, wenn sich massfehler summieren...

dieses problem wird bei sichtbaren, konventionell "gezimmerten" holzbalkendecken gänzlich vermieden - zum ausgleich treten andere nachteile auf...

welche decke die richtige ist, wird u.a. anhand o.g. kriterien "ausgekartelt"

bei allen genannten systemen sind nur geringfügige anpassungen am deckenauflager (i.a. durchgehende knagge in der installationsebene) erforderlich (statische dimensionierung ist selbstverständlich), die aussteifende, diffusionsregulierende und luftdichtende beplankung der wand läuft durch - ohne durchdringungen.
das auflagerdetail wird allenfalls geringfügig bei sehr hohen schallschutzanforderungen ertüchtigt, um nebenwege zu reduzieren - das macht allerdings erst dann sinn, wenn noch besserer schallschutz als im hochwertigen massivbau erzielt werden soll und die entspr. kosten unbedeutend sind.
die verbindungstechnik ist einfach, robust und schnell - im normalfall werden klammern und nägel verwendet - schrauben nur in sonderfällen.


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@ts:
einzelne definitionen sind vielleicht nicht mehr ganz auf der höhe der zeit. mischformen oder gar neue standards kann man u.u. gar verschiedenen kategorien zuordnen. um das etwas transparenter zu machen, die gekürzte darstellung:


Ständerbau oder Rippenbau
Balloon-Frame oder Platform-Frame
Gebäudeaussteifung durch Beplankung
Fachwerkbau: Aussteifung durch Fachwerke
Rahmenbau: Gehört in die Kategorie der Ständerbauten

Skelettbau
Tragskelett u. raumabschliessende Wände voneinander unabhängig
Aussteifung u.a. durch Stahlverbände oder massive Innenwände

Tafelbau
Verbundkonstruktion aus Holzrahmen und Beplankung
Serienfertigung (?)

so weit, so gut ...
wesentlicher unterschied zw. platform frame und balloon frame ist wohl eine geschosshohe, bzw. gebäudehohe wandfertigung - diese unterscheidung wäre nicht nur beim ständerbau, sondern auch beim skelettbau möglich.
dort unterscheiden sich stützenraster und raster der wandrähme (woraus sind dann die füllenden wandkonstruktionen? ), wände sind nichttragend möglich (zumindest so gedacht - auflösung der wandflächen).
die besondere tafelbaueigenheit soll die geklebte verbindung sein - naja. formal und statisch ist das am ehesten dem rippenbau zuzuordnen, "raster" ist wohl einer der am häufigsten fehlinterpretierten begriffe und "serienfertigung" als deskriptives kriterium? das galt wohl vor cad/cam+cnc
massivholzkonstruktionen wurden garnicht klassifiziert ... erfüllen aber teilkriterien aller o.g. klassen, können sogar mit einem skelett kombiniert werden...

wenn man unbedingt klassifzieren will, dann vielleicht (auch analog archin.at) so:
- ständer
- skelett
- massivholz

zur historie des holzbaus schweige ich mich lieber aus
... das führt ins uferlose, e. ansatzweise wachsmann-diskussions gab´s ja schonmal...
naja, eine anmerkung kann ich mir nicht verkneifen:
wer heute glaubt, die rückkehr zu wachsmann (ohne frage, ein bedeutender wegbereiter des modernen holzbaus!) wäre zeitgemäss, der besitzt sicher auch ein pferdefuhrwerk...

"industrielle fertigung" ist ja schon deshalb interessant, weil´s dafür genausoviele (genausorichtige und genausofalsche) definitionen oder meinungen gibt, wie über "mittelstand".
das thema möchte ich deshalb mit 2 fragen fortsetzen:

ab welcher masse an output ist e. werksfertigung "industriell" - das wäre mein "master"kriterium ??
afaik wurde e. der modernster hrb-fabriken in sachsen (?) errichtet - welchen output schaffen die mit wieviel/wiewenig personal?

 

ja, stimmt ...

anstelle 5x5 schlagen wir in der i.e. überall 6x8 (6dick) vor, die deckenauflager sind 6x12 ... und das funzt, wenn man einige statischen tricksereien beherrscht, sogar bei schweren decken und hohen verkehrslasten.

natürlich könnte man wegen der opulenten 6x8 auch über den (zu?) hohen holzanteil nachdenken - wird aber durch genial niedrige werte (<15%, gerechnet, nicht geraten!) in der trag-u. dämmebene mehr als kompensiert

 

immerhin ...

"afaik" is noch drin - und wie´s genau geht, weiss auch niemand

 

ganz einfach ...

"6" is die dicke der i.e.
und
um "statische trickserei" sollen sich die kümmern, deren aufgabe das ist