zurück

Fassadensystem: Optisch ansprechend, freistehend, elementiert und aus Eichenholz

Bei der Entwicklung des Fassadensystems ging es darum die mögliche Dauerhaftigkeit von Holz bei direkter Bewitterung zu maximieren. Gleichzeitig soll gezeigt werden, dass mittels durchdachter Ansätze beim konstruktiven Holzschutz und die Wahl einer geeigneten Holzart langlebige Konstruktionen realisiert werden können.

Modellprojekt OsterDach Freistehendes Fassadensystem 2019
Freistehendes Fassadensystem 2019. Foto: Andreas Scholer / baustellenfotograf.de

Die Gründe für die Verwendung von Laubholz in der Fassade sind vielfältiger. Zum einen soll durch die Materialität das Zusammenspiel traditioneller Zimmermannskunst mit modernem maschinellen Freiform-Abbund hervorgehoben werden. Zum anderen soll die zeitgemäße Verwendung nachwachsender Laubhölzer wie Eichenholz einen Modellcharakter haben und unterstützen, dass sich die Holzbaubranche auf die regionalen Forstsituationen und den Waldumbau einstellt. Schon jetzt liegt der Eichenholzbestand in den heimischen Wäldern bei etwa 35 Prozent.

Wenig geläufig sind die Substitutionseffekte im Bauwesen. Jede aus Holz gebaute Konstruktion muss nicht aus einem primärenergie­aufwendigerem Baumaterial erstellt werden. Eine ökobilanzielle Vergleichsbetrachtung im Entwurfsstadium ergab für die hölzerne Rebenwand, dass alternative Aufbauten aus Faserzement- oder Hochdrucklaminatplatten bis zu 40 Prozent mehr CO2-Äquivalent in der ökobilanziellen Gesamtbetrachtung erzeugen. Bezieht man die Recyclingfähigkeit in der Betrachtung mit ein, so liegt der Faktor sogar noch höher.

Modellprojekt OsterDach Freistehendes Fassadensystem 2019
Freistehendes Fassadensystem 2019. Foto: Andreas Scholer / baustellenfotograf.de

Die Laubholzart Eiche trägt mit Ihrer guten Dauerhaftigkeitsklasse auch zu einer natürlichen Resistenz des Fassadensystems bei. Die langen Trocknungszeiten dieser verhältnismäßig schweren Holzart begründen aktuell noch seine geringe Etablierung im Bereich des Bauwesens. Dennoch handelt es sich um ein weit verbreitetes, ausgesprochen dauerhaftes Material, dessen Leistungsfähigkeit auch im Zuge der aktuell viel diskutierten Waldumbauten hin zu mehr Biodiversität sicher noch verstärkt in Erscheinung treten wird.


Modellprojekt OsterDach Freistehendes Fassadensystem 2019
Freistehendes Fassadensystem 2019. Foto: Andreas Scholer / baustellenfotograf.de

Optimierung der lohngebundene Kosten und Einlaugskosten

Ein wichtiger Aspekt für die Realisierung des Projektes war die Optimierung der lohngebundenen Kosten. So sollten mit Hilfe von maschineller Abbund-Technik möglichst wenige Lohnkosten bei der Herstellung der Konstruktion erzeugt werden.

Auch beim Einkauf der Materialien lag das Augenmerk auf der Wirtschaftlichkeit. So erfolgte die Materialbestellung in direkter Abstimmung mit den produzierenden Betrieben. Bei der Wahl der Eichenkanthölzer wurde, in Absprache mit dem Sägewerk, auf Ressourceneffizienz in Form einer günstigen Rundholzausnutzung geachtet. Sowohl die Querschnittsabmessungen als auch die Elementlängen wurden im Zuge des Entwicklungsprojektes optimiert. Zudem war es wichtig, das Holz regional zu beziehen, um aus den Transportwegen resultierende Kosten sowie CO2 Belastungen zu minimieren.

Modellprojekt OsterDach Freistehendes Fassadensystem 2019
Freistehendes Fassadensystem 2019. Foto: Andreas Scholer / baustellenfotograf.de

Verzinkte und beschichtete Stahlteile für den Holzschutz

Dem zentralen Thema des Holzschutzes konnte, neben dem Einsatz von der geeigneten Holzart Eiche, durch die Vermeidung direkten Erdkontaktes, eine dauerhafte Luftumspülung der Holzbauteile und durch die Wahl verzinkter und zum Teil beschichteter, stählender Grundkonstruktionsteile Rechnung getragen werden. Bis zur Wahl des ausgeführten Korrosionsschutzes für den Stahl wurden auch Alternativen wie beispielsweise Edelstahl in Betracht gezogen. Die Entscheidung fiel in Absprache mit dem Metallfachbetrieb auf verzinkte und zusätzlich beschichtete Stahlteile. Eine einheitliche Materialwahl mit ausreichender Beschichtungsdicke wurde wegen möglicher Probleme der Kontaktkorrosion bei unterschiedlichen Stahlsorten vorgezogen.

Insbesondere der erfahrungsgemäß im Holzbau kritische Spritzwasserbereich am Übergang vom Fundament zur Holzkonstruktion erforderte die Verwendung geeigneter Materialien. Da diese Stellen auch statisch hoch beansprucht sind, wurden in Stahlbetonfundamente eingespannte Stützen aus verzinktem Stahl mit handelsüblichem Doppel-T-Querschnitt gewählt. An deren Flansche konnten Knaggen mit halbrunden Aufnahmen angeschweißt werden, an denen die Holzkonstruktion befestigt werden konnte. Dadurch gelang es, die Holzbauteile mit ausreichendem Abstand gegenüber der Geländeoberkante zu platzieren.

Modellprojekt OsterDach Freistehendes Fassadensystem 2019
Freistehendes Fassadensystem 2019. Foto: Andreas Scholer / baustellenfotograf.de

Lastenabtragung mithilfe der Kleiderstange

Die Lasten der vertikalen Hauptstruktur möglichst dezent in Richtung lastabtragender Stützen abzuleiten und dabei die Montierbarkeit nicht unnötig kompliziert zu machen war der initiierende Gedanke für die Evolution des „Prinzip Kleiderstange“ genannten Systems. Die Eichenbohlen auf ein rundes Stahlrohr aufgefädelt und fixiert konnten so als einzelne Elemente schnell an die Stützen angehangen und befestigt werden. Diese „Kleiderstangen“ wurden farblich anthrazit abgesetzten und treten hierdurch gegenüber den Eichenkanthölzern optisch in den Hintergrund.

Dauerhaftigkeit bei direkter Bewitterung maximieren: Konstruktiver Holzschutz und Holzart

Es ging im Rahmen der Entwicklung auch darum die mögliche Dauerhaftigkeit von Holz bei direkter Bewitterung zu maximieren und zu zeigen, dass mittels durchdachter Ansätze bezüglich des konstruktiven Holzschutzes und die Wahl einer geeigneten Holzart auch unter diesen klimatischen Bedingungen langlebige Konstruktionen realisiert werden können. Hierfür mussten Wasseransammlungen an allen Kontaktstellen bestmöglich reduziert werden, um somit potentielle Stellen beschleunigten biologischen Abbaus auszuschließen.

Neben der Abdeckung sämtlicher von oben frei bewitterten Hirnhölzer mit Aluminiumblech- Mauerabdeckungen und den hinterschnittenden Längsstößen ist ein besonderes Augenmerk auf die Kontaktstellen zwischen den gebohrten Eichenbohlen und den „Kleiderstangen“ gelegt worden. Konische Bohrungen mit Hochpunkt in der Mitte sorgen für einen Wasserablauf und die Reduktion der Kontaktfläche auf ein statisch erforderliches Minimum bei gleichzeitiger Ausbildung von Tropfkanten in ausreichendem Abstand zu den Holz-Stahl-Kontaktflächen. Für die maschinelle Herstellung dieser derart konstruierten Bohrungen ist eigens ein Kombi-Element mit Unterstützung des Abbundprogramm-Herstellers Dietrich’s entwickelt worden. Auch wenn diese Spezialdetails die Abbundzeit verlängern, lässt sich festhalten, dass die gewählte Lösung für das gesamte Fassadensystem unter maximalem Maschineneinsatz eine Zeitoptimierung der lohnintensiven Herstellung und Montage ermöglicht und eine hervorragende Dauerhaftigkeit verspricht.

Modellprojekt OsterDach Freistehendes Fassadensystem 2019
Freistehendes Fassadensystem 2019. Foto: Andreas Scholer / baustellenfotograf.de

Dass die Rebenwand im Laufe Ihrer Lebensdauer durchaus ein lebendiges und veränderliches Erscheinungsbild mit sich bringt, ist einkalkuliert und sogar gewünscht. Insbesondere aus dem Vergleich der Abwitterung der zum Teil gehobelten und zum Teil sägerauhen Bereiche dürfen im Zuge nachgelagerter Beurteilungen wissenschaftlich relevante und neue Erkenntnisse für Laubholz erwartet werden.

Nutzungsbereiche können leicht voneinander getrennt werden

Durch die Realisation eines Modellbaus (Verlinkung) wird erkennbar, wie einfach und optisch anspruchsvoll verschiedene Nutzungsbereiche voneinander getrennt und Blickbezüge verändert werden können. Durch die richtungsabhängig bis zu semitransparente Fassadenstruktur wird eine Kubatur mit weitreichendem Raumgefühl geschaffen, sowie eine Teilverschattung realisiert, die auch den sommerlichen Wärmeschutz verbessert. Gleichzeitig werden die Windbe­an­spruchungen in der entstandenen Innenhofsituation reduziert.

Ausblick: Viele verschiedene Anwendungsweisen sind möglich

Dieses Fassadensystem soll insbesondere dazu beitragen, bei den Kunden Bewusstsein für das Holz und vor Allem mehr Mut zum Holzbau zu erwecken und die üblichen Ressentiments gegenüber dem natürlichen Baustoff abzubauen.

Optische Auflockerungen durch variierende Querschnittsabmessungen und Abstände ermöglichen das Fassadensystem nicht nur zur direkten Bekleidung von Wandelementen zu nutzen sondern diese fort zu führen, um in unbebauten freien Flächen Räume zu schaffen, die variabel lichtdurchflutet und gleichzeitig mehr oder weniger optisch abgetrennt sind und somit Gelände und Räume neu gestalten. Zum Beispiel zur Schaffung von gemütlichen Innenhofsituationen für Winzerbetriebe. Auch der schnelle Austausch einzelner Elemente und ggf. das Anbringen von alternativen Elementen wie Werbeflächen oder ähnlichem sind problemlos möglich.

Modellprojekt OsterDach Freistehendes Fassadensystem 2019
Freistehendes Fassadensystem 2019. Foto: Andreas Scholer / baustellenfotograf.de

Am Ende temporärer Nutzungen können die Elemente im Rahmen einer Kaskadennutzung weiteren Anwendungen zugeführt werden, wie der Neuelementierung für eine neue Fassade, der Nutzung als Bauzaun, Pergola oder Ähnliches. Auch die sortenreine Trennung ist unproblematisch, so dass die Hölzer anschließend einem anderen Verwendungszweck zugeführt werden, bis letzten Endes zur thermischen Verwertung. Der Verwendungszweck der Elemente ist vielfältig und soll Vorzeigeprojekt für weitere Fassadengestaltungen in der Weinbauregion Mosel sein. Durch den schnellen Vorfertigungsprozess lassen sich so die vielfältigsten Fassaden im Bestand verschönern und regional anpassen.

Weiter Anwendungsgebiete dieses montagefreundlichen Systems sind zum Beispiel selbststehende Schließungen von Baulücken, Bauzäune, die Substitution üblicher Abtrennungsbauwerke wie kostenaufwendige Bruchsteinwände oder die Kreation neuer Räume mit variabler Teiltransparenz. Eine breite Anwendung dieser Rebenwände bzw. dieser Rebenoptik im Moseltal wird den ersten Eindruck eines Touristen positiv beeinflussen.

Modellprojekt OsterDach Freistehendes Fassadensystem 2019
Freistehendes Fassadensystem 2019. Foto: Andreas Scholer / baustellenfotograf.de

Fassadensystem erhält Förderung durch das Umweltministerium

Die Entwicklung des elementierten Fassadensystems war mit großen Unsicherheiten, einem hohen Kostenrisiko und vielen Unklarheiten bezüglich der Dauerhaftigkeit verbunden. Die Anwendung von technisch getrocknetem Holz unter direkter Bewitterung wird auch aufgrund von Ausführungsfehlern häufig mit sehr kurzen Standzeiten in Verbindung gebracht. Der Einsatz moderner CNC-Bearbeitungen an dauerhaften, harten Laubholzarten wie der hier gewählten heimischen Eiche birgt weitere unvorhersehbare Risiken. Beispielsweise sind Standzeiten von Werkzeugen und Bearbeitungsgeschwindigkeiten gegenüber der etablierten Bearbeitung von Nadelholz mit Abbundanlagen weitgehend unbekannt und daher derzeit noch schwierig kalkulierbar.

Das Konglomerat dieser Unwägbarkeiten hätte ohne die Förderung des Ministeriums für Umwelt, Energie, Ernährung und Forsten des Landes Rheinland-Pfalz eine Realisation dieses innovativen Fassadensystems ausgeschlossen. Erst durch die Förderung waren die Voraussetzungen gegeben, sich der herausfordernden Aufgabenstellung dieser Neuentwicklung zu widmen.

Autoren:

Madeleine Peterson-Oster, Geschäftsführerin Oster Dach + Holzbau GmbH und Prof. Dr.-Ing. Leif Arne Peterson, Bauingenieurwesen, FH Aachen