Die Symbiose aus Holz und Stahl gilt in der modernen Tragwerksplanung als Königsweg des nachhaltigen Bauens. Brettsperrholz (CLT) und Brettschichtholz (BSH) punkten mit hohem biogenem CO2-Speichervermögen und behaglicher Holzoptik, weisen jedoch begrenzte Querkraftkapazitäten und bei großen Spannweiten erhebliche Konstruktionshöhen auf. Kaltgewalzte Leichtstahlprofile (CFS) und Walzstahlträger bieten hingegen unübertroffene Zugfestigkeit, millimetergenaue Maßhaltigkeit, Nichtbrennbarkeit und schlanke Bauteilabmessungen. Die Hybridbauweise von SerVilla vereint die Vorgaben des Eurocode 3 (Stahlbau) und Eurocode 5 (Holzbau) zu einem hocheffizienten Gesamtsystem.
1. Verbundmechanik & Biegesteifigkeit nach EC 3 & EC 5
Aufgrund des stark unterschiedlichen Elastizitätsmoduls (Estahl ≈ 210.000 MPa gegenüber Eholz ≈ 11.000 - 14.000 MPa) wird der Querschnitt über das Steifigkeitsverhältnis n transformiert:
Wobei d den Schwerpunktsabstand zur neutralen Faser darstellt.
- Schlanke Deckenprofile: Um eine stützenfreie Spannweite von 8 Metern im reinen Holzbau schwingungsfrei zu überbrücken, sind Deckenstärken von 320 bis 400 mm erforderlich. Der SerVilla-Hybridträger erzielt bei gleicher Spannweite mit nur 220 mm Bauhöhe eine Eigenfrequenz von >8 Hz, was spürbares Nachfedern zuverlässig ausschließt.
2. Bauphysikalisches Fugen- und Feuchtemanagement
Holz reagiert hygroskopisch auf Luftfeuchtigkeit (Quellen/Schwinden), während Stahl nur thermischer Längenausdehnung unterliegt:
- Gleitende Knotenpunkte: Beim Anschluss von CLT-Decken an tragende CFS-Wände kommen Langlochverbindungen mit reibungsarmen Gleitscheiben zum Einsatz, um Zwängungsspannungen zu verhindern.
- Kondensatschutz an Grenzflächen: An der thermischen Hülle werden Stahl-Holz-Knoten mit druckfesten thermischen Trennlagen aus glasfaserverstärktem Polyamid entkoppelt. Dies verhindert Kältebrücken und hält die Holzfeuchte dauerhaft unter der kritischen Schimmelgrenze von 18 %.
| Kriterium im Vergleich | Reiner Holzmassivbau (CLT) | Reiner Leichtstahlbau (CFS) | SerVilla Holz-Stahl-Hybrid |
|---|---|---|---|
| Graue Energie & CO2-Bilanz | Hohe Kohlenstoffspeicherung | 100 % recyclingfähig | Perfekte Ökobilanz durch Holzdecken in Stahlrahmen |
| Stützenfreie Spannweiten | Wirtschaftlich bis 5 – 6 m | 7 – 9 m | 10 – 12 m weitgespannte, großzügige Grundrisse |
| Kriechverhalten (Langzeitsehim) | Spürbares elastisches Kriechen | Reines linear-elastisches Verhalten | Dauerhaft verzugsstabile Decken ohne Durchhang |
| Brandschutzklasse (Tragwerk) | Berechenbarer Abbrand (0.65 mm/min) | Bekleidung mit Feuerschutzplatten | Bis zu REI 120 im Verbundquerschnitt |
| Raumakustik & Ambiente | Sichtbare Massivholzdecken | Glatte Trockenbauflächen | Sichtbare Holzuntersichten + industrielle Ästhetik |
3. Trittschall- und Schwingungsschutz
Zur Entkopplung des Trittschalls werden die CLT-Deckenelemente auf hochelastischen PUR-Lagern (Sylomer) auf die Stahlträger aufgelagert. Eine gebundene Trockenschüttung sorgt für die notwendige Masse, wodurch Norm-Trittschallpegel von L'n,w ≤ 42 dB mühelos unterschritten werden.
