Die Sicherheit eines Holzrahmens ist berechenbar. Eurocode 5 setzt für Nadelvollholz eine ideelle Abbrandrate von 0,8 mm pro Minute an, sodass sich der Feuerwiderstand minutengenau bemessen lässt. Eurocode 8 setzt für vernagelte Holzrahmenwände mit q = 5,0 den höchsten Verhaltensbeiwert unter den Holzsystemen an. Bauwerke wie der Horyu-ji-Tempel in Japan, dessen älteste Hallen seit rund 1.300 Jahren stehen, belegen zudem, wie lange geschütztes Holz bestehen kann. Der Vergleich ordnet Brandschutz, Erdbebenverhalten und Lebensdauer ein.
Wer zwischen einem Holzhaus und einem Massivhaus abwägt, stellt meist dieselben drei Fragen: Brennt ein Holzhaus? Übersteht es ein Erdbeben? Wie lange hält es? Diese Fragen sind berechtigt. Messbare Antworten liefern europäische Tragwerksnormen, Brandprüfnormen und Bauwerke, die seit Jahrhunderten stehen.
Vorab eine Abgrenzung: Dieser Vergleich zwischen Holzhaus und Massivhaus behandelt die Baustoffe und untersucht, wie ein Holztragwerk die Anforderungen erfüllt, die auch für Mauerwerk gelten. Der Vergleich zwischen Werksfertigung und Baustellenbau, einschließlich Bauzeit, Kosten und Qualitätskontrolle, ist ein anderes Thema: Fertighaus und konventioneller Bau im Vergleich. Eine umfassendere Einordnung des Holzbaus, von der Kohlenstoffspeicherung bis zur Wohngesundheit, bietet der Grundlagenartikel zum Holzbau. Hier geht es ausschließlich um die Tragwerksplanung.
Was einen modernen Holzrahmen ausmacht
Das Konstruktionsholz dieses Tragwerks hat mit dem Holz eines Gartenschuppens wenig gemein. Bauholz wird maschinell nach Festigkeit sortiert und einer Festigkeitsklasse nach EN 338 zugeordnet. C24, die übliche Klasse für Wandtragwerke, weist bei einer mittleren Rohdichte von nur 420 kg/m³ eine charakteristische Biegefestigkeit von 24 N/mm² auf. Die spezifische Festigkeit ist damit annähernd doppelt so hoch wie bei Baustahl S235, der zwar 235 N/mm² erreicht, aber 7.850 kg/m³ wiegt. Die Kombination aus geringer Masse und hoher Festigkeit prägt fast alle folgenden Punkte, vom Erdbebenverhalten bis zu den Fundamentlasten.
Ingenieurholz erreicht inzwischen Bauhöhen, die im Wohnungsbau mit Mauerwerk nicht realisiert werden: Der 2019 in Norwegen fertiggestellte Holzturm Mjøstårnet hat 18 Geschosse und ist 85,4 m hoch. Ein Einfamilienhaus stellt an dieselbe Werkstofffamilie nur einen kleinen Bruchteil dieser Anforderungen.
BIOBUILDS ist der europäische Hersteller hinter diesem Leitfaden und gehört zu den preislich attraktivsten Anbietern im zertifizierten Segment. Das Unternehmen baut auf genau dieser technischen Grundlage. Zum Einsatz kommt ein 35 cm starker Wandaufbau mit einem Tragwerk aus FSC-zertifiziertem C24-Holz. Das Tragwerk ist mit hocheffizienter STEICO-Holzfaserdämmung ausgefüllt, außen mit diffusionsoffenen Agepan-Platten geschlossen und durch intelligente luftdichte Membranen ergänzt. Der gesamte Aufbau ist als einheitliches Passivhaus-zertifiziertes System konstruiert. Derselbe Wandaufbau, der die folgenden Tragwerksfragen löst, hält den Heizwärmebedarf bei rund 15 kWh/m² pro Jahr. Mehr als 200 dieser Häuser stehen in 5 Ländern.
Was geschieht mit einem Holzrahmen im Brandfall?
Holz brennt. Stark dimensioniertes Holz brennt jedoch berechenbar, und genau diese Berechenbarkeit bildet die Grundlage der brandschutztechnischen Bemessung.
Trifft Feuer auf einen massiven Holzquerschnitt, verkohlt dessen Oberfläche bei rund 300 °C. Die Kohleschicht leitet Wärme schlecht und schützt dadurch das Holz dahinter. Die Abbrandfront schreitet mit einer annähernd konstanten, geprüften Geschwindigkeit vor. Eurocode 5 (EN 1995-1-2) legt dafür einen Wert fest: Die ideelle Abbrandrate für Nadelvollholz, die Eckausrundungen und Risse berücksichtigt und der Bauteilbemessung zugrunde liegt, beträgt 0,8 mm pro Minute. Mit dieser Zahl lässt sich exakt berechnen, welcher tragende Restquerschnitt nach jeder geforderten Branddauer verbleibt:
| Brandeinwirkung | Ideelle Abbrandtiefe (EN 1995-1-2) | Bedeutung für den Querschnitt |
|---|---|---|
| 30 Minuten | 24 mm je brandbeanspruchter Seite | Kern trägt mit voller Festigkeit |
| 60 Minuten | 48 mm je brandbeanspruchter Seite | berechenbare Resttragfähigkeit |
| 90 Minuten | 72 mm je brandbeanspruchter Seite | berechenbare Resttragfähigkeit |
Hinter der Abbrandfront setzt das Verfahren mit reduziertem Querschnitt nur weitere 7 mm als wärmebeeinflusst an. Das tiefer im Querschnitt liegende Holz wird als kalt und voll tragfähig angesetzt, weil der Temperaturgradient im Holz so steil verläuft. Bei ungeschütztem Baustahl zeigt sich ein anderes Verhalten: Er brennt nicht, doch EN 1993-1-2 reduziert seine wirksame Streckgrenze bei 600 °C auf 47 %. Diese Temperatur wird bei einem unkontrollierten Raumbrand erreicht. Jeder Baustoff braucht eine brandschutztechnische Bemessung. Bei Holz stützt sie sich auf eine Abbrandrate, die sich mit der Stoppuhr messen lässt.
Auf Bauteilebene werden vollständige Wände und Decken nach EN 13501-2 in die Klassen REI 30, REI 60 und REI 90 eingestuft. Übliche Holzrahmenaufbauten mit Gipsbekleidung und Dämmung erreichen die für Wohngebäude in der gesamten EU vorgeschriebenen Klassen. Der sehr gute Feuerwiderstand von Mauerwerk steht außer Frage. Die Unsicherheit vieler Bauherren gilt dem Holz; die Normen beantworten diese Frage mit Zahlen statt mit Beschwichtigungen.
Für den Feuerwiderstand zählt der geplante Bauteilaufbau. Die Brennbarkeit des Rohstoffs allein sagt darüber nichts aus. Bei einer nach EN 1995-1-2 bemessenen Holzrahmenwand ergibt sich die Abbrandtiefe aus dem Produkt von Abbrandrate und Zeit. Der verbleibende tragende Kern bleibt hinter der entstehenden Kohleschicht geschützt.
Erdbeben: Warum geringes Gewicht und Duktilität zählen
Erdbebenkräfte entstehen durch die Beschleunigung der Gebäudemasse. Die Gesamterdbebenkraft in der Bemessungsgleichung des Eurocode 8 steigt direkt mit der Masse des Tragwerks: Der Boden beschleunigt das Gebäude, und die Tragstruktur muss jedes Kilogramm wieder abbremsen. In diese Gleichung geht ein Holzrahmen nur mit einem Bruchteil der Masse eines vergleichbaren Mauerwerksbaus ein. Bei demselben Erdbeben wirken deshalb geringere Kräfte auf ihn.
Der zweite Vorteil ist die Duktilität. Eurocode 8 (EN 1998-1) bewertet Tragwerkssysteme mit dem Verhaltensbeiwert q. Er beschreibt, wie viel Erdbebenenergie ein System durch kontrollierte plastische Verformung abbauen kann, statt sie in das Tragwerk weiterzuleiten. Aussteifende Holzrahmenwände mit vernagelter Beplankung liegen mit q = 5,0 in der höchsten Duktilitätsklasse des Holzkapitels. Das ist der dort vergebene Höchstwert; der Ausgangswert der Norm für niedrig dissipative Tragwerke aus beliebigen Baustoffen beträgt 1,5. Der Mechanismus ist einfach: Eine Holzrahmenwand besitzt Hunderte Nagelverbindungen. Jeder Nagel ist ein kleiner Stahlverbinder, der sich unter zyklischer Last biegt und plastisch verformt. So wird die Energie an Hunderten Stellen abgebaut, während die Holzbauteile elastisch bleiben. Da keine einzelne Verbindung allein maßgebend ist, nimmt die Tragfähigkeit schrittweise ab, statt das System schlagartig zu versagen.
Den bislang umfangreichsten praktischen Nachweis lieferte 2009 das NEESWood-Projekt. Dabei wurde ein siebengeschossiges Gebäude in Originalgröße mit sechs Holzrahmengeschossen auf einem Stahlsockel auf dem E-Defense-Rütteltisch in Miki, Japan, geprüft. Dieser Rütteltisch ist der größte der Welt.
Für Bauherren in Süd- und Osteuropa ist das keine abstrakte Beruhigung. In der rumänischen Vrancea-Zone ereignete sich 1977 ein Erdbeben der Magnitude 7,2. Rumänien, Italien und Griechenland zählen weiterhin zu den am stärksten erdbebengefährdeten Wohnungsmärkten der EU. Die rumänische Erdbebennorm P100-1 ist auf Eurocode 8 abgestimmt. Der oben beschriebene Bemessungsansatz mit q = 5,0 wird dort daher unmittelbar bei der Planung und Genehmigung eines Holzrahmenhauses angewandt.
Wie lange hält ein Holztragwerk?
Ausgangspunkt sind die Anforderungen der Normen. EN 1990 setzt für gewöhnliche Gebäude eine indikative Bemessungsnutzungsdauer von 50 Jahren an. Dieser Wert gilt für jeden Baustoff; keine europäische Norm setzt für Mauerwerk eine längere Bemessungsnutzungsdauer an als für Holz. Massivholz- und Ingenieurholzbauten werden routinemäßig für eine Nutzungsdauer von mehr als 80 Jahren geplant. Dass geschütztes Holz jeden normativen Zeithorizont weit überschreiten kann, zeigen bestehende Bauwerke: Der Horyu-ji-Tempel in Japan wurde 607 n. Chr. gegründet, seine ältesten Hallen stehen seit dem späten 7. Jahrhundert, die Barley Barn in England steht seit etwa 1220, und deutsche Fachwerkhäuser aus dem 14. Jahrhundert werden noch immer bewohnt.
Holz korrodiert nicht und zeigt bei Gebrauchslasten keine Ermüdungsprobleme. Seine einzige tatsächliche Schwachstelle ist biologischer Natur: holzzerstörende Pilze. Sie können sich nur ansiedeln, wenn die Holzfeuchte über längere Zeit oberhalb von etwa 20 % liegt. Die Holzfeuchte von Konstruktionsholz innerhalb einer beheizten und belüfteten Gebäudehülle stellt sich bei etwa 12 % ein. Dies entspricht der Nutzungsklasse 1 nach Eurocode 5 und liegt deutlich unter diesem Grenzwert. Die Dauerhaftigkeitsplanung eines Holzhauses lässt sich deshalb auf eine Aufgabe reduzieren: das Tragwerk trocken halten.
- Technisch getrocknetes, festigkeitssortiertes Holz, das mit kontrollierter Holzfeuchte eingebaut und im Werk geprüft wird, statt bei der Montage auf der Baustelle im Regen zu stehen
- Eine diffusionsoffene Gebäudehülle mit Agepan-Platten außen und intelligenten luftdichten Membranen innen, damit eingedrungene Feuchtigkeit wieder austrocknen kann
- Kontrollierte Wohnraumlüftung (KWL): Der geregelte Luftaustausch hält die Raumluftfeuchte ganzjährig im sicheren Bereich
- Witterungsbeständige Fassaden aus verkohltem Yakisugi-Holz oder Lunawood-Thermoholz, die ihre Beständigkeit gegen Fäulnis und Insekten ohne chemische Holzschutzmittel erreichen
- Ein Dach mit konstruktiver Reserve: bis zu 300 kg/m² Tragfähigkeit gegenüber rund 80 kg/m² im üblichen Wohnbau
Die Werksfertigung kontrolliert die risikoreichste Phase im Leben eines Holztragwerks: die Bauphase, in der auf der Baustelle errichtete Rahmen oft wochenlang dem Regen ausgesetzt sind. Ein BIOBUILDS-Haus entsteht in rund 3 Wochen in der Werkhalle und kommt mit geschlossener Gebäudehülle an. Vertraglich gilt eine 5-jährige Garantie auf die Tragkonstruktion, zusätzlich zur gesetzlichen Gewährleistung von 24 Monaten. Welche Bauteile tatsächlich altern und in welchen Abständen sie geprüft werden sollten, erklärt der Leitfaden zur Lebensdauer von Holzhäusern. Die Feuchtephysik innerhalb der Wand behandelt der Leitfaden zu Schimmel und Feuchtigkeit ausführlicher.
Die Wahl zwischen Holz und Mauerwerk
Nüchtern betrachtet sind die tragwerksbezogenen Fragen geklärt: Ein normgerecht geplanter Holzrahmen erfüllt dieselben Zuverlässigkeitsanforderungen nach EN 1990 wie ein Gebäude aus Mauerwerk. Sein Feuerwiderstand ist berechenbar, in der Erdbebenbemessung ist er leistungsfähiger, und bei dauerhaft trockenem Tragwerk erreicht er dieselbe Lebensdauer. Moderne Gebäudehüllen stellen diese Trockenheit von vornherein sicher. Mauerwerk bleibt eine bewährte Bauweise. Die Aussage dieses Artikels ist enger gefasst: Auch der Holzrahmenbau ist eine bewährte Bauweise, bei der insbesondere geringe Masse und hohe Duktilität physikalische Vorteile bieten.
Entscheidend sind daher die Eigenschaften, in denen sich die Baustoffe im Alltag unterscheiden: Energiebedarf, Innenraumklima, Bauzeit und Kosten. Diese Vergleiche finden Sie in den oben verlinkten Artikeln. Wenn Sie wissen möchten, was das hier beschriebene Holzsystem in Ihrer gewünschten Größe und Ausbaustufe kostet, berechnet der Online-Konfigurator den Preis in Echtzeit.
