Aufgabe
Der letzte der vier Stegreife, die mindestens bis zum Diplom anzufertigen sind war dieser, der vom Fachgebiet Planen und Bauen im ländlichen Raum des Instituts für Orts- Regional und Landesplanung herausgegebene Stegreif mit dem Titel Libding zu einem Schwarzwaldhof.
Ein Libding, oder Leibgeding dient traditionell bei einem Schwarzwaldhof als Altenteil nach der Übergabe des Hofs an die nächste Generation. Mittlerweile ist es aber so, dass heute meist die junge Generation in das neue Gebäude einzieht. Das zu planende Libding sollte daher für alle Generationen geeignet sein. Die Aufgabe rührt ferner aus der gestalterischen Problematik der neuen Leibgedinge, oft werden zur Zeit beliebige Fertighäuser neben die historisch wertvollen Höfe gestellt und zerstören durch ihre unspezifische Bauweise und ihre Größe die klare Ordnung der Hofensembles.
Zu entwerfen war also ein Gebäude für eine Familie, welches durch Größe und Gestaltung in verschiedene Hofensembles integriert werden kann. Zu belegen war das anhand einiger beliebiger Lagepläne von Schwarzwaldhöfen. Ferner sollte das Gebäude in Holzbauweise geplant werden, um die Möglichkeit für die Schwarzwaldbauern zu bieten, Holz aus dem eigenen Wald zu verwenden.
Analyse
Die Analyse der vorgegebenen Situationen ergab einige Gemeinsamkeiten bei den Standorten für die Leibgedinge. Das Hauptgebäude steht zur einfachen Erschließung des oberen Geschosses praktisch immer senkrecht zum Hang, während die erheblich kleineren Nebengebäude parallel zum Hang angeordnet sind. Daraus ergibt sich für das Libding die Möglichkeit der Südorientierung für die Wohnräume. Alle gegebenen Situationen erlauben, wie bei dem Hauptgebäude, die Erschließung sowohl von Norden, als auch von der West, bzw. Ostseite.
Konzept
Aus der Analyse ergab sich für mich die Notwendigkeit, ein einfaches, klar strukturiertes Gebäude zu entwerfen, dass sich in dem Hofensemble dem Hauptgebäude unterordnet. Eine Beziehung zu diesem sollte durch die Lage und die Übernahme von Prinzipien des Hauptgebäudes hergestellt werden.
Grundriss
Der Zugang erfolgt über den Eingang im Norden, alternativ kann das Gebäude auch über den seitlichen Zugang betreten werden. Die Zonierung erfolgt so, dass auf unterschiedliche Hangneigungen, die je nach Lage des Gebäudes in den unterschiedlichen Hofensembles zwischen 6% und 20% variiert, reagiert werden kann. Im Norden befinden sich die Funktionsräume, wie Küche und WC, sowie die Schlafräume. Diese weniger genutzten Räume werden durch die Erschließungszone von den Hauptaufenthaltsräumen im Süden getrennt.
Die Bäder sind senkrecht zu diesem System angeordnet, so dass das Gebäude in zwei von einander unabhängige Einheiten getrennt werden kann, z. B. in Wohngebäude und vermietbare Ferienwohnung.
Unter der Treppe zum 1. Obergeschoss befindet sich in den Schlafräumen ein Einbauschrank zur besseren Raumausnutzung. Weiterer Stauraum befindet sich unter dem Dach, wobei ein Kniestock den Zugang zu diesen Flächen noch verbessern könnte. Aus dem Bemühen um eine niedrige Sihuette im Vergleich zum Hauptgebäude wurde auf den Kniestock verzichtet. Der Stauraum unter dem Dach ist auch ein weiterer funktionaler Bezug zu den traditionellen Schwarzwaldhäusern, wo sich die Lagermöglichkeiten ebenfalls unter dem Dach befinden, außerdem kann so auf einen Kostspieligen Keller verzichtet werden.
Ansicht
Damit sich das zusätzliche Gebäude möglichst unauffällig in die bestehenden Höfe integrieren kann sollte auf jegliche Anbiederung an die Typologie der Schwarzwaldhäuser verzichtet werden. Die Dachform entspricht der einfachen Form der vorhandenen Nebengebäude.
Die Erschließungszone tritt durch einen Schalungswechsel in der Fassade noch deutlicher hervor. Die Schalungsrichtung der Hauptfassade ist so gewählt, dass die einzelnen Bretter nicht zu lang werden und mit Wasserdichteren vertikalen Fugen gearbeitet werden kann. Das Gebäude öffnet sich nach Süden und sorgt so für solare Energiegewinne und einen freien Ausblick in das Tal.
Schnitt
Der Sockel besteht aus Streifenfundamenten aus ungedämmten Sichtbeton. Die Höhe garantiert einen konstruktiven Holzschutz und durch die Verwendung von Holz im Tragwerk sind Wärmebrücken kaum zu befürchten. Die Lasten der einzelnen Ebenen werden über einfache Zangenkonstruktionen abgetragen. Bei der Wandkonstruktion verhindert die Montage der Gipskartonplatten auf Abstand, der mittels Dachlatten hergestellt wird, Verletzungen der Dampfsperre.
Tragwerksbearbeitung
Die Pflichtaufgabe Tragwerksbearbeitung bei einem Stegreif wurde hier mit erbracht.
Bemessung der Dachsparren - Lastannahme
Eigengewicht g
-Gipskartonplatte 1,25cm
inkl. Lattung 24/48 0,35 kN/m²
-Dampfsperre 0,01 kN/m²
-Dämmung 20cm 0,20 kN/m²
- Windbremse 0,01 kN/m²
-Doppelstehfalzdeckung
inkl. Schalung 0,30 kN/m²
0,87 kN/m² x 0,65 m = 0,57 kN/m
-Eigengewicht Sparren 20/10 0,12 kN/m
Summe g(DF)' = 0,69 kN/m
Windlast w
Druck wD = cp x q = 0,30 x 0,50 kN/m² = 0,15 kN/m²
Zug wS = cp x q = -0,60 x 0,50 kN/m² = -0,30 kN/m²
Zugbelastung entlastet die Konstruktion, deshalb Anrechnung des Lastfalls Druck, trotz kleinerem Betrag.
Schneelast s
Schneelastzone III, Höhe 1000 m ü. NN, 30° s = s0 = 3,8 kN/m²
p(GF) = w + s/2 < s + w/2
p(GF) = s + w/2 = 3,8 kN/m² + 0,15/2 kN/m² = 3,88 kN/m²
p(GF) '= 3,88 kN/m² x 0,65 m = 2,52 kN/m
p(DF) '= p(GF) ' x cos = 2,52 kN/m x cos 10° = 2,48 kN/m
Gesamtlast q
q(DF) ' = g(DF) ' + p(DF) ' = 0,69 kN/m + 2,48 kN/m = 3,17 kN/m
Bemessung (Einfeldträger mit Kragarm, Annahme: 20/10) Auflagerkräfte
A = q(DF) '/2 x (l – lk²/l) = 3,17 kN/m /2 x (4,00 – (1,00 / 4,00) m = 5,94 kN
B = q(DF) '/2 x (l + lk²/l + 2lk) = 3,17 kN/m /2 x (4,00 + 0,25 + 1,00) m = 9,91 kN
Aufnahme der Auflagerkräfte durch die Fußpfette: = F/A mit F = 9,91 kN und Auflagerfläche A = 10 x 10 cm² = 100 cm² = 9,91 kN / 100 cm² = 0,1 kN/cm² < zul. D = 0,2 kN/cm²
Moment
max M = A² / (2q(DF) ') = 5,94² kN² / (2 X 3,17 kN/m) = 5,57 kNm
= M / W erf. W = vorh. M / = 557 kNcm / 1 kN/cm² = 557 cm³
vorh. W = bh² / 6 = 10 x 20² / 6 = 667 cm³
vorh. W < erf. W
Durchbiegung
vorh. f = (1/32ql² x (5/12l² - lk²))/EI = 1,3 cm
max. f = l / 200 = 2,0 cm
Bemessung der Zange im Spitzboden Lastannahme
Eigengewicht g
-Bodenbelag 20 mm 0,12 kN/m²
-Dämmung 80 mm 0,08 kN/m²
-Unterdecke 15 mm 0,09 kN/m²
0,24 kN/m² x 1,30 m = 0,38 kN/m
-Eigengewicht Zange 2 x 20/10 0,24 kN/m
Summe g' = 0,62 kN/m
Verkehrslast p
p = 1,0 kN/m² p' = p x d = 1,0 kN/m² x 1,30 m = 1,3 kN/m
Gesamtlast q
q' = g' + p' = 0,62 kN/m + 1,3 kN/m = 1,92 kN/m
Bemessung Auflagerkräfte
C = D = q'l/2 = (1,92 kN/m x 3,90 m) / 2 = 3,75 kN
Momentenberechnung, Biegespannungsnachweis und Kontrolle der Durchbiegung siehe unten.
Bemessung der Deckenzangen (Annahme: 2x 20/10) Lastannahme
Eigengewicht g
-Bodenbelag 15 mm 0,09 kN/m²
-Trockenestrich 40 mm 0,88 kN/m²
-Trittschalldämmung 44/40 0,04 kN/m²
-Deckenschalung 40 mm 0,24 kN/m²
1,25 kN/m² x 1,30 m = 1,63 kN/m
-Eigengewicht Zange 2 x 20/10 0,24 kN/m
Summe g' = 1,87 kN/m
Verkehrslast p
p = 2,0 kN/m² p' = p x d = 2,0 kN/m² x 1,30 m = 2,6 kN/m
Gesamtlast q
q' = g' + p' = 1,87 kN/m + 2,6 kN/m = 4,47 kN/m
Bemessung Auflagerkräfte
E = F = q'l/2 = (4,47 kN/m x 3,90 m) / 2 = 8,72 kN
Moment
max. M = q'l²/8 = (4,47 kN/m x 3,90² m²) / 8 = 8,50 kNm
= M / W erf. W = vorh. M / = 850 kNcm / 1 kN/cm² = 850 cm³
vorh. W = 2 x bh² / 6 = 2 x 10 x 20² / 6 = 1333 cm³
vorh. W < erf. W
Durchbiegung
vorh. f = (5/384q'l4) / EI = 1,0 cm
max. f = l / 300 = 390cm / 300 = 1,3 cm
Bemessung der Stützen (Lastfall Druck und Biegung)
B = 9,91 kN
D = 3,75 kN
E = 8,72 kN
(E = 8,72 kN)
22,38 kN
Lastannahme Fassade
Eigengewicht g
-Gipskartonplatte 15 mm
inkl. Unterkonstruktion 0,35 kN/m²
-Dampfsperre 0,88 kN/m²
-Dämmung 100 + 30 mm 0,13 kN/m²
-Windbremse 0,24 kN/m²
-Schalung 20 mm 0,14 kN/m²
0,64 kN/m² x 1,30 m = 0,83 kN/m
Last auf die Stütze 0,83 kN/m x 7,56 m = 6,27 kN
Gesamtlast G = 22,38 kN + 6,27 kN = 28,65 kN
Bemessung Stütze (Annahme: Kantholz14/10)
= x G/A 0,85 x M/W
sk = s0 x = 378 cm x 1,0 = 378 cm
= sk/i mit i = 0,289 x b = 378 cm / 4,05 = 93 = 2,70
Windlast w
w = cp x q = 0,80 x 0,50 kN/m² = 0,40 kN/m² w' = w x d = 0,52 kN/m
Moment (Mehrfeldträger mit zwei Feldern)
M = 0,0858 x w' x l² = 0,0858 x 0,52 kN/m x 3,78² m² = 0,64 kNm
W = bh²/6 = 327 cm³
= x G/A 0,85 x M/W = 2,70 x (28,65 kN / 140 cm³) 0,85 x (64 kNcm / 327 cm³)
= 0,55 kN/cm² 0,17 kN/cm² = 0,72 kN/cm² < zul. = 0,85 kN/cm²
Für den durchgehenden Luftraum im Wohnzimmer ist ein Stütze 20/10 erforderlich ( = 0,78 kN/cm²), für die Stützen auf der Nordseite ist sind Kanthölzer 12/10 erforderlich ( = 0,63 kN/cm²).
Verbindungsmittel
Ein Dübel Typ Bulldog 50; Schraube M12; 5 kN > vorh. 4,36 kN
alternativ:
Nagelverbindung 55/160; Holzdicke a>40 mm (ist: 100 mm); min. Einschlagtiefe mehrschnittig 44mm (ist: 60 mm); Anzahl der Nägel: erf. n = N / N1 = 8,72 / 0,975 = 8,9 9 Nägel; Abstände in Kraftrichtung (von oben: 10 + 10 + 10 + 15 =) 45 mm, vorh. 200 mm, Abstände quer zur Kraftrichtung (von innen: 10 + 5 + 5 + 10 =) 30 mm, vorh.: 140 mm.
alternativ:
Stabdübel 9 mm; zul. Belastung eines Stabdübels: zul. N = zul. l x a x db =
0,55 x 10 x 0,9 = 4,95 kN, max. N = A x db² = 3,3 x 0,9² = 2,67 kN, ergibt bei einer Mindestzahl on vier Dübeln eine max. Kraft von 10,68 > vorh. 8,72 kN. Abstände in Kraftrichtung (von oben: 27 + 45 + 27 =) 99 mm, vorh. 200 mm, Abstände quer zur Kraftrichtung (von innen: 27 + 27 + 27 =) 81 mm, vorh.: 140 mm.
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