Die Kunst der Verbindung

Dipl.-Ing. (FH) Susanne Jacob-Freitag, Karlsruhe | be

Im Hafen von Friedrichskoog an der Nordsee ist ein Wal gestrandet. Anders als bei seinen natürlichen Brüdern handelt es sich bei diesem Wal um ein hölzernes Gerippe, in dessen Bauch ein rund 2 000 m² großer Spielpark für Kinder untergebracht ist. Allein mit den Ausmaßen der Halle, 125 m lang, bis zu 25 m breit und teilweise 15 m hoch ist das Bauwerk ein touristischer Magnet der Fremdenverkehrs-Gemeinde im Kreis Dithmarschen in Schleswig-Holstein. Es ist Teil einer systematischen Entwicklungskonzeptes, das den Erhalt des Hafens dauerhaft sichern soll.

Die Idee zu diesem Spielpark der etwas anderen Art entstammt der Zusammenarbeit des Projektsteuerers Bauplan Nord aus Flensburg und dem Architekturbüro „rimpf architektur“ aus Eckernförde. Das imposante Holztragwerk bilden 25 Brettschichtholz-Bogenbinder in Form von Dreigelenkrahmen, die sich im 5 m-Abstand am Ufer aneinander reihen. Mit einem einfachen wie genialen geometrischen Prinzip ließ sich die organische Form des Bauwerks modellieren: Alle Bögen erhielten die gleiche Form bzw. im Scheitel denselben Radius, lediglich die Länge der schräg auslaufenden Schenkel variiert. So konnte sowohl der Höhenverlauf des Firstes als auch die Grundrisslinie fließend hergestellt werden.

Dies warf allerdings Fragen hinsichtlich des Zuschnitts der Pfetten auf, die zwischen die Bögen einzupassen waren und nach Vorgabe des Architekten gleichzeitig als Pfettenstränge von vorne nach hinten in einer Linie durchlaufen sollten. Denn aus den unterschiedlichen Bogenhöhen und dieser gewünschten Linienführung ergibt sich, dass die Pfetten sowohl um die Horizontal- als auch um die Vertikalachse geschwenkt und folglich die Stirnseiten aller Pfetten unterschiedlich „windschief“, wie Schifterschmiegen, abgelängt werden mussten, um sie passgenau zwischen die Bögen hängen zu können.

Jede Pfette ist demnach ein Einzelbauteil, auch wenn es sich bei den Abschrägungen jeweils nur um Millimeter handelte. Diese Aufgabe stellte für das ausführende Holzbau-Unternehmen Gebr. Schütt KG kein Problem dar. Ihr technisches Büro konstruierte das komplexe Tragwerk, wie bei allen anderen Bauwerken auch, dreidimensional in Cadwork. In enger Zusammenarbeit mit dem Architekturbüro Rimpf erhielt die Walform seine Feinmodellierung und die Pfetten sowie alle anderen Bauteile ließen sich nun digital abgreifen.

Die geraden Bauteile konnten anschließend auf der CNC-Anlage millimetergenau abgebunden werden. Gekrümmte Bauteile ließen sich jedoch nur in Handarbeit herstellen. Positionspläne sorgten dafür, dass bei der Montage sowohl die Pfetten als auch die Bogenbinder an der richtigen Stelle landeten.

Nun fehlte noch eine Lösung für den Anschluss der Pfetten an die Bögen. Die meisten zuerst in Betracht gezogenen Verbindungsmittel waren nicht dazu geeignet, die in vier Achsen wirkenden Kräfte aufzunehmen, ganz abgesehen von der Schwierigkeit der unzähligen Anschlussneigungen der Pfetten, die kaum mit herkömmlichen Verbindern wirtschaftlich realisierbar gewesen wären. Wichtig waren den Planern aus optischen und brandschutztechnischen Gründen außerdem unsichtbar eingebaute Verbinder.

Bereits in der Angebotsphase hatte Schütt für die Pfettenanschlüsse zwei Knapp-Verbinder empfohlen, Ricon und Gigant, die schließlich gewählt wurden, da sie Kräfte in vier Achsen aufnehmen können. Das firmeninterne Ingenieurbüro von Schütt lieferte, neben etlichen konstruktiven Umbemessungen des Holztragwerkes, auch die dazugehörige Bemessung der Verbindungsmittel, wobei der Verbindungsmittelhersteller Knapp die Ingenieure mit allen notwendigen Informationen versorgte.

Für den Pfettenanschluss stellte sich der Ricon als ideale Lösung heraus, da er auf den Stirnseiten der Pfetten eingelassen wird und damit automatisch für jede beliebige Anschlussneigung eine passgenaue Verbindungen bietet. Der Verbinder setzt sich aus zwei baugleichen Teilen, den galvanisch verzinkten Trägerplatten, zusammen, wovon die eine mit selbstbohrenden Vollgewindeschrauben seitlich auf den Bogenbinder befestigt wird und die andere – wie erwähnt – stirnseitig auf der Pfette. Letztere erhalten im mittleren Drittel des Querschnitts durchgehende Einfräsungen in doppelter Dicke einer Trägerplatte, so dass der gesamte Verbinder nach der Montage darin verschwindet und die Bauteile bündig anschließen. Das hat auch den Vorteil, dass die Bogenbinder nicht durch Ausfräsungen geschwächt werden und der stirnseitige Abbund der Pfetten besser durchführbar ist als ein händisches Ausfräsen der Binder.

Das Anschließen der Nebenträger an die Hauptträger – also der Pfetten an die Bögen – funktioniert auch deshalb so komfortabel, weil die schwalbenschwanzförmigen Ausprägungen der Trägerplatten dafür sorgen, dass die Halteschrauben sicher in die endgültige Position gleiten. Gleichzeitig erleichtert der kurze Einschubweg das Einhängen und garantiert eine fugendichte und schnelle Montage der Bauteile. Das einfache Steckprinzip spart Montagezeit und damit Kosten.

Die Kräfte werden über zwei Halteschrauben von der Pfette in den Bogenbinder übertragen. Der Verbinder kann entgegen der Einschubrichtung zusätzlich durch einen Sperrbügel gegen abhebende Kräfte wie z. B. Windsogkräfte gesichert werden. Dies war ebenfalls ein großes Plus.

Denn aufgrund der Küstenlage des Wal-Gebäudes mussten hier nach den neuen Lastannahmen der DIN 1055 auch erhebliche Windkräfte bei der Bemessung berücksichtigt werden (Windlastzone im Küstenbereich: 1,4 kN/m²). Die Sperrbügel sichern insgesamt die Kraftübertragung in alle Richtungen.

Um das Wal-Gerippe auszusteifen, erhielt jedes fünfte Feld zwischen den Bögen Windverbände aus Kanthölzern in Form von liegenden Fachwerken sowie Kopfbänder zur Kippaussteifung.

Der abgebundene Bausatz des Wals wurde auf der Baustelle elementweise vorgefertigt. Die Bogenhälften wurden paarweise am Boden montiert, wo sie am einfachsten parallel zueinander ausgerichtet werden konnten, um die Pfetten einzufädeln. Am Fußpunkt über eingeschlitzte Bleche gelenkig angeschlossen und hochgekippt, wurden je zwei Bogenelemente im Scheitel zu einem Gesamtbogen zusammengeschlossen. Nachdem die ersten Bögen sehr präzise montiert waren, ließen sich die übrigen Bauteile besser ergänzen.

Die durchdachte Planung der Statiker des Holzbau-Unternehmens ermöglichte eine reibungslose Zusammenarbeit von Anfang bis Ende. Geschäftsführer Tillmann Schütt drückte seine volle Zufriedenheit aus: „Dank der Gigant- und Ricon-Verbinder von Knapp war eine perfekte Arbeitsvorbereitung und Vormontage möglich. Nach einem kurzen Probelauf konnten alle Riegel vom Fertigungsteam völlig reibungslos und exakt vor Ort eingehängt werden.“

Das Tragwerk des Wals wurde innen komplett sichtbar gelassen. Der Dachaufbau samt Dämmung liegt auf der 32 mm dicken Brettschalung über den Bogenbindern. Was den Brandschutz betraf, so musste das neue Spielparadies eine Feuerwiderstandsklasse von F30 erfüllen. Auch hier stellten sich die Knapp-Verbinder als vorteilhaft heraus, da sie als unsichtbare Anschlüsse von Holz umschlossen und daher vor unmittelbaren Brandeinwirkungen geschützt sind.

Architekten: rimpf Architektur, Eckernförde, Tragwerksplanung: Frick + Petersen, Flensburg, Umbemessung des Tragwerks: Gebr. Schütt Ing.-Büro GmbH, Landscheide/Flethsee Projektsteuerung: Bauplan Nord GmbH & Co. KG, Flensburg