Der Deckenaufbau wird von statischen, bauphysikalischen, konstruktiven und nicht zuletzt auch von formalen Anforderungen bestimmt. Zu den statischen Anforderungen gehören Spannweite, zu erwartende Belastung und der erforderliche Brandwiderstand. Abb. 9 grenzt die sinnvollen Spannweitenbereiche der einzelnen Systeme ein. Grundsätzlich sind Systeme mit Vollquerschnitten für große Spannweiten aufgrund des hohen Materialeinsatzes weniger effizient als aufgelöste Querschnitte. Andererseits kann mit massiven Querschnitten die Bauteilstärke reduziert werden. Sie besitzen zudem in der Regel a priori einen hohen Brandwiderstand. Die bauphysikalischen Anforderungen, vor allem bei Decken zwischen unterschiedlichen Nutzungseinheiten, sind nur mit entsprechenden Bodenaufbauten und / oder Bekleidungen zu erfüllen. In Deutschland, Österreich und der Schweiz ist für die geforderte Trittschallpegeldifferenz eine Bauteilmasse von mindestens 300 kg/m2 erforderlich. Decken zwischen unterschiedlichen Nutzungseinheiten (Klassenzimmer, Wohnung usw.) erfordern daher, außer bei HBV-Decken, immer das Einbringen zusätzlicher Masse, etwa in Form einer Schüttung. Hohe Anforderungen an die Raumakustik können in der Regel nur mit Bekleidungen erreicht werden. Eine Ausnahme ist die Gruppe der Hohlkastenelemente. Mit einem geeigneten Loch- oder Schlitzraster in der unteren Tragschicht und einer absorbierenden Einlage im Hohlraum können diese auch hohe raumakustische Anforderungen erfüllen. Alle Deckensysteme können mit Oberflächen hoher Qualität hergestellt werden, die im Endzustand sichtbar bleiben. Bezüglich der Textur der Oberfläche, möglichen Element-, Balken- und Fugenanordnungen und dem Einsatz unterschiedlicher Holzarten hat jedes System seine spezifischen Möglichkeiten. Die formalen Anforderungen sind darum genauso entscheidend für die Wahl eines geeigneten Deckensystems wie die konstruktiven. So ist zum Beispiel der Anschluss nichttragender Wände an eine glatte Deckenuntersicht wesentlich einfacher herzustellen als an eine Balkendecke. Neben den technischen und formalen Anforderungen sind regionale und logistische Aspekte zu berücksichtigen. So sind einige der hier beschriebenen Deckensysteme nur in Mitteleuropa üblich und verfügbar. Auch in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit spielen regionale Faktoren eine wesentliche Rolle. Holzdecken sind vor allem dann konkurrenzfähig, wenn sie multifunktional sind und mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllen können. Eine Lösung mit Holzdecken wird sich eher durchsetzen, wenn besondere Qualitäten –wie eine sichtbare, akustisch wirksame Holzoberfläche, Vorfertigungsmöglichkeit u. – gewünscht sind, als wenn sie lediglich mit einer roh belassenen Betondecke im Wettbewerb steht. Einen Überblick über Vor- und Nachteile der vier Hauptgruppen von Deckensystemen aus Holz gibt Abb. 13.
Die tragende Schicht von Holzbalkendecken setzt sich aus stabförmigen Bauteilen zusammen. Die Balken bestehen meistens aus Vollholz oder Brettschichtholz. In angelsächsischen Ländern sind Deckenbalken aus Stegträgern mit Gurten aus Furnierschichtholz und Stegen aus OSB weit verbreitet. Die über den Balken verlegte Beplankung dient nur der Lastverteilung und leistet keinen Beitrag zur Tragfähigkeit.
Balkendecken erfordern nur einen geringen Materialeinsatz und die einzelnen Elemente sind günstig in der Herstellung. Balkendecken sind, wenn man nur die statischen Anforderungen betrachtet, in der Regel die wirtschaftlichste Lösung. Dem stehen als Nachteile eine große Konstruktionshöhe, aufwändige Anschlussdetails und der geringe Brandwiderstand gegenüber.
Holzbalkendecken finden sich auch in einem landwirtschaftlichen Anwesen der Welser Architekten Luger und Maul am Rande des Siedlungsgebiets von Finklham im oberösterreichischen Hausruckviertel (Abb. 2– 4). Zwei Trakte – eine multifunktionale Halle und ein Wohnhaus – stehen in unterschiedlicher Beziehung zum umgebenden Landschaftsraum. Während die rückwärtige Halle sich zu einem seitlichen, von einer geschwungener Stützmauer gefassten Platz öffnet, bietet das Wohnhaus an der Hangkante großzügige Ausblicke. Raumhohe Verglasungen öffnen den Holzbau zur umgebenden Hügellandschaft.
Die Balkendecke besitzt Hauptträger aus Brettschichtholz und Nebenträger aus Konstruktionsvollholz. Der auskragende Balkon entlang der gesamten Westfassade konnte so völlig ohne Wärmebrücken ausgeführt werden. Relativ niedrige Schall- und Brandschutzanforderungen im privaten Wohngebäude ermöglichten eine einfache Konstruktion. So konnte die Bauherrschaft Teile der Ausbauarbeiten selbst ausführen. Nach Versetzen der Hauptbalken wurden die Balken eingehängt, der Bodenaufbau aufgebracht und die Untersicht der Deckenfelder mit Gipskartonplatten verkleidet. Die Hauptträger blieben unverkleidet, sodass das Tragwerk deutlich ablesbar ist.
Bei den Hohlkastensystemen unterscheidet man zwischen industriell hergestellten Systemen, die normalerweise aus Brettern verklebt werden, und projektbezogen geplanten und von Zimmereien in Kleinserien hergestellten Hohlkastenelementen. Sie bestehen aus einem Holzrahmen und einer beidseitig aufgeklebten Beplankung. Im Gegensatz zur Balkendecke leistet die Beplankung, dank der Verklebung, einen wesentlichen Beitrag zur Tragfähigkeit des Systems. Für die Beplankung können die unterschiedlichsten Holzwerkstoffplatten eingesetzt werden. Hohlkastenelemente werden in großen Abmessungen von bis zu 3 ≈ 18 m hergestellt und erlauben eine einfache Scheibenausbildung. Der Hohlraum kann für die Aufnahme von Leitungen, Schüttungen (Schallschutz) oder den Einbau von Installationen (Leuchten) genutzt werden. Durch eine entsprechende Bearbeitung der Oberfläche (Lochen, Schlitzen) kann auch eine gewisse Verbesserung der Raumakustik erreicht werden. Das bringt jedeoch immer eine Schwächung des Trag- und Brandwiderstands des Bauteils mit sich. Hohlkastendecken sind vergleichsweise aufwendig in der Herstellung und eignen sich daher eher für größere Spannweiten, bei denen die Materialeffizienz gegenüber Vollquerschnitten besonders zum Tragen kommt. Eine Variante zur Hohlkastendecke sind Rippendecken. Dabei wird nur eine Beplankung mit dem Holzrahmen verklebt. Sie sind jedoch statisch weniger effizient und nicht so weit verbreitet wie die Hohlkastenträger.
Die Architekten Peter Plattner und Jürgen Haller setzten Hohlkastendecken beim Verwaltungsgebäude der Wälder-Versicherung in Andelsbuch ein (Abb. 10 –12). Die klassische Gebäudeform des dreigeschossigen Hauses und seine Bekleidung aus Weißtannenlatten verweisen auf die Holzbau-Tradition des Bregenzerwaldes. Proportionierung und gestalterische Durchbildung jedoch sind ausgesprochen zeitgemäß. Die Deckenkonstruktionen sollten ohne Unterzüge auskommen und die Vorfertigung sowie eine flexible Raumeinteilung erlauben. Die Decken der Obergeschosse wurden mit Hohlkastenelementen und integrierten Stahlträgern ausgeführt. Dies ermöglicht große, stützenfreie Felder, geschossweise versetzte Stützen und eine Auskragung über dem Eingang. Die Hohlkastenelemente bestehen aus Elementrippen und Stahlträgern, die teils mit Dämmung ausgefacht und oben und unten mit Dreischichtplatten beplankt sind. Die integrierten Stahlprofile benötigen keine Brandschutzbeschichtung, da sie ringsum durch Holzteile geschützt sind. Die für eine ausreichende Schalldämmung erforderliche Masse wird durch eine Splittschüttung und Estrichelemente im Fußbodenaufbau erreicht. Mit 2,6 m Breite besitzen die vorgefertigten Deckenelemente ein ideales Transportmaß. Durch die integrierten Querträger aus Stahl wirken die etwa 16 m langen Elemente als Dreifeldträger. Da die Elemente nur halb so breit sind wie das Stützenraster, sind die Stahlträger jeweils im Bereich der Stütze und in der Feldmitte mit biegesteifen Montagestößen mit Kopfplattenverbindung ausgeführt. Ihre Koppelung erfolgte nach dem Einbau der Elemente. Hierfür wurde jeweils am Elementstoß ein Plattenstreifen ausgespart und erst nachträglich ergänzt.
Massivholzdecken zeichnen sich durch geringe Deckenstärken, gute brandtechnische Eigenschaften und einfache Anschlussdetails aus. Ihr Nachteil ist der hohe Materialeinsatz, vor allem bei größeren Spannweiten. Bei den Massivholzdecken unterscheidet man Systeme mit einem linearen Tragverhalten und solche mit flächigem Tragverhalten. Zu den linearen Systemen zählen Dielen- und Brettstapeldecken sowie Decken aus liegend verlegten Brettschichtholzträgern. Demgegenüber weisen plattenförmig hergestellte Decken aus Brettsperrholz oder Furnierschichtholz ein flächiges Tragverhalten auf und können als Tragwerkselemente mit Scheibenwirkung eingesetzt werden. Wegen ihres weitgehend flächigen Tragverhaltens sind Durchbrüche meist ohne Zusatzmaßnahmen möglich.
Die von den Architekten Müller Sigrist geplante größte Holzbausiedlung der Zentralschweiz, die Wohnbebauung Suurstoffi in Risch-Rotkreuz, wurde mit Massivholzdecken ausgeführt (Abb. 14, 15). In den insgesamt neun Wohnhäusern sind lediglich drei bis vier Wohnungen pro Geschoss angeordnet. So konnten mehrseitig orientierte Wohnungen realisiert werden, mit großen Fensterflächen und starkem Außenbezug. Allen Wohnungen in den Obergeschossen sind großzügige Balkone vorgelagert. Geschossdecken und Dach bestehen aus großformatigen Brettsperrholzplatten mit einer Breite von 2,5 –3,0 m. Ihre Länge ist jeweils auf die Wohnungsgröße abgestimmt und die Plattenstöße an den Wohnungstrennwänden sind mit Abstand verlegt, um den Schallschutz zwischen den Wohneinheiten zu gewährleisten. Die Decken sind als Ein- oder Mehrfeldträger ausgebildet und liegen auf den Außenwänden oder den Trennwänden auf. Die maximale Spannweite beträgt ca. 4,5 m bei einer Plattendicke von 16 cm. Dort wo dieses Maß überschritten wird, wird das fehlende Auflager durch einen in den Deckenaufbau integrierten Stahlträger ersetzt, an dem die Holzdecken aufgehängt sind. Die unter dem Stahlträger durchlaufende Holzschicht gewährleistet den Brandschutz für den Stahl. Die Holzplatten bleiben unten sichtbar und sind weiß lasiert. Um den geforderten Schallschutz ohne abgehängte Decke zu erreichen, ist im Deckenaufbau eine 10 cm starke Splittschüttung als zusätzliche Masse eingebracht, die auch zum Verlegen der Elektroleitungen dient.
Die Idee der HBV-Decke ist, die für einen guten Schallschutz ohnehin erforderliche Masse statisch zu aktivieren und damit die Tragfähigkeit des Deckensystems zu erhöhen. HBV-Decken gehören nicht zu den kostengünstigsten Deckenvarianten und ihre gewerkeübergreifende Herstellung bedarf einer sorgfältigen Abstimmung von Holz- und Massivbau. Sie vereinen jedoch eine Vielzahl von Vorteilen, die ihren Einsatz vor allem bei größeren Spannweiten und bei mehrgeschossigen oder bei öffentlichen Bauvorhaben mehr als rechtfertigen: geringere Deckenstärke, einfache Anschlussdetails sowie gute schalltechnische und brandschutztechnische Eigenschaften. Grundsätzlich kann man die HBV-Decken in Rippendecken oder Flachdecken unterscheiden. Bei den Rippendecken wird eine ca. 8 –14 cm dicke Betonschicht mit Holzbalken zu einem Plattenbalken verbunden. Bei Flachdecken besteht der hölzerne Teil aus einer der oben beschriebenen Massivholzdecken. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen Holz und Beton ist der Schlüssel zur Tragfähigkeit und Steifigkeit des Systems. Sie erfolgt durch mechanische Verbindungsmittel wie z. B. Schrauben oder geometrischen Formschluss über Kerven im Holz und entsprechende Nockenausbildung der Betonschicht. HBV-Decken können auf verschiedene Weisen hergestellt werden. Die häufigste Variante ist die Verwendung von Ortbeton auf der Baustelle. Dabei wird zunächst die Holzkonstruktion montiert und anschließend die Betonschicht aufgebracht. Die Holzkonstruktion ist dabei die »verlorene Schalung« für den Beton. Hierzu muss sie normalerweise zusätzlich unterstützt werden bis der ausgehärtete Beton seinen Beitrag zur Tragfähigkeit leisten kann. Eine zweite Variante ist die Vorfertigung der Verbundelemente im Werk und eine Montage Zug um Zug mit der restlichen Holzkonstruktion. Das erspart Montagezeit auf der Baustelle und erübrigt eine temporäre Unterstützung. Bei der dritten Variante werden im Werk nur Betonplatten hergestellt, die in der Folge auf der Baustelle auf die Holzkonstruktion aufgebracht und verschraubt werden. Welche Variante zum Einsatz kommt, ist stark projektabhängig.
Im Kinderhaus Argonnenpark in Weingarten von Lanz Schwager Architekten sind HBV-Decken mit Ortbetonschicht eingesetzt (Abb. 16, 17). Das Haus für neun intensiv betreute Gruppen behinderter Kinder ist durchgängig aus Holz konstruiert. Das im Grundriss ringförmige Gebäude (65 ≈ 47 m) umfasst einen großzügigen Spielhof. Alle Kindergartenräume liegen ebenerdig. Ein zum Hof orientierter verglaster Flur verbindet die Gruppenbereiche und die zentrale Eingangshalle. Frühförderung und Verwaltung sind im Obergeschoss eines zweigeschossigen Gebäudeflügels untergebracht, der mit seiner auskragenden Ecke auch den Haupteingang markiert. Die Geschossdecke in diesem Flügel ist eine HBV-Decke, die über eine Spannweite von bis zu 8,20 m als Flachdecke konstruiert ist (Brettsperrholzplatten d = 208 mm, mit Aufbeton d = 120 mm). Der Holz-Beton-Verbund wirkt im Formschluss über Kerven im Holz und Betonnocken. Zur Herstellung mussten auf der Baustelle die im Werk fertig abgebundenen Massivholzplatten nur verlegt, mit Bewehrung ergänzt und mit Ortbeton übergossen werden. Die Unterseite der HBV-Decke ist ebenso sichtbar belassen wie die Dachdecken aus Brettsperrholz und der überwiegende Teil der Innenwände. So entstand ein Haus mit hohen haptischen Qualitäten – durch und durch aus Holz – in handwerklich und technisch sorgfältiger Ausbildung.
