Autor: Dr. Thomas Fehlhaber, Geschäftsführer der Unipor-Ziegel-Gruppe
Der mehrgeschossige Wohnungsbau stellt vielfältige Ansprüche an die verwendeten Baustoffe. Umfangreiche Entwicklungsarbeit seitens der Wandbaustoff-Hersteller war und ist notwendig, um den Anforderungen an Brand-, Schall-, Wärmeschutz oder Statik in nur einem Produkt gerecht zu werden. Anhand aktueller Mauerziegel-Erzeugnisse zeigt der Beitrag exemplarisch, was in der Planung und Ausführung von Mehrgeschossbauten zu beachten ist.
Nachhaltigkeit: Kaum ein Begriff wird derzeit mehr strapaziert. Dabei wird er oftmals gleichgesetzt mit ökologischer Verträglichkeit, während der Aspekt des individuellen Nutzens außen vor bleibt. Auch Baustoffe werden oft als nachhaltig beworben. Tatsächlich ist jedoch selbst ein ökologischer Baustoff in unverbautem Zustand nicht nachhaltig, da er keinen Nutzen erfüllt. Erst mit der Anwendung, beispielsweise in Gebäuden, trägt er zum Nutzwert des Bauwerkes und somit zu dessen Nachhaltigkeit bei.
Bei der Nachhaltigkeitsbewertung von Neubauten werden prüfbare Kriterien zugrundegelegt. Grundlegende Informationen zur Bewertung derartiger Kriterien sind in den Umwelt-Produktdeklarationen (EPD) der verwendeten Baustoffe und Bauteile festgehalten. Neben einer Sachbilanz, die Ressourcenverbrauch und Emissionen erfasst, werden hier auch die Umweltwirkungen der geprüften Produkte erhoben.
Zusätzlich zu einer ausgewogenen Öko-Bilanz muss ein nachhaltiges Gebäude möglichst ressourcenschonend erstellt werden und einen optimalen Nutzen bieten. Um die Ansprüche von Mietern und Vermietern zu erfüllen, stellt der Geschosswohnungsbau höchst unterschiedliche Anforderungen an Bauplanung und -ausführung. Einerseits fordern Bewohner und Bauträger einen hohen Wohnkomfort. Dieser wird unter anderem maßgeblich durch die Schallschutzeigenschaften sowie die Wärmedämmleistung der verwendeten Baustoffe und Bauteile erzielt. Andererseits soll das Gebäude auch unter wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten den Ansprüchen an modernes Wohnen gerecht werden. Nicht zuletzt sind Sicherheitsfaktoren im wahrsten Wortsinn überlebenswichtig. Hierzu gehören eine hohe tragfähigkeit, ein guter Brandschutz und der Widerstand gegenüber äußeren Einflüssen wie UV-Strahlung und klimatische Wechselbeanspruchungen.
Nachhaltige Gebäude, die den vorgenannten Anforderungen entsprechen, lassen sich durch unterschiedliche Kombinationen von Baustoffen und Bauteilen errichten. Als eine besonders geeignete Komponente für nachhaltiges Bauen erweist sich dabei der Baustoff Mauerziegel: Denn er erfüllt vielfältige Nachhaltigkeitsindikatoren in einem rein mineralischen Produkt.
Schutz vor Wärmeverlusten und sommerlicher Hitze
Wärmedämmung und verbesserte energetische Qualität von Neubauten sind derzeit in aller Munde. Dabei steht meist der Gesamtenergiebedarf eines Gebäudes im Vordergrund. Ziel der Energieeinsparverordnung (EnEV) ist es, den Primärenergieverbrauch von Neubauten durch entsprechende Reglementierungen zu senken. Verbesserte Baustoffe tragen hier zu hohen Dämmwerten bei. Damit leistet die Gebäudehülle ebenso wie fortschrittliche Anlagentechnik den wesentlichen Beitrag, um die Anforderungen der aktuellen oder kommenden EnEV zu erfüllen beziehungsweise zu übertreffen.
Auch der wärmebrückenarme Anschluss von Bauteilen – beispielsweise von Fenstern und Betondecken – im Mauerwerk ist entscheidend für die energetische Qualität des gesamten Gebäudes. Daher bietet die Industrie entsprechende Hilfsmittel für Planer an. In der deutschen Ziegelindustrie ist dies beispielsweise der Wärmebrückenkatalog samt Software, der von der Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel erarbeitet wurde und bei den Ziegelwerken erhältlich ist.
Es geht jedoch nicht nur darum, die Wärme möglichst effizient im Gebäude zu halten. Wärmedämmung funktioniert auch anders herum: Übertemperaturen im Sommer vermindern die Wohnqualität. Daher regelt die DIN 4108-2 den sommerlichen Wärmeschutz. Der festgelegte Grenzwert, der je nach Region zwischen 25 und 27 Grad Celsius liegt, darf in maximal zehn Prozent der Aufenthaltszeit überschritten werden. Massive Wandbaustoffe, beispielsweise Mauerziegel, bieten hier eine hervorragende Basis, da sie durch ihre große Speichermasse Temperaturschwankungen abmindern und zeitversetzt an den Innenraum weitergeben.
Der Druck wächst: Statische Anforderungen an Mauerwerk
Jeder Quadratmeter vermietbarer Fläche bedeutet bares Geld für den Immobilienbesitzer. Dabei ist die erlaubte Grundfläche des geplanten Gebäudes in vielerlei Hinsicht reglementiert – beispielsweise durch vorgeschriebene Abstände zum Nachbargrundstück oder zur Straße. Zudem wird der Anteil des Grundstückes, der überbaut werden darf, in Deutschland gemäß Baunutzungsverordnung durch die Grundflächenzahl definiert. Um also eine möglichst große Nutz- beziehungsweise Wohnfläche zu erzielen, müssen die Wände so dünn dimensioniert werden wie möglich. Im Sinne einer nachhaltigen, zukunftsorientierten Planung wird zudem oftmals eine offene Bauweise bevorzugt, die ausreichend Potenzial für spätere Umbauten – beispielsweise ein barriererefreies Zuhause – bietet. Gleichzeitig müssen die massiven Wände als tragende Konstruktionen dauerhafte Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit gewähren. Die Standsicherheit hängt dabei primär von der Druckspannung ab, die auf Wände und Stürze wirkt. Maßgeblich bei Ziegelmauerwerk sind hier die Druckfestigkeitsklassen der verwendeten Ziegel sowie der gewählte Mörtel. Gefüllte Unipor Coriso-Mauerziegel, die für den Mehrgeschosswohnungsbau eingesetzt werden, verfügen über Festigkeitsklassen zwischen 6 und 12.
Zusätzlich muss das Außenmauerwerk die anfallenden Winddruck- und Windsoglasten abtragen. Mauerziegel können zudem den klimatischen Wechselbeanspruchungen – beispielsweise durch Temperatur- oder Feuchtewechsel – besonders gut widerstehen: Denn Ziegel unterliegen nur einer geringen Wärme- und Feuchtedehnung, was Ziegelwandkonstruktionen besonders langlebig macht und Putzrissen vorbeugt.
(K)eine brenzlige Sache: Brandschutz im Geschossbau
Der bauliche Brandschutz ist beim mehrgeschossigen Wohnungsbau von erheblicher Bedeutung und stellt besondere Anforderungen an die verbauten Baustoffe und Bauteile. So sind die baulichen Vorschriften der Musterbauordnung (MBO) durch die erhöhte Schutzbedürftigkeit der Bewohner generell höher als im Einfamilienhausbau und steigen zusätzlich bei Bauteilen, die Rettungs- und Fluchtwege umgeben oder besonders hohen Druckbelastungen ausgesetzt sind.
Bei Mehrgeschossbauten unterscheidet die MBO drei Kategorien: Gebäude der Klasse 3 haben eine maximale Höhe von sieben Metern, während die Gebäudeklasse 4 Gebäude mit einer Höhe bis zu 13 Metern und Einheiten mit jeweils maximal 400 Quadratmetern Nutzfläche umfasst. Klasse 5 umfasst Gebäude bis zur Hochhausgrenze. Für alle Klassen gelten unterschiedliche Brandschutz-Anforderungen. Legt man beispielhaft die Anforderungen an tragende Wände und Stützen im Normalgeschoss zugrunde, so steigt der geforderte Brandschutz für Gebäude der Klassen 3 bis 5 von F-30 (feuerhemmend) über F-60 (hochfeuerhemmend) bis hin zu F-90 (feuerbeständig). Für Kellergeschosse wird aufgrund der höheren statischen Belastung in allen Gebäudeklassen eine Feuerbeständigkeit (F-90) gefordert. Die individuelle Umsetzung der MBO ist Ländersache und kann daher regional unterschiedlich sein.
Zusätzlich haben umfangreiche Forschungsprojekte der letzten Jahrzehnte gezeigt, dass es unterschiedliche Einflussgrößen auf die Feuerwiderstandsdauer einer Wandkonstruktion gibt. Neben der Belastung und Ausnutzung der Tragfähigkeit gehören hierzu auch die Art der Brandbeanspruchung, die Ausführung der Wand sowie die Feuerwiderstandsdauer der angrenzenden tragenden und aussteifenden Bauteile.
Mauerziegel: echte Brandschützer
Massive Mauerziegel, gefüllt oder ungefüllt, gehören dank ihrer mineralischen Hauptbestandteile der Baustoffklasse A1 – nicht brennbar – an. Zusätzlich haben viele Geschossbauziegel die Brandwandprüfung des Deutschen Institutes für Bautechnik (DIBt.) bestanden. Somit sind sie nachweislich dazu in der Lage, Brände auf gewisse Brandabschnitte zu begrenzen. Die wichtigsten Anwendungsbereiche von Brandwänden im Mehrgeschosswohnungsbau sind Treppenhauswände, Gebäudetrenn- und -abschlusswände. Um den Status “Brandwand-geeignet” zu erhalten, muss der Wandbaustoff nicht nur einer 90-minütigen Beflammung widerstehen, sondern auch horizontale Stoßbelastungen aushalten.
Zu den Mauerziegeln mit Brandwandzulassung gehört auch der gefüllte Geschossbauziegel “Unipor WS09 Coriso”. Bei einem Ausnutzungsfaktor (a2) von maximal 0,65 – also einer verminderten Druckbelastung – verfügt eine beidseitig verputzte Wand somit über Brandwandeigenschaften. Bei voller Ausnutzung der maximal zulässigen Druckbelastung (a2= 1) beträgt die Feuerwiderstandsklasse immerhin F-60-A. Diese ist selbst für die tragenden Wände hoher Mehrgeschossbauten der Gebäudeklasse 4 nach Musterbauordnung ausreichend.
Auch Sachversicherer wissen um die unterschiedlichen brandschutztechnischen Eigenschaften von Baustoffen. Daher klassifizieren sie Gebäude in insgesamt drei Bauartklassen – mit unterschiedlichen Brandversicherungsprämien. Massive Außenwände, beispielsweise aus Mauerziegeln, gehören der Klasse I an. Ihre Prämien sind nur etwa halb so hoch wie bei Gebäuden der Klasse III. Nicht brennbare Baustoffe der Klasse A1 wirken sich somit besonders günstig auf die Kosten für die Brandversicherung aus.
Endlich Ruhe: Schallschutz im Mehrgeschosswohnungsbau
Überall dort, wo viele Bewohner auf relativ begrenztem Raum zusammen wohnen, muss das Wohngebäude einen besonders guten baulichen Schallschutz gewährleisten. Dabei gilt es einerseits den Schalleintrag von außen möglichst gering zu halten. Andererseits muss auch die Schallübertragung innerhalb des Gebäudes – also zwischen Wohnungstrennwänden und der Trittschall – minimiert werden. Die bauordnungsrechtlichen Anforderungen an den Schallschutz sind in der DIN 4109 festgehalten. Die Qualitätsstandards des Schallschutzes sollten jedoch eindeutig und für den Verbraucher verständlich vereinbart werden. Hierbei sind die allgemein anerkannten Regeln der Technik zu berücksichtigen.
Die wichtigsten Einflussgrößen des baulichen Schallschutzes im Massivbau sind die spezifische Schalldämmung in Abhängigkeit von der flächenbezogenen Masse der trennenden Bauteile sowie die Schalllängsleitung der flankierenden Bauteile. Um gute Schalldämmwerte bei der Längsleitung zu erzielen, sollte bei dünnen Innenwänden (11,5 oder 17,5 Zentimeter) auf eine hohe Rohdichteklasse von 1,4 geachtet werden.
Dreh- und Angelpunkt für den Schallschutz ist das Außenmauerwerk: Als Außenwandsystem mit Fenstern, Rollladenkästen und Türen muss das Mauerwerk wirkungsvoll vor Außenlärm schützen. Die Anforderungen ergeben sich durch die Verkehrsbelastung rund um das Bauwerk – also durch die Lage des Gebäudes. Tabelle 8 der DIN 4109 gibt, nach Lärmpegelbereichen geordnet, Mindestwerte für das “resultierende bewertete Schalldämm-Maß” vor.
Das Außenmauerwerk nimmt Decken und Wohnungstrennwände auf und hat somit auch Auswirkungen auf die Schallübertragung innerhalb des Gebäudes. Es beeinflusst die Längsschalldämmung der flankierenden Bauteile maßgeblich, weshalb hohe Direktschalldämm-Maße der Außenwand (größer als 47 dB) erforderlich sind. Um ein hohes Stoßstellendämm-Maß zu erzielen, muss der Anschluss möglichst biegesteif ausgeführt werden. Diese Steifigkeit kann durch unterschiedliches Verformungsverhalten der Bauteile negativ beeinflusst werden. Daher sollte auch bei der Wahl des Baustoffes für Innen- und Trennwände auf den gleichen Baustoff zurückgegriffen werden wie beim Außenmauerwerk.
Grundsätzlich gilt: Je größer der Masseunterschied zweier Bauteile, desto höher ist auch das Stoßstellendämm-Maß. Gleichzeitig sind besonders leichte, massive Flankenbauteile relativ einfach in Schwingung zu versetzen, was eine hohe Schallübertragung zufolge hat. Hier bietet sich eine schalltechnische Entkopplung der beiden aneinandergrenzenden Bauteile an.
Schallschützende Trennwände
Im Gebäudeinneren kommt gerade Wohnungstrennwänden und Treppenhauswänden eine entscheidende Schallschutzfunktion zu. Die DIN 4109 schreibt daher – in Abhängigkeit von der Raumnutzung – ein Schalldämm-Maß zwischen 52 und 55 dB vor. Ebenso wie das Außenmauerwerk müssen diese Wände daher über eine große Masse verfügen. Als kostengünstige Alternative zu dämmstoffgefüllten Mauerziegeln erweisen sich sogenannte Schalungsziegel. Diese Hohlblock-Ziegel werden nach ihrer Vermörtelung mit Beton ausgegossen, was die flächenbezogene Masse der Wandkonstruktion signifikant erhöht.
Eine möglichst homogene Bausubstanz ist in vielerlei Hinsicht ratsam. So bietet sie einen idealen Putzgrund und somit die Voraussetzung für ein dauerhaft beständiges Mauerwerk ohne Putzrisse. Die Hersteller von Mauerziegeln bieten daher eine Vielfalt von Sonder- und Ergänzungsprodukten an, die Mischmauerwerk vermeiden. Diese Sonderprodukte, darunter Ziegel-Rollladenkästen, Ziegelstürze oder Laibungsziegel, werden ebenso wie konventionelle Mauerziegel mit Dünnbettmörtel oder Leichtmörtel verarbeitet.
Der Anschluss von Innenwänden an die Außenwände ist für den zu erzielenden Schallschutz maßgeblich. Grundsätzlich ist es ratsam, Mischbauweisen zu meiden. Unterschiedliche Schwind- und Verformungsverhalten können zu einem Verlust der notwendigen Steifigkeit führen. Die Innenwände können schlichtweg vom Außenmauerwerk abreißen und somit Schall- und Brandschutz beeinträchtigen.
Besonders häufig kommt es in der Baupraxis vor, dass Betondecken an das Ziegelmauerwerk angeschlossen werden müssen. Die Auflagefläche sollte möglichst gering sein. Bei einer Wanddicke von 36,5 Zentimetern empfiehlt sich beispielsweise eine Auflagefläche von etwa zwei Dritteln der Wandstärke. Einerseits lässt sich auf diese Weise eine Wärmebrücke minimieren, andererseits beugt dies einer zu großen Eckaufwölbung vor und vermeidet Spannungsrisse. Eine Zentrierleiste minimiert diese Wirkung zusätzlich und schützt zudem den Innenputz entlang der Drehkante.
Fazit/ Ausblick
Die besonderen Anforderungen des mehrgeschossigen Wohnungsbaus an Wandkonstruktionen gelten unabhängig von der gewählten Baustoffart. Aktuelle Mauerziegel-Produkte bringen eine Vielzahl von Eigenschaften mit, die sie – bei Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik – gerade für diese Bauweise qualifizieren. Damit empfiehlt sich die monolithische Ziegelbauweise für energiesparende und besonders nachhaltige Mehrgeschossbauten mit langer Lebensdauer.
Quellen:
[1] Gierga, Michael: Baulicher Schallschutz – Schallschutz mit Ziegeln, Bonn 2010.
[2] Meyer, Udo: Baulicher Brandschutz – Brandschutz im Wohnungsbau, Bonn 2010.
[3] Versicherungskammer Bayern: Die Bayerische Bauordnung 2013 – Brandschutztechnische Inhalte im Überblick.
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Die Unipor-Ziegel-Gruppe ist ein Verbund von 9 mittelständischen Mauerziegel-Herstellern, der über einen bundesweiten Marktanteil von rund 25 Prozent verfügt. Produkte der Marke “UNIPOR” gibt es für den gesamten Hochbau – von hoch wärmedämmenden Außenwand-Ziegeln bis zu Schwer-Ziegeln aus gebranntem Ton. Sie werden überwiegend für das klassische Eigenheim sowie im mehrgeschossigen Mietwohnungsbau eingesetzt. Das Produktprogramm, ergänzt durch eine umfassende Bauberatung, wird als “UNIPOR Ziegel System” angeboten.
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