Skelettbau aus Stahl

Skelettbauweise – Vor- und Nachteile und ihre Geschichte

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Neben dem Massivbau und dem Raumtragewerk gehört der Skelettbau zu den essenziellen Konstruktionsweisen im Architekturbereich. Beim Skelettbau kommt, wie der Name schon sagt, ein tragendes Gerippe zum Einsatz. Die Zwischenräume, die nicht tragend sind, werden mit Holz, Glas oder mineralischen Baustoffen ausgekleidet. Um vertikale Lasten zu tragen, finden bei der Skelettbauweise Deckenplatten, Stützen und Fundamente Verwendung. Heute werden vor allem Holzfertighäuser in Skelettbauweise errichtet, da die einzelnen Bestandteile industriell vorgefertigt werden können. Dadurch lassen sich die Holzfertighäuser schnell errichten und die Baukosten fallen eher gering aus.

Die Standfestigkeit des Gebäudes wird beim Skelettbau durch die Aufspaltung der Last in immer kleinere Anteile erreicht. Die Last wird durch einzelne Trageelemente aufgefangen. Hierbei trägt das Rahmengerüst die entlastenden Wände, die dazwischengespannt werden. Zudem bestimmt das Skelett die Form des Baukörpers.

Traditionell ging die Skelettbauweise aus dem Holzbau hervor, denn Holzstäbe und Holzsäulen kamen schon seit vielen Jahrhunderten als Stützelemente für Dächer und Fassaden zum Einsatz. Später schlug sich dieses Prinzip in der Fachwerkbauweise nieder und Steinsäulen und steinerne Stützen fanden in der Architektur Verwendung. Wolkenkratzer aus Stahl beruhen auf den gleichen architektonischen Prinzipien. Heute findet die Skelettbauweise bei Fertighäusern Verwendung. Hierbei werden die einzelnen Bauteile vorgefertigt, was eine deutlich schnellere Konstruktion und eine enorme Kosteneinsparung gegenüber der Massivbauweise ermöglicht.

Arten und Materialien

Beim Skelettbau besteht das tragende Skelett aus Holz, Stein oder Stahl.

Skelettbauten mit Holz

Hölzerne Skelettbauten zählen zu den traditionellsten, denn bereits norwegische Holzkirchen aus dem 12. und 13. Jahrhundert wurden auf diese Weise errichtet. Hierbei kamen stabile Eckpfeiler zum Einsatz, die senkrecht in einen Holzrahmen verankert wurden. Ergänzt wurde die Konstruktion um Rundbögen, die die notwendige Stabilität gewährleistete.

Auch heute besteht das Rahmenwerk eines Skelettbaus aus Holz zumeist aus Eichenholz oder einem Nadelgehölz. Früher wurden die Leerfelder mit Stroh-Lehm-Gemischen, Holzgeflechten oder Ziegelsteinen ausgefüllt, was typisch für historische Fachwerkhäuser war. Einem ähnlichen Prinzip folgen bis heute Holz-Fertighäuser: Hier kommen waagerechte Schwellen zum Einsatz, auf denen man Pfosten, Stiele oder Säulen einzapft. Das Stockwerk wird dann mit einem Rahmen abgeschlossen, auf dem die Deckenbalken befestigt werden. Weitere waagerechte Verbindungsbalken dienen der weiteren Wandaufteilung. Zur weiteren Aussteifung setzt man schräg verlaufende Streben ein.

Skelettbauten mit Strebewerk aus Stein

Weiterhin ist die steinerne Skelettbauweise üblich, die bereits seit der Spätantike zum Einsatz kommt und in der Spätgotik ihre größte Vollendung fand, etwa bei gotischen Kathedralen. Das Strebewerk setzt sich aus Pfeilern und Mauervorlagen zusammen, die dem Zweck dienen, den Seitenschub der Gewölbe aufzufangen. Hierbei unterscheidet man das innere und äußere Strebewerk. Das äußere Strebewerk ist an den Strebebögen zu erkennen, die möglichst leicht sein sollen, damit sie den Gewölbeschub auf die Strebepfeiler umleiten. Um die Statik zu verbessern, kommen die Strebepfeiler oftmals mit Aufsätzen daher, die sogenannten Filialen. Dabei handelt es sich um verzierte Türmchen. Bei der Skelettbauweise mit Stein handelt es sich eher um eine historische Bauweise, die heute kaum noch eingesetzt wird. Ihre Konstruktionsprinzipien kommen aber nach wie vor bei der Skelettbauweise mit Holz oder Eisen zum Einsatz.

Eisenskelettbau

Die eiserne Skelettbauweise, die im 19. Jahrhundert entstand. Neue Techniken wie der Stahlguss und Neuerungen im Bereich baustatische Berechnung ermöglichten diese Bauweise. Bei der Eisenskelettbauweise wird die tragende Konstruktion komplett nach außen verlegt. Die Wände sind typischerweise gläsern und befinden sich erst hinter dem Tragewerk. Wolkenkratzer und große Hallen, etwa von Bahnhöfen, werden auch heute noch in Eisenskelettbauweise errichtet.

Vor- und Nachteile der Skelettbauweise

Vorteile

Ein entscheidender Vorteil der Skelettbauweise ist, dass Bauherren und Architekten einen großen Spielraum haben, wenn es um die Systematisierung der Gebäudestruktur geht. Zudem lassen sich abwechslungsreiche Bauteile relativ frei einsetzen. Auch hinsichtlich des Grundrisses und der Fassadengestaltung ist die Skelettbauweise sehr flexibel und auch Umbaumaßnahmen lassen sich dank der modularen Bauweise leicht bewerkstelligen.

Da die Wände keine tragende Funktion haben, kann ein Haus in Skelettbauweise theoretisch immer wieder den Bedürfnissen der Bewohner angepasst werden. Beim Skelettbau lassen sich mithilfe von Konstruktionsholz, Stahlträgern und Stahlbetonträgern hohe Spannweiten überbrücken.

Dank der Skelettbauweise ist es zudem ein leichtes, offene Fassaden und damit lichtdurchflutete Innenräume zu gestalten. Darüber hinaus lässt sich ein solches Gebäude relativ schnell errichten, da die tragende Ständerkonstruktion einfach zu montieren ist. Hinzu kommen dann Wandplatten und Fassadenelemente, die beim Hersteller vorgefertigt werden. Fertighäuser in Skelettbauweise sind dabei besonders kosteneffizient und schnell aufbaubar.

Nachteile

Häuser in Skelettbauweise sind im Gegensatz zu Massivbauten anfälliger für Umwelt- und Witterungseinflüsse. Dies gilt insbesondere, wenn die Konstruktion aus Holz besteht. Holzhäuser sind darüber hinaus anfälliger für Schädlinge wie Holzwürmer.

Entstehung der Skelettbauweise

Der Skelettbau oder Gerippebau, wie er ebenfalls genannt wird, gehört zu den ältesten Bauprinzipien überhaupt. Eines der ältesten Beispiele für diese Bauweise ist das Pfostenhaus, dessen Holzpfosten bis zu einem Meter tief in die Erde ragt. Norwegische Stabkirchen wurden nach dem gleichen Prinzip errichtet.

Im Mittelalter verbreiteten sich vor allem Fachwerkhäuser, die das Stadtbild bestimmten. Hier besteht das Skelett aus Holz, während die Zwischenräume mit anderen Baumaterialien aufgefüllt werden. Mithilfe der Fachwerkbauweise war es möglich, mehrstöckige Wohnhäuser zu bauen. Zudem kamen insbesondere in der Gotik Kathedralen aus steinernem Strebewerk hinzu, die in Bauten wie dem Kölner Dom oder Notre-Dame de Paris ihren Höhepunkt fanden.

Mit der Industrialisierung im 19. Jahrhundert war man in der Lage, Bauteile aus Gusseisen vorzufertigen und für den Bau großer Hallen einzusetzen. Auch der Eiffelturm in Paris wird auf diese Weise errichtet. In den Vereinigten Staaten von Amerika entstanden auf Grundlage der Skelettbauweise und der neuen Fertigungsmethoden die ersten Wolkenkratzer. Hier verwendete man massive Stahlträger, die wie beim Pfahlhaus tief in die Erde eingelassen wurden, um das Gewicht der gewaltigen Hochhäuser zu tragen. 

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