24. April 2019

Gartenhaus II - Tragende Konstruktion

Nachdem der Weg für den Neubau freigemacht war, ging es nun ans Eingemachte für meine handwerklichen Fähigkeiten und auch für meine Erika. Ein Projekt in diesem Maßstab hatte ich bisher noch nicht umgesetzt. Wie bereits zuvor im ersten Teil beschrieben, hatte ich bei der Planung einen genauen Blick auf die Holzabmessungen, sodass ich alle Querschnitte in einem Zug auf der Erika ablängen kann.
Um die langen Kanthölzer problemlos allein verarbeiten zu können, habe ich mit zwei Rollenböcken zusätzliche Auflagerpunkte geschaffen. Mit diesem Setup konnte ich fast alle Zuschnitte für die tragende Holzkonstruktion sehr komfortabel durchführen.

Zimmerei - Ein Heimspiel für die Erika

Für die leichtere Montage der Rahmenkonstruktion habe ich an allen Stößen kleine Aussparungen eingeplant. So können die Kanthölzer sehr einfach zusammengelegt werden und ich erspare mir ständige Kontrollmessungen, ob noch alle Bauteile an Ort und Stelle sind. Dies setzt natürlich sorgfältige Vorarbeit voraus, da eine Aussparung an der falschen Stelle das ganze System sabotiert.
Für die effiziente Herstellung der Aussparungen, hatte ich eine simple Schablone für die Oberfräse gebaut. Die Aussparung wurde auf dem Kantholz markiert, die Schablone bündig zu den Markierungen der Aussparung ausgerichtet und anschließend festgezwingt. Die Oberfräse mit Bündigfräser (Kugellager am Schaft) erledigte in Windeseile die Arbeit. Die Schablone hatte ich so konstruiert, dass sie ca. 0,5 mm Spiel für das anschließende Bauteil lässt. Eine höhere Genauigkeit ist nicht erforderlich und dadurch bleibt ein bisschen Spielraum für die Maßtoleranzen der Balken.

Schablone zum Herstellen der Balkenaussparungen

Für die erste Wand des Gartenhauses habe ich ein bisschen länger gebraucht, als ich ursprünglich abgeschätzt hatte - die ganzen Einzelteile waren erst am Nachmittag des ersten Tages fertig. Ich habe einfach ein paar Balken gebraucht, bis ich meinen Arbeitsfluss gefunden hatte und die einzelnen Schritte - Holz auswählen, vermessen und anreißen, ablängen, Aussparungen markieren und fräsen - möglichst effizient ohne viele überflüssige und doppelte Arbeitsschritte (messen, heben, drehen, etc.) zügig abarbeiten konnte.

Die fertigen Teile für die erste Wand

Beim Zusammenbau der ersten Wand wurde ich umgehend für die zusätzliche Arbeit mit den Aussparungen belohnt. Der ganze Rahmen "flutschte" einfach zusammen und die Balken ließen sich mit ein paar wenigen Schraubzwingen und Spanngurten sichern, bis ich mit den Winkeln und Schrauben zur endgültigen Befestigung an allen Ecken gewesen bin. Auch die großen Arbeitsböcke stellten sich als unglaubliche Arbeitserleichterung heraus, da ich so in angenehmer Höhe arbeiten konnte und nicht auf dem Boden herumkrabbeln musste.

Die erste Wand ist vormontiert

Am Ende des ersten Tages war dann schon der erste Tragrahmen des Gartenhauses und ein Teil der Wand zum Nachbarn aufgestellt. Für die Nacht wurde alles mit zwei gegenläufigen Spanngurten und temporären Diagonalen aus Brettern und Zwingen gesichert. Die Balkenschuhe in der Betonplatte sind zwar als Befestigung am Fußpunkt halbwegs in der Lage die Rahmenkonstruktion zu halten, aber um eventuelle Schäden zu vermeiden, bin ich an dieser Stelle auf Nummer sicher gegangen. Den Pfosten der Querwand habe ich mit Zwingen und einem Restholz an einen meiner Arbeitsböcke befestigt - das war überraschenderweise sehr stabil.

Das Werk von Tag 1 ist beendet und für die Nacht gesichert

Den nächsten Morgen habe ich direkt damit begonnen die temporären Aussteifungen durch richtige Diagonalen zu ersetzen. Die Schnittwinkel wurden mit einer Schmiege am Rahmen abgenommen und auf den Anschlag der Säge übertragen. An die korrekte Länge habe ich mich zuerst mit einem großzügigen Anriss und dann Stückchen für Stückchen herangearbeitet. Mit der Zeit entwickelt man als Holzwerker ein zuverlässiges Augenmaß, wie viel noch abgesägt werden muss, sodass dieser Vorgang zeitintensiver klingt, als er schlussendlich war. Außerdem kam es hier auch nicht auf den Millimeter an.
Die Diagonalen wurden mit 6-Kant Grobgewinde-Schrauben (8x100 mm) von unten in die Riegel verschraubt. Die Zwingen halten während dem Vorbohren der Löcher die Diagonalen in Position. Prinzipiell sind geschraubte Verbindungen (mit Stahlplatten) nicht sonderlich schön, aber sie sind unkompliziert und vor allem sehr schnell hergestellt.

Detail: Diagonalenanschluss an Pfosten und Riegel

Nach drei Tagen war bereits der vordere Teil des Gartenhauses vollständig errichtet. Aufgrund der mäßigen Wettervorhersage haben wir vorsichtshalber alle Verbindungsstellen abgeklebt, damit sich dort kein Wasser sammelt und in das Holz zieht. Ich war mir nicht sicher, wie gut die Feuchtigkeit in den Anschlüssen mit der Zeit wieder abtrocknet und das Risiko von Stockflecken an schwer zugänglichen Stellen wollte ich nicht eingehen.

Die erste Hälfte steht

Wie bei jedem Projekt, bei dem viel nach Anriss gearbeitet wird, passiert es hin und wieder mal, dass man das Bandmaß nicht richtig abliest, auf der falschen Seite der Markierung sägt oder einfach einen Moment der geistigen Umnachtung hat.
Natürlich ist auch mir das nicht erspart geblieben, allerdings habe ich den Fehler bis heute nicht identifizieren können.
Folgender Fall:
Für jede Wand habe ich alle drei Stützen mit Zwingen zusammengespannt und in einem Rutsch geschnitten, nachdem ich mit Richtlatte und Wasserwaage die Balkenschuhe überprüft hatte. Trotzdem hatte ich nach dem Aufsetzen des Riegels auf die Stützen auf der dem Nachbarn zugewandten Seite einen Spalt von fast 35 mm! Unerklärlich...
Da auf Baustellen Pfuschen... ähh, ich meinte Improvisationsvermögen... eine Tugend ist, wurde der Spalt mit einem Zwischenstück geschlossen und alles mit ein paar zusätzlichen Schrauben gesichert. Der Statiker würde jetzt anmerken, dass an dieser Stelle fast ausschließlich vertikale Druckkräfte übertragen werden müssen und das so eine zweckmäßige Anschlusssanierung ist ;)

Improvisierter Stützenanschluss oben...

Ein weiterer Punkt für Probleme ist immer die Schnittstelle zu Bestandsbauteilen. Egal wie ordentlich man vorher aufgemessen hat und hinterher sein Werk zusammenbaut - irgendwo passt es immer nicht. Das nächste Bild zeigt den Balkenschuh an der Türöffnung. Aus einem unerfindlichen Grund stand meine Stütze ungefähr 50 mm neben ihrem angedachten Standort und da meine gesamte Konstruktion deutlich solider gebaut war als die alte Hütte, wollte sie sich auch nicht mit Gewalt an die richtige Stelle bewegen lassen...

Also, wie bringt man das in Ordnung?
Die Stütze wird im Fußbereich aufgedoppelt, der Balkenschuh wird zurechtgeschnitten, damit man sich nicht den Fuß stößt und aufgefüttert, bis die Stütze sauber anliegt. Danach wird festgestellt, dass der Winkel mit dem Fußriegel der Wand kollidiert, mit dem Stechbeitel wird also eine Aussparung ausgearbeitet und zum Abschluss werden zwei Schrauben zur Befestigung reingedreht...
--> Feierabend, für diesen Tag wurde genug gepfu...improvisiert.

... und an anderer Stelle unten

Tag 4 war für den niedrigen Rahmen zum hangseitigen Stellplatz vorgesehen. Die Konstruktion ist inzwischen bekannt, die Handgriffe sitzen und kurz nach dem Mittag war das ganze Teil bereits an Ort und Stelle verankert.

Der letzte tragende Rahmen ist aufgestellt

Nachdem alle tragenden Rahmen aufgestellt waren, kamen im nächsten Schritt die Sparren an die Reihe. Aus statischen Gründen habe ich hierfür einen rechteckigen Querschnitt anstatt eines quadratischen Querschnitts gewählt.
Kurz zur Erklärung: Bei freitragenden horizontalen Trägern mit Beanspruchungen aus vertikalen Lasten geht die Querschnittshöhe rechnerisch mit der 2. Potenz in die Widerstandsberechnung ein - die Breite lediglich 1-fach. Ein quadratischer Querschnitt eignet sich dagegen perfekt für Druck- bzw. Zugkräfte, wie in Stützen und Diagonalen.

Für den Zuschnitt der über 6 m langen Sparren hat der billige Rollenbock aus dem Internet leider nicht mehr ausgereicht, sodass mein Vater zur Unterstützung einspringen musste.

Zuschnitt der Dachsparren

Pünktlich zur nächsten Regenfront waren alle Sparren aufgelegt und wir konnten die Hütte erst einmal mit großen Planen regenfest machen.

Witterungsschutz der Holzkonstruktion

Durch das leichte Dachgefälle würden die Sparren unbearbeitet nur auf der Kante der Tragrahmen aufliegen und sich hier mit der Zeit durch das Gewicht der Konstruktion "einpressen". Für einen gleichmäßigen Lasteintrag habe ich deshalb alle Sparren mit schrägen Aussparungen (Kerven) versehen. Meine Schablone für die Aussparungen in den Rahmen ließ sich nach einer kleinen Modifikation mit einem untergelegten Klötzchen perfekt dafür verwenden. Mittels Schmiege hatte ich zuvor das Dachgefälle abgegriffen und dann die Schablone entsprechend einseitig unterfüttert. Die Kerven waren damit im Nu hergestellt.

Modifizierte Schablone zum Fräsen der Kerven

Mit allen drei Kerven liegen die Sparren satt auf den Rahmen auf und die Winkel fungieren erst einmal nur zur Lage- und Kippsicherung der Querschnitte. Für das gute Gefühl habe ich sie trotzdem fast vollständig zur Sicherung gegen Windsogkräfte verschraubt.
Und ja, ich habe beruflich schon Bilder von Sturmschäden gesehen, bei denen die Dachhaut mit ihrer vollständigen Unterkonstruktion davongeflogen ist. Es reicht leider nicht immer nur die äußerste Dachschicht ordentlich zu befestigen, die Unterkonstruktion und ihre Anschlüsse müssen auch in der Lage sein die einwirkenden Kräfte aufzunehmen. Feuchtigkeitsschäden in der Unterkonstruktion können hier auch zu einem wesentlichen Faktor werden.

Befestigung der Sparren am Auflagerriegel

Damit ist die tragende Konstruktion nun fast vollständig aufgestellt und es fehlen nur noch ein paar Pfosten und Verbindungsteile zwischen den Tragrahmen für die später Befestigung der Fassade.

So langsam sieht es nach Haus aus

Einer dieser besagten Zwischenbereiche ist die obere Hälfte der Rückwand zum Nachbarn. Hier musste ich irgendwie einen Übergang von den großen vorderen Rahmen zum niedrigen Rahmen am Stellplatz finden. Gleichzeitig befindet sich in dem Bereich auch ein Stück der Natursteinmauer, an der allerdings keine Befestigung möglich war. Der damalige Erbauer hat abschnittsweise Baustoffe sehr zweifelhafter Zusammensetzung und Qualität verwendet, sodass ich das Risiko eines größeren Schadens nicht eingehen wollte/durfte. Damit blieb wieder nur eine freitragende Konstruktion, die möglichst einfach an die Rahmen links und rechts anzuschließen war.
Ein paar aufgebogene Winkel und passend gefräste Aussparungen in den Stützen haben das Problem sehr schnell gelöst.

Rückwandkonstruktion zum Nachbarn

Im vorderen Hüttenbereich wurden in den Diagonalenfeldern senkrechte Pfosten zur Befestigung der Fassadenunterkonstruktion ergänzt.
Da die Arbeiten zu diesem Zeitpunkt in reduzierter Geschwindigkeit vorangingen, hatte mein Vater eine sehr große Plane gekauft, die die ganze Dachfläche in einem Stück abdeckte und einen wirklich dichten Regenschutz bot, sodass wir die restlichen Planen zum Schutz der Wandkonstruktion verwenden konnten.

Zwischenpfosten für Fassadenunterkonstruktion und Witterungsschutz

Am nächsten schönen Wochenende ging es dann an die letzte Etappe des Rohbaus - die Dachlattung als Unterkonstruktion für die Blecheindeckung musste noch montiert werden. Die Dachlatten hatte mein Vater gegen potenzielles Kondenswasser unter der Blecheindeckung und fürs gute Gefühl vorab mit einer wetterbeständigen Lasur gestrichen.
Für die Befestigung habe ich mir aus Resten zwei Abstandshölzer gemacht und musste mich dadurch nicht lange mit dem Abmessen der korrekten Abstände aufhalten. Den Zuschnitt der Lattung auf die richtige Länge habe ich mit der Japansäge direkt auf dem Dach vorgenommen. Da die Kanten später verdeckt werden, kam es hier auf 2-3 cm nicht an. Die Befestigung erfolgte auf jedem Sparren mit Tellerkopfschrauben. Damit die Blechtafel später sauber aufliegt, wurden die Schraubenköpfe versenkt.

Montage der Dachlatten mit "professioneller" Abstandslehre

Mit Hilfe von ein paar OSB-Platten als Arbeitsplattform habe ich mich Stück für Stück vom First zur Traufe vorgearbeitet. Gegebenenfalls vorhandene Unebenheiten in der Dachfläche zwischen den Sparren wurden mittels Richtlatte vermessen und durch Unterfüttern der Dachlattung ausgeglichen. Die Blecheindeckung verzeiht zwar kleinere Ungenauigkeiten, aber sobald zwischen zwei benachbarten Auflagerpunkten relativ drastische Höhenunterschiede bestehen, sieht man das später beim Blick über die Dachfläche doch sehr deutlich.

"Arbeitsplattform" zur Montage der Dachlattung

Püntklich zum Sonnenuntergang sind alle Dachlatten und sogar schon das Traufblech montiert. Damit ist der Rohbau der Gartenhütte nach 8 vollen Arbeitstagen abgeschlossen. Insgesamt zog sich das Ganze natürlich über einen längeren Zeitraum (ca. 2 Monate) hin, aber das Grundgerüst des Gartenhauses - bis auf Dachsparren und Dachlattung - hatte ich tatsächlich innerhalb der geplanten 5 Tage errichtet.

Impression der fertigen Tragkonstruktion






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