11 unterschiedliche Fachwerksarten und ihre Eigenschaften {2024}

Fachwerke werden häufig für Dach- und Brückenkonstruktionen verwendet, aber es gibt viele verschiedene Typen.

In diesem Blog-Post lernst Du, welche Fachwerke in der Statik verwenden werden, wie das statische System aussieht und welche Stäbe auf Druck bzw. Zug wirken.

Lasst uns starten. 🚀🚀

Was ist ein Fachwerk?

Fachwerke sind Tragwerke, die im Vergleich zu Balken Lasten mit relativ großen Spannweiten tragen können. Fachwerke zeichnen sich dadurch aus, dass sie Zug- und Druckelemente haben. Diese Konstruktionen werden häufig in Dach-, Decken- und Brückenkonstruktionen verwendet.

Werfen wir einen Blick auf ein Beispiel für ein Fachwerk und seine verschiedenen Elemente. Auf dem Bild sehen Sie das Howe-Fachwerk, das wir später noch genauer erklären werden.

• Obergurt
• Untergurt
• Streben/Diagonale
• Pfosten

Fachwerksarten

Fachwerke werden in erster Linie in einem Tragwerk verwendet, um die Lasten wie Wind, Schnee, Eigen-, Nutz- und Verkehrslasten auf die Wände oder Stützen zu übertragen, die dann die Lasten weiter auf das Fundament und den Untergrund ableiten.

Aus meiner persönlichen Erfahrung als Statiker und der Berechnung vieler verschiedener Arten von Fachwerken habe ich gelernt, dass jede Fachwerksart unterschiedliche Eigenschaften und Vorteile hat.

Im Folgenden teile ich das Wissen, das ich über die verschiedenen Fachwerkstypen gewonnen habe.

1. Warren Fachwerk bzw. Strebenfachwerk

Das Warren- bzw. Strebenfachwerk ist den meisten von uns sehr vertraut. Sie werden häufig für Eisenbahnbrücken aus Stahl verwendet.

In der Abbildung oben sehen wir das statisches System, das an jedem Knotenpunkt ein Gelenk besitzt.

Heutzutage werden die Ober- und Untergurte jedoch oft aus einem Stück gefertigt, und dank moderner Finite-Elemente-Programme ist es einfach geworden, Fachwerke mit festen Verbindungen zu entwerfen.

Du frägst dich vielleicht, warum die Art der Verbindung so wichtig ist?

Das liegt daran, dass Fachwerke mit Gelenken statisch bestimmt sind, was bedeutet, dass wir die Schnittgrößen, wie Normal- und Querkraft und Moment von Hand berechnen können.

Das Strebenfachwerk mit biegesteifen Verbindungen kann jedoch nicht mit den 3 Gleichgewichtsgleichungen berechnet werden, da es statisch unbestimmt ist. Um die Schnittgrößen eines statisch unbestimmten Fachwerks zu berechnen braucht man spezielle Software.

Außerdem benötigt man mehr Material für biegesteife Verbindungen.

Werfen wir einen Blick auf einige der wichtigsten Merkmale des Warren-Fachwerks.

Druck- und Zugstäbe des Warrenfachwerks

Wird das Warren-Fachwerk als Eisenbahnbrücke verwendet, könnte das statische System wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Auf den Untergurt wird eine Streckenlast aufgebracht, die das Eigengewicht der Brücke und die Verkehrslast darstellt.

Die Streckenlast führt zu Druck im Obergurt und zu Zug im Untergurt.

Die Diagonalen sind auf Zug 🔴 und Druck 🔵 beansprucht, wie in der Abbildung zu sehen ist.

Beispiele von Warren Fachwerken

• Eisenbahnbrücke

2. Fink Fachwerk

Das Fink-Fachwerk wird hauptsächlich für Dachkonstruktionen verwendet, bei denen die Eigen-, Schnee- und Windlasten vom geneigten Obergurt auf die Diagonalen, den Untergurt und schließlich auf das Los- und Festauflager verteilt werden.

Dieses Fachwerk zeichnet sich durch seine geneigten Obergurte aus, die etwa in der Mitte der Spannweite von 2 Diagonalen gestützt werden.

Im oben dargestellten statischen System werden alle Verbindungen als Gelenke modelliert, wodurch das Tragwerk statisch bestimmt ist und sich leicht von Hand berechnen lässt.

Der Obergurt ist jedoch oft ein einziges Element und dann ist ein durchgehendes Element realistischer.

Wird das Fink-Fachwerk als Dachkonstruktion verwendet, könnte das statische System wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Auf den Obergurt wird eine Linienlast aufgebracht, die das Eigengewicht des Daches (Ziegel, Dämmung usw.) darstellt.

Die Streckenlast führt zu Druck im Obergurt und zu Zug im Untergurt.

Die Diagonalen sind auf Zug 🔴 und Druck 🔵 belastet, wie in der Abbildung unten zu sehen ist.

❗Beachte, dass die Schnee- und Windlast anders angesetzt wird als das Eigengewicht. Lese unseren ausführlichen Leitfaden über Dachlasten, um mehr zu erfahren.

Beispiele des Fink-Fachwerks

• Dachkontruktionen

3. Howe Fachwerk

Das Howe-Fachwerk wird hauptsächlich für Brücken- und Dachkonstruktionen verwendet.

Bei der Verwendung als Dachkonstruktion werden die Lasten auf den Obergurt des Fachwerks aufgebracht.

Als Brückenkonstruktion sieht das anders aus, denn in den meisten Fällen werden die Lasten auf den Untergurt angesetzt.

Das Howe-Fachwerk ist durch seine horizontalen Ober- und Untergurte gekennzeichnet, die durch schräge Diagonalen bzw. Streben miteinander verbunden sind.

Die Knoten/Gelenke sind durch vertikale Stäbe und Diagonalen verbunden, die „nach außen“ gerichtet sind.

Druck- und Zugstäbe des Howe Fachwerks

Wenn das Howe-Fachwerk als Brückenkonstruktion verwendet wird, könnte das statische System wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Auf den Untergurt wird eine Linienlast aufgebracht, die das Eigengewicht des Brückenaufbaus darstellt.

Die Streckenlast führt zu Druck im Obergurt und zu Zug im Untergurt.

Die Streben/Vertikalen sind auf Zug 🔴 und Druck 🔵 belastet, wie in der Abbildung unten zu sehen ist.

Beispiele des Howe Fachwerks

• Dachkonstruktionen
• Brücken

4. Pratt Fachwerk

Das Pratt-Fachwerk ist dem Howe-Fachwerk sehr ähnlich. Allerdings sind die Diagonalen nicht nach außen, sondern nach innen gerichtet.

Wie Howe-Fachwerke werden Pratt-Fachwerke in Brücken- und Dachkonstruktionen verwendet.

Das Pratt-Fachwerk ist durch seine horizontalen Ober- und Untergurte gekennzeichnet, die durch eine schräge Diagonalen miteinander verbunden sind.

Die Knoten/Gelenke sind durch vertikale Stäbe und Streben verbunden, die „nach außen“ gerichtet sind.

Druck- und Zugstäbe des Pratt Fachwerks

Wird das Pratt-Fachwerk als Brückenkonstruktion verwendet, könnte das statische System wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Auf den Untergurt wird eine Linienlast aufgebracht, die das Eigengewicht des Brückenaufbaus darstellt.

Die Streckenlast führt zu Druck im Obergurt und zu Zug im Untergurt.

Die Diagonalen/Vertikalen sind auf Zug 🔴 und Druck 🔵 belastet, wie in der Abbildung zu sehen ist.

Beispiele des Pratt Fachwerks

• Dachkonstruktionen
• Brückenbauwerke

5. Königspfosten Fachwerk

Königspfostenfachwerke werden hauptsächlich in Holzdachkonstruktionen verwendet, bei denen die Lasten (Eigengewicht, Verkehrslasten, Schnee und Wind) auf die beiden schrägen Sparren wirken, die die Auflager und den First verbinden.

Der vertikale Mittelteil, der den Untergurt und den First verbindet, ist der Königspfosten, und die Diagonalen werden als Streben bezeichnet.

Ein Zugträger stützt die Streben und den Königspfosten in der Mitte der Spannweite und überträgt die Lasten auf die Stützen.

Druck- und Zugstäbe des Königspfostenfachwerks

Das statische System könnte wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Eine Linienlast, die die Schneelast darstellt, wird auf die Sparren aufgebracht.

Achte auf die Lastrichtung: Eigengewicht, Wind- und Schneelast werden auf geneigte Bauteile unterschiedlich aufgebracht. Schaue dir unseren Leitfaden zu Dachlasten an, falls du mehr darüber erfahren möchtest.

Die Linienlast führt zu Druck 🔵 in den Sparren und den Streben, während der untere Balken und der Königspfosten auf Zug 🔴 wirken.

Beispiel des Königspfostenfachwerks

• Dachkonstruktionen

6. Königinnenpfosten Fachwerk

Im Vergleich zum Königspfostenfachwerk hat das Königinnenpfostenfachwerk weniger Diagonale und mehr vertikale Stäbe.

Anstelle von 1 Königspfosten hat dieses Fachwerk 2 Königspfosten – die 2 vertikalen Stäbe.

Lasten wie Eigengewicht, Wind-, Schnee- und Verkehrslasten wirken auf die schrägen Sparren, die dann die Lasten über die verschiedenen Stäbe bis zu den 2 Stützen verteilen.

Der Druckbalken ist das obere horizontale Element, während der untere Balken als Zugbalken bezeichnet wird.

💡💡 Info: Es gibt auch andere Varianten des Dachstuhls mit Diagonalen vom Zugbalken zum Sparren oder mit einem senkrechten Pfosten vom First zur Mitte des Spannbalkens.

Druck- und Zugstäbe des Königinspfosten Fachwerk

Wird das Königinspfosten Fachwerk als Dachkonstruktion verwendet, könnte das statische System wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Eine Linienlast, die die Schneelast darstellt, wird auf die Sparren aufgebracht.

Achte auf die Lastrichtung: Eigengewicht, Wind- und Schneelast werden auf geneigte Bauteile unterschiedlich aufgebracht.

Die Linienlast führt zu Druck 🔵 in den Sparren und dem Druckbalken, während der untere Balken und die Königinnenpfosten auf Zug 🔴 wirken.

Wo werden Königinnepfosten Fachwerke eingesetzt?

• Dachkonstruktionen

7. Ständerfachwerk

Im Gegensatz zu den vorherigen Fachwerkstypen werden Ständerfachwerke häufig eingesetzt um Decken mit langen Spanweiten zu tragen.

Lasten wie Eigengewicht und Verkehrslast wirken auf den Obergurt, der die Lasten dann über die verschiedenen Stäbe bis zu den 2 Stützen verteilt.

Dieser Fachwerkstyp zeichnet sich dadurch aus, dass er an beiden Enden vertikale Stäbe hat.

Druck- und Zugstäbe des Ständerfachwerks

Eine Option des statische System ist in der nächsten Abbildung aufgezeigt.

Eine Linienlast, die die Verkehrslast darstellt, wird auf die Obergurte (horizontale Balken) aufgebracht.

Die Linienlast führt zu Druck 🔵 im oberen Horizontalträger und den Vertikalträgern, während der untere Träger und die Diagonalen auf Zug 🔴 wirken.

Wo werden Ständerfachwerke eingesetzt?

• Dachkonstruktionen
• Deckenkonstruktionen

8. Scherenfachwerk

Das Scherenfachwerk besitzt ästhetische Merkmale.

Es wird hauptsächlich für Dachkonstruktionen verwendet, bei denen Lasten wie Eigengewicht, Schnee, Wind und Verkehrslasten auf den Obergurt wirken, der dann die Lasten über die verschiedenen Stäbe bis zu den beiden Auflager verteilt.

Das Scherenfachwerk zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl der Obergurt als auch der Untergurt geneigt sind.

Druck- und Zugstäbe des Scherenfachwerks

Wenn das Scherenfachwerk als Dachkonstruktion verwendet wird, könnte das statische System wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Eine Linienlast, die die Schneelast darstellt, wird auf die Obergurte aufgebracht.

Die Linienlast führt zu Druck 🔵 in den Obergurten, den horizontalen Stäben und den beiden äußeren vertikalen Stäben, während der Untergurt und der obere vertikale Pfosten auf Zug 🔴 wirken.

Wo werden Scherenfachwerke eingesetzt?

• Dachkonstruktionen

9. Fächer Fachwerk

Das Fächerfachwerk wird hauptsächlich für Dachkonstruktionen verwendet, bei denen Lasten wie Eigengewicht, Schnee, Wind und Verkehrslasten auf den Obergurt wirken, der dann die Lasten über die verschiedenen Stäbe bis zu den 2 Auflagern verteilt.

Er zeichnet sich dadurch aus, dass 5 Stäbe mit einem Knoten im Untergurt verbunden sind.

Druck- und Zugstäbe des Fächerfachwerks

Wenn das Fächerfachwerk als Dachkonstruktion verwendet wird, könnte das statische System wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Eine Linienlast, die die Schneelast darstellt, wird auf die oberen schrägen Gurte aufgebracht.

Die Linienlast führt zu Druck 🔵 in den Obergurten, den äußeren Diagonalen und den vertikalen Pfosten, während der Untergurt und die inneren Diagonalen auf Zug 🔴 wirken.

Wo wird das Fächerfachwerk eingesetzt?

• Dachkonstruktionen

10. Doppeltes Fink Fachwerk

Das Doppel Fink Fachwerk wird hauptsächlich für Dachkonstruktionen verwendet, bei denen Lasten wie Eigengewicht, Schnee-, Wind- und Verkehrslasten auf die geneigten Obergurte wirken, die dann die Lasten über die verschiedenen Stäbe bis zu den beiden Auflager verteilen.

Er zeichnet sich dadurch aus, dass er außer dem Untergurt nur diagonale Elemente hat.

Druck- und Zugstäbe des Doppel Fink Fachwerk

Wenn der Doppel Fink Fachwerk als Dachkonstruktion verwendet wird, könnte das statische System wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Eine Linienlast, die die Schneelast darstellt, wird auf die oberen schrägen Gurte aufgebracht.

Die Linienlast führt zu Druck 🔵 in den Obergurten und den nach außen geneigten Diagonalen, während der Untergurt und die zur Mitte geneigten Diagonalen auf Zug 🔴 wirken.

Wo werden Doppel Fink Fachwerke eingesetzt?

• Dachkonstruktionen

11. Doppel Howe Fachwerk

Das Doppel Howe Fachwerk wird hauptsächlich für Dachkonstruktionen verwendet, bei denen Lasten wie Eigengewicht, Schnee-, Wind- und Verkehrslasten auf die geneigten Obergurte wirken, die dann die Lasten über die verschiedenen Stäbe bis zu den beiden Auflagern verteilen.

Verglichen mit dem Howe Fachwerk hat das Doppel Howe-Fachwerk doppelt so viele Diagonalelemente und Pfosten.

Er zeichnet sich dadurch aus, dass er nach außen gerichtete Diagonalelemente und vertikale Pfosten hat.

Druck- und Zugstäbe des Doppel Howe Fachwerk

Wird das Doppel Howe Fachwerk als Dachkonstruktion verwendet, könnte das statische System wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Eine Linienlast, die die Schneelast darstellt, wird auf die oberen schrägen Gurte aufgebracht.

Die Streckenlast führt zu Druck 🔵 in den geneigten Obergurten, den äußeren vertikalen Stäben und den Diagonalen, während der Untergurt und die inneren Pfosten auf Zug 🔴 wirken.

Wo wird das Doppel Howe Fachwerk eingesetzt?

• Dachkonstruktionen

Vor- und Nachteile von Fachwerken

Pro’s

• Gutes Gewicht zu Spannweite Verhältnis: Mit Fachwerkträgern lassen sich größere Spannweiten bei relativ geringem Gewicht erzielen, verglichen mit anderen statischen Elementen wie Balken, die auf Biegung wirken. Effiziente Tragwerke wirken hauptsächlich auf Druck und Zug und versuchen, Biegung zu vermeiden, wie z. B. Fachwerke.
• Materialverbrauch: Für Fachwerke wird weniger Material verwendet als z. B. für Balken mit derselben Spannweite, was zu einer nachhaltigeren und kostengünstigeren Konstruktion führt.
• Statische Effizienz: Die Lasten werden effizient durch das Fachwerk abgeleitet. Jedes Element kann außerdem für die einwirkenden Kräfte optimiert werden.

Con’s

• Kompliziertere Montage im Vergleich zu Trägern/Balken
• Mehr Verbindungen: Dies führt zu mehr Spielraum für Fehler und Erhaltung
• Brandschutz: Da die Verbindungen aus Stahl bestehen, führt dies zu einer geringeren Feuerbeständigkeit, da heißer Stahl Holz schneller verbrennt.

Fazit

Nachdem Du jetzt verstanden hast, welche Art von Fachwerke wir im Hochbau verwenden, kannst du dich näher mit den Lasten befassen, denn jedes Fachwerk ist Lasten ausgesetzt.

• Windlast auf einem Flachdach
• Schneelast auf einem Flachdach
• Windlast auf Wände

Da auf Dachstühle immer mehrere Lasten einwirken, werden diese verschiedenen Lasten bei der Tragwerksplanung berücksichtigt, indem Lastkombinationen mit Sicherheitsfaktoren aufgestellt werden.🦺🦺

Sobald alle Lastfälle und -kombinationen festgelegt sind, können die Tragwerkselemente bemessen werden. Wir haben bereits einen Leitfaden für die Bemessung eines Holzfachwerks geschrieben: 👇👇

• Bemessung eines Fachwerks in Holzbauweise

Ich hoffe, dass dieser Artikel Dir geholfen hat, die verschiedenen Arten von Fachwerken zu verstehen und wie Du von hier aus weiter vorgehen kannst. Falls Du noch Fragen hast.

Lass es uns gerne in den Kommentaren unten wissen. ✍️✍️