Eine Holzdecke aus Stuttgart hat einen Belastungstest mit 20 Tonnen Zusatzgewicht bestanden und sich dabei nur zwölf Millimeter durchgebogen. Das Deckenfeld ist 36 Zentimeter dick und damit so schlank wie eine vergleichbare Stahlbetondecke, kommt aber ohne Balken und ohne tragende Zwischenwände aus. Forscher der Universität Stuttgart hatten den Demonstrator beim Future Cleantech Festival in Remscheid vor rund 200 Zuschauern belastet. Das erste Gebäude in dieser Bauweise soll in Oberkochen entstehen.
Geschossdecken aus Stahl und Beton verursachen nach Angaben der Universität Stuttgart rund 40 Prozent der grauen Emissionen eines Gebäudes, also jener Emissionen, die bei Herstellung und Bau anfallen. Holz gilt seit Jahren als klimafreundliche Alternative, hat im mehrgeschossigen Bau aber einen entscheidenden Nachteil: Sobald eine Decke größere Räume überspannen und die Lasten in zwei Richtungen abtragen soll, braucht sie Unterzüge, also Balken unterhalb der Deckenfläche. Diese Balken kosten Raumhöhe und erschweren flexible Grundrisse. Genau dieses Problem wollen die Stuttgarter mit dem Deckensystem „UniversalTimberSlab“ lösen. Es ist nach ihren Angaben die erste punktgestützte, in mehreren Achsen weit spannende Flachdecke in Holz-Beton-Verbundbauweise, wie die Universität Stuttgart am 23. September 2026 mitteilte, und sie soll den Holzbau in Innenstädten wirtschaftlich konkurrenzfähig machen.
Der entscheidende Test fand nicht im Labor statt, sondern im Juni auf dem Gelände des Future Cleantech Festivals in Remscheid. Dort hatte das Team innerhalb von nur drei Monaten einen vollmaßstäblichen Demonstrator errichtet: ein Deckenfeld von neun mal fünf Metern, das zwischen seinen Stützen acht mal vier Meter frei überspannt. Mit einer Dicke von 36 Zentimetern ist es so schlank wie eine vergleichbare Stahlbetondecke, enthält aber rund zwei Drittel weniger Stahlbeton. Die Holzsegmente fertigte die HASSLACHER Gruppe, die Montage durch Dünschede Holzbau dauerte nur zwei Tage. Jan Knippers, Leiter des Instituts für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, nennt es besonders spannend, „den ersten Belastungstest nicht im Labor durchzuführen“, sondern vor rund 200 Besuchern des Festivals. So habe sich die für die Baupraxis nötige Tragfähigkeit unter realen Bedingungen nachweisen lassen, und die Zuschauer konnten mit eigenen Augen verfolgen, wie sich die Decke unter der wachsenden Last verhielt.
Für den Praxistest belastete das Team den Demonstrator zusätzlich zu seinem Eigengewicht mit insgesamt 20 Tonnen. Diese Last entspricht nach Angaben der Universität einem stark beanspruchten Bürogebäude mit einer Ausbaulast von 1,4 Kilonewton pro Quadratmeter und einer Nutzlast von 3,0 Kilonewton pro Quadratmeter. In Alltagssprache: Auf jedem Quadratmeter lasteten neben Estrich, Böden und Installationen umgerechnet rund 300 Kilogramm an Menschen, Möbeln und Geräten, wie sie in einem voll besetzten Großraumbüro anfallen können. Die Decke bog sich unter dieser Last um maximal zwölf Millimeter durch. Das entspricht den Werten, die die Forscher zuvor mit Computersimulationen berechnet hatten. Zusätzlich maßen sie die Eigenfrequenz der Decke: Sie lag über acht Hertz, also über acht Schwingungen pro Sekunde. Dieser Wert ist im Geschossbau wichtig, weil zu weiche Decken beim Gehen spürbar federn und Bewohner das als unangenehm empfinden. Mit beiden Ergebnissen erfüllt die Decke die Anforderungen an Durchbiegung und Schwingung, die für mehrgeschossige Gebäude gelten.
Dass Holz im Bau bislang nicht mit Stahlbeton mithalten konnte, hat einen physikalischen Grund. Die Fasern von Brettschichtholz und Brettsperrholz verlaufen geradlinig, weil die Elemente aus geraden Brettern zusammengeleimt werden. In einer Decke, die nur auf einzelnen Stützen ruht, laufen die Kräfte aber nicht geradeaus: Sie fließen aus allen Richtungen in Bögen auf die Stützen zu. Gerade Fasern und gekrümmter Kraftfluss passen schlecht zusammen, und das schwächt punktgestützte Holzdecken erheblich. Bauingenieure gleichen diese Schwäche bislang mit viel Material aus: mit dicken Querschnitten, hohen Kosten und großen Konstruktionshöhen. Wirtschaftlich rechnete sich das nur bei einfachen, rechteckigen Deckenfeldern, bei denen wenig Verschnitt anfällt. In Innenstädten sind die Grundstücke jedoch oft unregelmäßig geschnitten, und genau dort werden Gebäude gebraucht, die im Erdgeschoss Läden und Restaurants aufnehmen und darüber Büros und Wohnungen. Für solche Bauten griffen Planer deshalb fast immer zu Beton, der sich in jede Form gießen lässt.
Der Kern der Stuttgarter Lösung ist eine neue Art, große Deckenflächen in einzelne Elemente zu zerlegen. Bisher mussten diese Elemente aus technischen Gründen gleichmäßig angeordnet werden. Die neue, zum Patent angemeldete Segmentierungsmethode erlaubt dagegen auch komplexe und unregelmäßige Deckengeometrien. Die einzelnen Segmente bestehen aus Brettschichtholz mit geraden Lamellen und lassen sich deshalb einfach und kostengünstig vorfertigen. Der Trick liegt in ihrer Anordnung: Die Fasern werden so in die Decke gelegt, dass sie dem tatsächlichen Kraftverlauf folgen und die Tragfähigkeit des Gesamtsystems verbessern. Eine dünne Betonschicht auf dem Holz sorgt für den Verbund und übernimmt die Druckkräfte, während das Holz die Zugkräfte trägt. Parallel dazu entwickelte das Team digitale Werkzeuge für die Planung. Programme mit künstlicher Intelligenz erzeugen detaillierte Modelle für zahlreiche Grundrissvarianten und helfen bei der Optimierung des Entwurfs. Verschiebt ein Planer am Bildschirm eine Stütze, sieht er sofort, wie sich dieser Schritt auf Kosten, Deckenhöhe und Nachhaltigkeit auswirkt.
Weil die Decke punktgestützt ist, werden die Lasten des Gebäudes über einzelne Stützen abgetragen, die in größerem Abstand zueinander stehen. Tragende Zwischenwände braucht ein solches Gebäude nicht mehr. Wände lassen sich je nach Bedarf frei anordnen und von Geschoss zu Geschoss unterschiedlich setzen. Für Gebäude mit gemischter Nutzung ist das ein großer Vorteil: Im Erdgeschoss können Handel und Gastronomie großzügige Flächen belegen, darüber entstehen Büros mit anderen Raumaufteilungen und ganz oben Wohnungen. Steht Jahre später eine Umnutzung an, etwa von Büros zu Wohnungen, lassen sich die Flächen ohne große Eingriffe in die Tragstruktur umplanen. Bislang war diese Freiheit im Holzbau kaum zu haben, weil die dafür nötigen punktgestützten Decken zu dick und zu teuer gerieten. Die Forscher sehen in ihrem System deshalb einen Hebel, um den Holzbau in dicht bebauten Innenstädten weiter zu verbreiten, wo bisher fast ausschließlich Beton zum Einsatz kommt.
Im Vergleich zu herkömmlichen Holzdeckensystemen, die bei größeren und zweiachsigen Spannweiten Unterzüge benötigen, spart die neue Decke nach Angaben der Universität 30 bis 70 Zentimeter Konstruktionshöhe ein. Das klingt nach wenig, summiert sich über mehrere Geschosse aber schnell zu mehreren Metern. Bei gleicher Raumhöhe passen so mehr Geschosse in ein Gebäude, und die Fassadenfläche verringert sich um bis zu 20 Prozent. Weniger Fassade bedeutet weniger Material, weniger Wärmeverluste und geringere Kosten. Gleichzeitig ersetzt das Holz einen großen Teil des Stahlbetons, dessen Herstellung besonders viel Kohlendioxid freisetzt. Der Demonstrator in Remscheid kam mit rund zwei Dritteln weniger Stahlbeton aus als eine vergleichbare Betondecke. Rechnet man das auf ein ganzes Gebäude hoch, in dem die Decken für rund 40 Prozent der grauen Emissionen stehen, ergibt sich ein erheblicher Einspareffekt, den die Forscher allerdings noch nicht in konkreten Zahlen beziffert haben.
Mit dem bestandenen Test sehen die Stuttgarter einen entscheidenden Meilenstein erreicht. Hans Jakob Wagner, Gruppenleiter am Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung und Leiter des Projekts, verweist darauf, dass das System auf bestehende Fertigungskompetenzen der Holzbauindustrie setzt. Holzbaubetriebe könnten die Segmente demnach mit vorhandenen Anlagen herstellen, was einen schnellen Übergang in größere Bauprojekte erleichtern soll. Das erste Pilotgebäude ist bereits in Vorbereitung: Die Stadt Oberkochen im Ostalbkreis plant das „Zukunftsforum“, ein dreigeschossiges Gebäude mit 1.400 Quadratmetern Fläche in der neuen Bauweise. Es soll Ausstellungen, Arbeitsflächen, offene Werkstätten und Labore beherbergen und damit genau jene gemischte Nutzung abbilden, für die die Decke entwickelt wurde. Wie schon der Demonstrator wird auch dieses Gebäude in enger Zusammenarbeit mit der Holzbauindustrie entstehen, damit die Erfahrungen aus Fertigung und Montage direkt in die Weiterentwicklung einfließen.
Trotz des erfolgreichen Tests bleiben offene Fragen. Zu den Kosten im Vergleich zu einer Stahlbetondecke nennt die Universität keine Zahlen, ebenso wenig zum Schallschutz, obwohl das Institut für Akustik und Bauphysik am Projekt beteiligt ist. Auch der Brandschutz ist im mehrgeschossigen Holzbau streng geregelt, und für Holz-Beton-Verbunddecken gelten in Deutschland bislang enge Grenzen, die sich erst mit weiteren Nachweisen ausweiten lassen. Der Demonstrator in Remscheid war zudem ein einzelnes Deckenfeld und kein fertiges Gebäude; wie sich das System über mehrere Geschosse hinweg verhält, wird erst das Pilotprojekt in Oberkochen zeigen. Die Forscher sprechen selbst von weiteren Entwicklungsarbeiten, die vor dem breiten Einsatz nötig sind. Dass sich im Bauwesen mit alten und neuen Ideen viel Material sparen lässt, zeigte bereits ein Bericht über neu gedachte Bautechnik und Materialien, in dem Architekten der ETH Zürich historische Bauweisen als Vorbild für sparsame Fundamente nutzten.
„UniversalTimberSlab“ wird als EIC Pathfinder Projekt vom Europäischen Innovationsrat im Rahmen von Horizon Europe gefördert und ist Teil des Exzellenzclusters „Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für eine transformative Architektur“ der Universität Stuttgart. Beteiligt sind neben dem Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung unter Achim Menges das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, das Institut für Akustik und Bauphysik, das Institut für Werkstoffe im Bauwesen und die Materialprüfungsanstalt der Universität sowie das BUILT CoLAB in Porto. Menges beschreibt den Demonstrator als Ergebnis mehrjähriger Forschung, die auf digitalen Planungs- und Fertigungsmethoden beruht. Weitere Hintergrundinformationen und Bilder des Tests stellt das Institut auf der Projektseite zum Demonstrator bereit, und die Förderung läuft nach Angaben der Universität noch bis Oktober 2027.