Bauteil¶

Ein Bauteil ist ein einzelnes, fertiges Stück eines Bauwerks — etwa ein Balken, ein Sparren oder eine Wand —, das aus einem bestimmten Material besteht und eine eigene Aufgabe hat, zum Beispiel Lasten zu tragen.

Prosa-Definition¶

Ein Bauteil ist ein abgegrenzter, identifizierbarer, materieller Bestandteil eines Bauwerks mit eindeutiger Identität, einer festgelegten Lage im Weltkoordinatensystem, einer festgelegten Geometrie, einem festgelegten Werkstoff und einer konstruktiven oder tragenden Funktion, der in der Domänen-Schicht als atomare Einheit behandelt und durch Verbindungen oder Aggregation mit anderen Bauteilen zu einem Tragwerk oder einem Bauteil-Aggregat zusammengefügt wird.

Mathematische Definition¶

Sei

W das Weltkoordinatensystem (siehe weltkoordinatensystem),
𝒰 der UUID-Raum nach uuid,
℘ der Positionsnummer-Raum nach positionsnummer,
℘𝒦 der Produktkennzeichnungs-Raum nach produktkennzeichnung,
𝒲 die Menge der zulässigen Werkstoffe nach werkstoff, gegliedert nach Werkstoff-Subklasse:
axiales_holz (Vollholz, KVH, BSH, BSH-Lamellen, LVL/FSH …),
mehrlagenholz (Brettsperrholz/CLT/BSP, Sperrholz, Multiplex …),
gerichteter_plattenwerkstoff (OSB),
isotroper_plattenwerkstoff (Spanplatte P4–P7, MDF, HDF, Faserplatte),
werkstoff_stahl (typisch nicht für Holzbau-Bauteile, Ausnahme z. B. Stahltragglieder in Mischsystemen);
𝒲:= axiales_holz ∪ mehrlagenholz ∪ gerichteter_plattenwerkstoff ∪ isotroper_plattenwerkstoff ∪ werkstoff_stahl,
𝒢 die Menge der zulässigen Geometrie-Repräsentationen, gegliedert nach Dominanzdimension:
𝒢_stab: Achse + Querschnitt (1D-dominant; Repräsentation siehe bauteilachse, eigener Eintrag folgt),
𝒢_flaeche: begrenzte Trägerfläche + Dicke (2D-dominant; Repräsentation über ebene, polygon und einen Dickenwert),
𝒢_volumen: Polyeder (3D, allgemein; Repräsentation siehe polyeder, eigener Eintrag folgt),
𝒢:= 𝒢_stab ∪ 𝒢_flaeche ∪ 𝒢_volumen.

Dann ist ein Bauteil ein Tupel

B:= (uuid, positionsnummer?, produktkennzeichnung?,
      lage, geometrie, werkstoff, annotationen)

mit den von element ererbten Identifikatoren

uuid ∈ 𝒰 (Pflicht, technischer Surrogatschlüssel, persistent; alle Foreign Keys anderer Domänenobjekte zeigen ausschließlich auf diese UUID, siehe),
positionsnummer ∈ ℘ ∪ {⊥} (optional, mutable, humanlesbarer Geschäftsschlüssel für Werkpläne und Baustelle),
produktkennzeichnung ∈ ℘𝒦 ∪ {⊥} (optional, normierte Material-/ Chargen-Identifikation nach DIN 4074, EN 14081, EN 14080, CE),

und den bauteil-spezifischen Pflicht- und Optionalfeldern

lage ∈ SE(3): die Starrkörpertransformation, die das lokale Bauteil-Koordinatensystem nach W überführt (Rotation R ∈ SO(3) und Translation t ∈ ℝ³),
geometrie ∈ 𝒢: die geometrische Repräsentation im lokalen Bauteil-Koordinatensystem, klassifiziert nach Dominanzdimension,
werkstoff ∈ 𝒲: der Werkstoff, aus dem das Bauteil besteht (eine der Subklassen axiales_holz, mehrlagenholz, gerichteter_plattenwerkstoff, isotroper_plattenwerkstoff — oder ausnahmsweise werkstoff_stahl),
annotationen ∈ 𝒜: ein Tupel optionaler und werkstoffklassen- spezifischer Annotationen (siehe unten).

Die Punktmenge des Bauteils im Weltkoordinatensystem ist

G_W(B):= { lage(p) | p ∈ G_lokal(geometrie) } ⊂ ℝ³,

wobei G_lokal(geometrie) die durch die jeweilige Geometrie- Repräsentation erzeugte Punktmenge im lokalen System ist (Stabachse fortgesetzt zu einem Volumen über den Querschnitt; Trägerfläche fortgesetzt zu einem Volumen über die Dicke; Polyeder selbst).

Die Annotationen 𝒜 sind ein Tupel, dessen Pflichtfeld-Profil von der Werkstoff-Subklasse bestimmt wird:

Werkstoff-Subklasse	Modus	Pflicht-Annotationen
`axiales_holz`	HART	`faserrichtung` ∈ S² (Default-Konvention: lokale x-Achse)
`mehrlagenholz`	STRUKTURIERT	`lagenstruktur` + `haupttragrichtung` ∈ S²
`gerichteter_plattenwerkstoff`	SCHWACH	`plattenlaengsrichtung` ∈ S² (Default: lokale Plattenlängskante) + `plattendicken_achse`
`isotroper_plattenwerkstoff`	KEINE	nur `plattendicken_achse` (in Plattenebene undefiniert)

In jedem Modus zusätzlich optional:

vorzugsseite? ∈ {Oberseite, Unterseite, beidseitig markiert} ∪ {⊥}: optionale Seitenorientierung — vorzugsseite ist immer optional, weil nicht alle Plattenwerkstoffe eine Sichtseite haben; ⊥ für seitenisotrope Bauteile.
festigkeitsklasse?: Werkstoff-Festigkeitsklasse nach EN 14081-1, EN 14080 etc. (z. B. C24, GL24h, BSP-Q3) — siehe festigkeitsklasse — oder ⊥.
bezeichnung?: dem Bauteil zugewiesener Name oder ⊥.

Damit ist die Faserrichtung bzw. ihre werkstoffklassen-spezifische Entsprechung keine generisch-optionale Annotation des Bauteils, sondern ihr Pflichtcharakter ergibt sich konditional aus dem Werkstoff. Ein Vollholz-Bauteil ohne faserrichtung ist unzulässig (Validierungsfehler, nicht Warnung); ein Spanplatten- Bauteil mit gesetztem faserrichtung-Vektor in der Plattenebene ist ebenfalls unzulässig.

Wohldefiniertheit¶

Existenz: Für jedes konkrete Holzbauwerk lässt sich jedes einzelne Bauteil als Tupel (uuid, positionsnummer?, produktkennzeichnung?, lage, geometrie, werkstoff, annotationen) erfassen. Mindestkonfiguration: uuid ≠ ∅, lage = id_SE(3) (Identität), geometrie ∈ 𝒢_stab, werkstoff ∈ axiales_holz, faserrichtung = lokale x-Achse, alle übrigen Optionalfelder = ⊥.
Eindeutigkeit der Identität: Innerhalb eines Modells gilt ∀ B₁, B₂: (B₁ ≠ B₂) ⇒ (B₁.uuid ≠ B₂.uuid). Die UUID ist konstruktionsseitig zu vergeben (UUID v7 nach RFC 9562) und persistent über den gesamten Lebenszyklus. Die optionale Positionsnummer ist mutable und unterliegt keiner Foreign-Key- Verpflichtung.
Unabhängigkeit von der Wahl des lokalen Bauteil-Koordinaten- systems: Für jede zulässige Wahl des lokalen Systems liefert die zugehörige Lage SE(3)-Transformation dieselbe Punktmenge G_W(B). Die Wahl des lokalen Systems ist Modellierungskonvention; semantisch invariant.
Konsistenz Werkstoff ↔ Annotationen (werkstoffklassen- spezifische Pflichtfelder, siehe faserrichtungs_modus):
Bei werkstoff ∈ axiales_holz: faserrichtung ∈ S² ist Pflicht (Norm-Invariante geerbt von einheitsvektor); ihre Bedeutung ist die idealisierte lokale Längsachse des Faserverlaufs (siehe faserrichtung).
Bei werkstoff ∈ mehrlagenholz: lagenstruktur (Liste von lage-Objekten ≥ 3 mit Symmetrie-Invariante) und haupttragrichtung ∈ S² sind Pflicht; eine einzelne globale faserrichtung ist unzulässig.
Bei werkstoff ∈ gerichteter_plattenwerkstoff: plattenlaengsrichtung ∈ S² (Default: lokale Plattenlängskante) und plattendicken_achse sind Pflicht.
Bei werkstoff ∈ isotroper_plattenwerkstoff: nur plattendicken_achse ist Pflicht; in der Plattenebene ist keine Faserrichtung definiert. Wenn vorzugsseite gesetzt ist, muss die zugrunde liegende Geometrie eine ausgewiesene „Außenrichtung" haben (Flächenbauteil mit positiver Dickenseite; Stab- und Volumenbauteile haben in der Regel keine Vorzugsseite).
Nicht-Zirkularität: Die Definition verwendet ausschließlich element als Oberbegriff, die Identifikator-Begriffe uuid, positionsnummer, produktkennzeichnung, die Werkstoff-Hierarchie (werkstoff und Subklassen), die Faserrichtungs-Modi-Hilfsbegriffe (faserrichtungs_modus, faserrichtung, haupttragrichtung, lagenstruktur, plattenlaengsrichtung, plattendicken_achse), die Primitive punkt, vektor, weltkoordinatensystem, toleranzen sowie die noch zu definierenden Repräsentations- Bausteine bauteilachse und polyeder. Sie verweist nicht auf Spezialisierungen von Bauteil (Sparren, Pfette etc.) und nicht auf Bauteil-Aggregate.
Optionalität: Nur die Optionalfelder positionsnummer, produktkennzeichnung, vorzugsseite, festigkeitsklasse, bezeichnung sind algebraisch optional (Wert ∪ {⊥}); ⊥ ist zulässig. Die werkstoffklassen-spezifischen Faserrichtungs-Felder sind nicht optional, sondern bedingt pflichtig.

Erläuterung (nicht normativ)¶

Der Bauteilbegriff dieses Glossars ist bewusst generisch und gegliedert statt monolithisch:

Gegliedert nach Geometriedominanz: Stab- (Sparren, Pfette, Stütze, Strebe, Kehlbalken), Flächen- (Schalung, Plattenwerkstoff, Brettsperrholz-Element) und Volumenbauteile (Massivholzelemente, zusammengesetzte BSP-Wandelemente). Diese drei Klassen verwenden unterschiedliche Geometrie-Repräsentationen, sind aber alle Bauteile.
Gegliedert nach Bauteilrolle: Spezialisierungen wie sparren, pfette, stuetze erben die Bauteil-Eigenschaften und ergänzen rollenspezifische Constraints (z. B. „eine Pfette liegt näherungsweise waagerecht", „eine Stütze steht näherungsweise senkrecht").

Faserrichtung folgt aus dem Werkstoff, nicht aus dem Bauteil. Welcher Richtungsbegriff am Bauteil pflichtig ist (faserrichtung, haupttragrichtung, plattenlaengsrichtung, oder keiner), wird durch die Werkstoff-Subklasse bestimmt (siehe faserrichtungs_modus):

axiales_holz (Vollholz, KVH, BSH, LVL): einzelner faserrichtung-Vektor — Pflicht.
mehrlagenholz (BSP/CLT, Sperrholz): keine einzelne globale Faserrichtung; statt dessen lagenstruktur plus haupttragrichtung.
gerichteter_plattenwerkstoff (OSB): plattenlaengsrichtung als schwache Vorzugsrichtung der Decklagen-Strands.
isotroper_plattenwerkstoff (Spanplatte, MDF, HDF): keine Faserrichtung in der Plattenebene; nur plattendicken_achse.

Vorzugsseite bleibt optional, weil viele Plattenwerkstoffe (auch solche mit Faserrichtung wie OSB) keine ausgezeichnete Sichtseite haben. Die Optionalität der Vorzugsseite ist eine eigenständige Modellierungs-Festlegung, nicht gekoppelt an die Faserrichtungs-Modi.

Verbindungsmittel, Verbinder und Verstärkungselemente sind keine Bauteile, sondern eigene Element-Subklassen unter dem gemeinsamen Oberbegriff element:

verbindungsmittel (Nagel, Schraube, Bolzen, Stabdübel, Klammer, Holzdübel, Klebung): das einzelne kraftübertragende Stück; Bemessung nach EC5 Kap. 8 (Anschlussbemessung).
verbinder (Balkenschuh, Winkel, Knotenblech, Schlitzblech, Sherpa): vermittelndes Element zwischen Bauteilen, das selbst durch Verbindungsmittel befestigt ist.
verstaerkungselement: physisch eine Vollgewindeschraube, aber in funktionaler Verstärkungsrolle (Querzug-, Querdruck-, Schubverstärkung) mit eigener axialer Bemessung nach EC5:2022 / ETA. Funktion bestimmt die Klasse, nicht das Material: dieselbe Vollgewindeschraube wird im klassischen Abscher-Anschluss als verbindungsmittel, als ETA-konforme Querzugverstärkung als verstaerkungselement instanziiert — niemals als „Bauteil- ähnlich".

Verbindungsdetails (Zapfen, Versatz, Blattung, Schwalbenschwanz) sind geometrische Modifikationen von Bauteilen, kein eigener Bauteiltyp. Verbindungen im aggregativen Sinn (Verbindung als Knotenpunkt mit Bauteilen + Verbindungsmitteln + ggf. Verbindern + Verstärkungen) sind eine eigene Aggregat-Klasse verbindung, kein Bauteil.

Bauteil-Aggregate wie Dach, Wand, Decke sind Kompositionen aus Bauteilen plus konstruktiven Schichten und stehen eine Stufe über dem Bauteilbegriff. Sie haben einen eigenen Aggregat-Oberbegriff (bauteil_aggregat, eigener Eintrag folgt).

Beziehungen¶

Oberbegriff: element (abstrakter Oberbegriff der App- Ontologie, trägt UUID, Positionsnummer, Produktkennzeichnung, Geometrie, Werkstoff, Lebenszyklus). Bauteil ist eine von vier konkreten Element-Subklassen (neben verbindungsmittel, verbinder, verstaerkungselement). Ein Aggregat-Oberbegriff bauteil_aggregat existiert als Schwesterbegriff für Kompositionen aus Bauteilen (Dach, Wand, Decke).
Spezialisierungen nach Geometriedominanz (eigene Einträge folgen):
Stabbauteil (stabbauteil): 1D-dominant, repräsentiert durch Achse + Querschnitt + Material. Untertypen:
- Sparren (sparren), inkl. Spezialisierungen Gratsparren (gratsparren), Kehlsparren (kehlsparren)
- Pfette (pfette), inkl. Spezialisierungen Fußpfette (fusspfette), Mittelpfette (mittelpfette), Firstpfette (firstpfette)
- Latte (latte)
- Konterlatte (konterlatte)
- Stütze (stuetze)
- Strebe (strebe)
- Kehlbalken (kehlbalken)
- Riegel (riegel)
- Schwelle (schwelle)
- Rähm (raehm)
- Pfosten (Folgearbeit)
Flächenbauteil (flaechenbauteil): 2D-dominant, repräsentiert durch begrenzte Trägerfläche + Dicke + Material. Untertypen:
- Schalung (schalung)
- Plattenwerkstoff (plattenwerkstoff)
- Brettsperrholz-Element (brettsperrholz_element)
Volumenbauteil (volumenbauteil): 3D-allgemein, repräsentiert durch Polyeder + Material. Untertypen: Massivholzelemente, zusammengesetzte BSP-Bauteile (Folgearbeit).
Annotationen (eigene Einträge; werkstoffabhängig pflichtig oder optional, siehe faserrichtungs_modus):
Faserrichtung (faserrichtung, Pflicht bei axiales_holz): einzelne lokale Längsachse des Holzfaserverlaufs.
Lagenstruktur (lagenstruktur, Pflicht bei mehrlagenholz): Liste von lage-Objekten ≥ 3 mit Symmetrie-Invariante.
Haupttragrichtung (haupttragrichtung, Pflicht bei mehrlagenholz): Vektor in Plattenebene mit höherer Decklagen-Steifigkeit.
Plattenlängsrichtung (plattenlaengsrichtung, Pflicht bei gerichteter_plattenwerkstoff): schwache Vorzugsrichtung der Decklagen-Strands.
Plattendickenachse (plattendicken_achse, Pflicht bei allen Plattenwerkstoffen): rechtwinklig zur Plattenebene.
Vorzugsseite (vorzugsseite, optional, eigener Eintrag folgt): Ober-/Unterseiten-Markierung bei seitenanisotropen Flächenbauteilen.
Festigkeitsklasse (festigkeitsklasse, optional): Werkstoff-Klassifikation nach EN 14081-1, EN 14080.
Bauteilachse (bauteilachse, eigener Eintrag folgt): geometrische Hauptachse stabförmiger Bauteile.
Bestandteile (partitiv) eines Bauteils (rein geometrisch):
Geometrie (Achse, Trägerfläche oder Polyeder)
Lage in W (SE(3)-Transformation)
Abgrenzung:
Verbindungsmittel (Nagel, Schraube, Bolzen, Stabdübel, Klammer, Holzdübel; eigene Kategorie, eigener Eintrag folgt): sind keine Bauteile dieser App, sondern Verbindungselemente zwischen Bauteilen. Geometrie und Funktion sind beschreibbar, aber die Bauteilrolle (Tragglied im Sinne der Bemessung) wird ihnen nicht zugewiesen.
Bauteil-Aggregat (bauteil_aggregat, eigener Eintrag folgt): Komposition mehrerer Bauteile zu einer übergeordneten Einheit (Dach, Wand, Decke). Ein Aggregat ist kein Bauteil, sondern eine Stufe darüber.
Bauwerk (Gebäude als Ganzes): die übergeordnete Einheit, aus Bauteilaggregaten und Bauteilen zusammengesetzt; Bauteil ist Bestandteil eines Bauwerks.
Konstruktionsdetail (Anschlussdetail, Knoten): kann mehrere Bauteile mitsamt Verbindungsmitteln umfassen und ist eine modellhafte Repräsentation der lokalen Verbindungs- geometrie, kein eigenes Bauteil. Eigener Eintrag folgt.
Werkstoff (werkstoff): die Stoffeigenschaft eines Bauteils, nicht das Bauteil selbst. Eigene Begriffshierarchie mit den Subklassen axiales_holz, mehrlagenholz, gerichteter_plattenwerkstoff, isotroper_plattenwerkstoff sowie werkstoff_stahl. Konkrete Werkstoffe (Vollholz, BSH, BSP, LVL, OSB, Spanplatte, MDF, Sperrholz) ordnen sich diesen Subklassen zu; eigene Folge-Einträge.
Verbindungsmittel (verbindungsmittel), Verbinder (verbinder), Verstärkungselement (verstaerkungselement): Geschwister-Element-Subklassen, keine Bauteile (siehe oben).
Verbindung (verbindung): Aggregat-Klasse über Bauteilen + Verbindungsmitteln + Verbindern + Verstärkungen an einem Knotenpunkt; keine Element-Subklasse, sondern eigene Aggregat-Hierarchie.

Quellen¶

Primär (normativ):

SIA 265:2021, „Holzbau", Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.
SIA 260:2013, „Grundlagen der Projektierung von Tragwerken".
DIN EN 1995-1-1:2010-12, „Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines – Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau".
DIN 1052:2008-12, „Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken – Allgemeine Bemessungsregeln und Bemessungsregeln für den Hochbau".
DIN EN 14080:2013-09, „Holzbauwerke – Brettschichtholz und Balkenschichtholz – Anforderungen".
DIN EN 14081-1:2019-10, „Holzbauwerke – Nach Festigkeit sortiertes Bauholz mit rechteckigem Querschnitt – Teil 1: Allgemeine Anforderungen".

Sekundär:

Lignum (Hrsg.): Holzbautabellen HBT. Lignum, Zürich, aktuelle Auflage.
Mönck, W.; Rug, W.: Holzbau – Bemessung und Konstruktion.
Auflage, Beuth, Berlin 2015.
Blass, H. J.; Sandhaas, C.: Ingenieurholzbau – Grundlagen der Bemessung. KIT Scientific Publishing, Karlsruhe 2016.
Gerner, M.: Fachwerk – Instandsetzung, Sanierung, Neubau. DVA,
Auflage 2007.
Natterer, J.; Herzog, T.; Volz, M.: Holzbau-Atlas. 4. Auflage, Birkhäuser, Basel 2003.

Korpus (nicht autoritativ):

Holzbau Deutschland, Merkblatt „Begriffe und Klassifizierungen für den Holzbau" (abgerufen 2026-05-08).
Wikipedia, Lemma „Bauteil" (abgerufen 2026-05-08).

Quelle herunterladen¶

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