Freitragende Treppen: Ingenieurskunst trifft auf modernes Design

Freitragende Treppen, auch bekannt als schwebende Treppen, sind eine der faszinierendsten Designinnovationen in der Welt der Architektur und Innenarchitektur. Aber wie funktionieren sie? Wie werden sie entworfen? Um eine freitragende Treppen zu entwerfen, ist es wichtig, ihre ästhetische Wirkung sorgfältig zu bewerten und die Struktur unter Berücksichtigung der technischen Normen für den Bau zu berechnen. Eine 3D-Gebäudeplanungssoftware kann dabei eine große Unterstützung sein. Im Folgenden zeigen wir Ihnen eine Reihe von freitragenden Treppen-Renderings, die mit einer BIM-Software erstellt wurden. Sie können sich gerne frei von diesen Bildern für Ihr Projekt inspirieren lassen!

Was ist eine freitragende Treppe?

Freitragende Treppen sind eine technologische Lösung, die Funktionalität und Design vereint.

Traditionell besteht eine Treppe aus Steigungen und Stufen: die Stufe einer traditionellen Treppe ist der horizontale Teil, auf dem man geht, während die Steigung der vertikale Teil ist, der eine Treppe mit einer anderen verbindet. Freitragende Treppen verzichten auf die Steigung, was die Stufen so erscheinen lässt, als wären sie im Raum schwebend, und verleiht der gesamten Treppe ein offeneres Aussehen.

Gestützt von einem zentralen Träger oder mit Stufen, die direkt an der Wand oder einer anderen vertikalen Fläche befestigt sind, sind diese Treppen so konzipiert, dass sie die Tragstruktur verbergen und das Gefühl vermitteln, dass die Stufen im Raum „schweben“, was einen modernen und klaren Look bietet.

So sehr man auch denken mag, dass sie besser zu einem minimalistischen und zeitgenössischen Design passen, können sie mit der richtigen Wahl von Formen und Materialien auch leicht in klassischeren Umgebungen und sogar in historischen oder architektonisch wertvollen Gebäuden integriert werden.

Sie können sowohl innen als auch außen installiert werden, für Unternehmen, Häuser oder Renovierungen und können mit verschiedenen Arten von Geländern und Handläufen kombiniert werden, oft aus Glas oder in Form von Kabeln oder Stangen.

Projekt freitragende Treppe | Render erstellt mit Edificius

Neben ihrer ästhetischen Wirkung sind freitragende Treppen auch ein hervorragendes Beispiel für Bautechnik, bei der fortschrittliche Materialien und Konstruktionstechniken eingesetzt werden, um Stabilität und Sicherheit zu gewährleisten. Werfen wir also einen Blick auf die Funktionsweise einer freitragenden Treppe.

Wie funktioniert eine freitragende Treppe?

Der Reiz einer freitragenden Treppe liegt vor allem in ihrer scheinbar unmöglichen Konstruktion, die den Gesetzen der Schwerkraft zu trotzen scheint. Aber wie kann eine so leichte Konstruktion ohne zentrale Stütze stabil und sicher bleiben? Wie baut man eine freitragende Treppe?

Die Antwort liegt in präziser Ingenieurtechnik und der Wahl der Materialien. In der Regel werden freitragende Treppenstufen durch Bolzen oder andere Befestigungsmittel sicher an der Wand verankert, um die Last gleichmäßig zu verteilen. Diese Anordnung ermöglicht es, die Eigenschaften der Materialien wie Stahl oder Stahlbeton optimal zu nutzen, um sicherzustellen, dass die Treppe sowohl stabil als auch elegant ist. Es ist notwendig, Softwares für strukturelle Berechnungen zu verwenden, um mögliche Probleme vorherzusagen und zu mindern, sodass ein Bau entsteht, der nicht nur visuell beeindruckend, sondern auch sicher für die Nutzer und den technischen Bauvorschriften entspricht.

So funktioniert eine freitragende Treppe:

• Verankerung an der Wand: die Oberseite der freitragenden Treppe ist sicher an einer Wand oder einer tragenden Struktur mit robusten Halterungen oder strukturellen Ankern befestigt. Diese Verankerung ist entscheidend für die Stabilität und Sicherheit der Treppe;
• Stufen: die Stufen einer freitragenden Treppe können in Material und Form variieren, sind aber in der Regel aus Holz, Metall oder Glas gefertigt. Diese Stufen sind an der Oberseite der Treppenstruktur verankert und ragen nach außen, wodurch die Durchgänge zum Hinauf- oder Hinuntersteigen entstehen;
• Spannung und Kompression: die Hauptkraft, die es einer freitragenden Treppe ermöglicht, zu funktionieren, ist die Verteilung von Spannung und Kompression zwischen der Wand und den Stufen. Die Oberseite der Treppe überträgt die Kompression auf die Wand, während die Stufen der Spannung widerstehen. Diese Verteilung der Kräfte ist der Grund, warum eine freitragende Treppe stabil bleiben kann, ohne vertikale Stützen;
• Balance: die Geometrie der freitragenden Treppe ist so gestaltet, dass das Gewicht des Benutzers, der hinauf- oder hinuntersteigt, gleichmäßig auf die Stufen und die tragende Struktur verteilt wird. Dieses Gleichgewicht hilft, ein Nachgeben oder Versagen der Treppe zu vermeiden;
• Ästhetisches Design: Freitragende Treppen werden oft für ihr ästhetisches und modernes Design geschätzt. Sie können einen Hauch von Eleganz und Minimalismus in die Innenräume von Gebäuden bringen;
• Sicherheit: trotz des faszinierenden Aussehens ist es entscheidend, dass freitragende Treppen nach strengen Sicherheitsstandards entworfen und gebaut werden. Sie müssen aus robusten Materialien, zuverlässigen strukturellen Ankern und einer sorgfältig berechneten Planung hergestellt werden, um die Sicherheit der Benutzer zu gewährleisten.

Render einer freitragenden Treppe mit Edificius erstellt

Freitragende Treppe: strukturelle Details

Um eine freitragende Treppe zu entwerfen, ist es entscheidend, eine Reihe von strukturellen Details zu kennen und vorherzusehen, die notwendig sind, um die Treppe stabil und sicher zu machen.

Tragfähigkeit

Um eine strukturell solide freitragende Treppe zu entwerfen, ist es notwendig, die Tragfähigkeit ihrer Struktur zu berücksichtigen. Die Struktur muss in der Lage sein, nicht nur ihr eigenes Gewicht, sondern auch das Gewicht jeder Person oder jedes Objekts, das sie benutzt, zu tragen.

Beim Entwurf der Treppe muss daher die maximale erwartete Last berücksichtigt werden, einschließlich Elemente wie das Gewicht der Stufen, die Anzahl der Personen, die die Treppe benutzen, und jede zusätzliche Last wie Möbel oder große Gegenstände.

Strukturelle Stützen

Obwohl die Stufen der freitragenden  Treppe zu schweben scheinen, gibt es immer eine strukturelle Unterstützung, die alles trägt. Diese kann:

• eine tragende Wand sein, die aus Stahlbeton oder Vollziegeln besteht. In diesem Fall sind die Stufen direkt an der tragenden Wand verankert, und es gibt keine besonderen strukturellen Probleme. Sie werden beispielsweise durch einen im Mauerwerk eingelassenen Träger oder direkt und einzeln mit chemischen Ankerbolzen und Edelstahlabstandshaltern zwischen Wand und Stufe gehalten;
• Edelstahlrahmen sein, die in einer nicht tragenden Wand integriert sind. Jede Stufe wird von einem strukturellen Rahmen getragen und kann durch die Einfügung von Glasgeländern oder Edelstahlhaken, die an der Decke befestigt sind, versteift werden;
• ein Träger sein, der unter den Stufen positioniert ist, am Boden und an der Kopfstufe verankert. Er fungiert als Rückgrat für das gesamte System und ist mit jeder Stufe verschraubt.

Strukturelle Materialien

Die Materialien, die für die Gestaltung der Trittflächen und der strukturellen Unterstützungssysteme einer freitragenden Treppe verwendet werden, beeinflussen die Festigkeit und die Stabilität der Treppe selbst.

Wenn leichte Materialien wie Stahl und Aluminium verwendet werden, hat die Treppe ein geringeres Eigengewicht, während Materialien wie Beton oder Stein eine höhere Dichte und somit ein höheres Gewicht haben. Treppen aus Stahlbeton bieten beispielsweise mehr Unterstützung für die Struktur.

Es ist zwar sehr wichtig, die Materialauswahl sorgfältig entsprechend den spezifischen Anforderungen des Projekts zu berücksichtigen, aber oft wird auch Massivholz wie Buche, Eiche oder Walnuss verwendet, mit Dicken von 80 bis 100 mm zur Herstellung der Stufen. Alternativ gewinnen Harz und Corian als Materialien für die Stufen an Beliebtheit. Die Geländer können aus verschiedenen Materialien bestehen, einschließlich Glasplatten, die an den Seiten der Stufen befestigt sind, oder Edelstahl. Die Befestigungsoptionen reichen von sichtbaren Edelstahlbolzen bis hin zu Holzstopfen, die die Schrauben verbergen.

Verbindungen

Die Analyse der Verbindungen ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die freitragende Treppe strukturell solide ist. Dies umfasst nicht nur die Verbindungen zwischen den Stufen und den Setzstufen, sondern auch die Verbindungen zwischen dem strukturellen Unterstützungssystem und den Stufen und Setzstufen, die oft nur Halterungen für die im Mauerwerk verankerten schwebenden Stufen sind. Bei der Planung der Treppe ist es wichtig:

• den Lasttransfer und die Lastverteilung in diesen Verbindungen sorgfältig zu berücksichtigen;
• darauf zu achten, dass sie so entworfen sind, dass sie den erwarteten Lasten standhalten.

Die verschiedenen Arten von freitragenden Treppen

Freitragende Treppen können in verschiedenen Stilen und Materialien sowie mit verschiedenen Bautechniken realisiert werden, um den architektonischen Anforderungen und Designvorlieben gerecht zu werden. Hier sind einige der häufigsten Arten von freitragenden  Treppen, die realisiert werden können:

• freitragende Treppe an einer tragenden Wand – Wenn die Treppe an einer tragenden Wand entlang verläuft, wird die Realisierung der schwebenden Stufen zu einer Wahl ohne signifikante strukturelle Probleme. Eine gängige Lösung besteht darin, ein tragendes Element aus Stahl (genannt Traverse) in das Mauerwerk einzulassen, das als Hauptstütze für Stufen und Geländer dient. Diese Lösung schafft einen außergewöhnlichen visuellen Effekt, bei dem die Stufen scheinbar aus der Wand herausragen. In der Regel sind die Stufen aus Holz (Buche, Eiche, Walnuss oder anderen edlen Hölzern) ohne Setzstufen gefertigt. Um einen außergewöhnlichen visuellen Eindruck zu erzielen, kann diese Option mit einem Glasgeländer kombiniert werden, dessen Paneele an den Seiten der Stufen befestigt sind. Diese Befestigungen können mit sichtbaren Edelstahlbolzen oder mit Holzabdeckungen zur Verbergung der Schrauben realisiert werden. Eine mögliche Alternative ist die Verwendung einer äußeren Holztraverse;
• freitragende Treppe an nicht tragenden Wänden – Wenn neben der Treppe keine tragende Wand vorhanden ist, sondern Elemente wie Stützen, Trennwände oder Stützmauern, kann keine traditionelle freitragende Treppe verwendet werden. In diesen Fällen können unsere Designer maßgeschneiderte Lösungen entwickeln, nachdem sie eine Besichtigung durchgeführt und alle Details des Projekts analysiert haben. Eine Lösung könnte die Einfügung eines speziellen schwebenden Stahlelements mit Befestigungspunkten am Boden und an der Decke sein. Diese Lösung erfordert die Verwendung von Zwischenstützen, und das schwebende Element wird mehr wie eine Stahlrahmenstruktur als eine Traverse aussehen. Nach der Installation dieser Stahlstruktur kann die Wand mit Gipskarton oder anderen Materialien verkleidet werden, um die Struktur zu verbergen;
• freitragende Treppe mit zentraler Säule – Wenn die Struktur des Gebäudes die Installation einer traditionellen freitragenden Treppe nicht zulässt, stellt eine alternative Lösung die freitragenden Treppen mit einer zentralen Säule dar. Diese Säule fungiert als Rückgrat und trägt das Gewicht der Treppe, wodurch maximale Sicherheit während der Nutzung gewährleistet wird. Die zentrale Säule kann in einem minimalistischen Stil oder in einem robusteren Stil entworfen werden, je nach ästhetischen Vorlieben;
• freitragende Treppe mit strukturellen Glaswänden – In einigen Projekten ist es gegebenfalls nicht möglich, die Treppe in der Nähe einer Wand zu platzieren. Dieses Szenario tritt beispielsweise auf, wenn die Treppe im Zentrum eines Raumes, einer Halle oder eines Foyers in einem prestigeträchtigen Gebäude oder Hotel platziert ist. In diesen Fällen können strukturelle Glaswände verwendet werden, um die gesamte Struktur der freitragenden Treppe zu unterstützen. Die Glaswände sind normalerweise auf beiden Seiten der Treppe positioniert und so konzipiert, dass sie die Last jeder einzelnen Stufe tragen. Die Stufen können aus Holz gefertigt werden, um sich harmonisch mit dem Boden oder anderen umgebenden Einrichtungselementen zu verbinden, oder aus gehärtetem Verbundglas, was dem gesamten Innendesign einen exklusiven Hauch von Leichtigkeit und Eleganz verleiht. Die Glaswände sind speziell dafür ausgelegt, die Last der Treppe zu tragen und werden am Boden und/oder an der Decke befestigt. Die Stufen sind fest an den Glaswänden mit speziell entworfenen Edelstahlbolzen verankert, um eine sichere und langlebige Struktur zu gewährleisten.

Render freitragenden Treppe mit einer BIM-Software für Architektur erstellt

Neben diesen gängigeren Typen können auch freitragende Treppen mit nur einer Stufe, mit Stufe und Setzstufe, wendelförmig, L-förmig, geradläufig usw. entworfen werden.

Freitragende Treppen: Design-Innovationen

Freitragende Treppen, mit ihrer leichten und schwebenden Struktur, sind immer wieder Gegenstand von Design-Innovationen.

Die Möglichkeit, mehr Licht in die Räume zu bringen durch offene Stufen, durch die es hindurchfiltert, ermöglicht es, Licht- und Schattenspiele zu schaffen, die die Architektur eines Wohnhauses, eines Geschäfts- oder Ausstellungsraums bereichern.

Die Art der Oberflächenbehandlung der Stufen, das gewählte Material und auch die Farbgebung (neben natürlich zusätzlichen Details wie integrierten LED-Leuchten oder Stahlprofilen) verleihen der Treppe eine starke visuelle Wirkung und verleihen:

• größere Erhabenheit, wenn Holzmaterialien oder Natursteinbeläge für die Stufen verwendet werden;
• größere Innovation und Praktikabilität mit Solid Surface-Materialien;
• größere Transparenz durch die Verwendung von Glasoberflächen.

Hier einige innovative freitragende Treppen, die in den letzten Jahren populär wurden.

Kurvige freitragende Treppe

Eine kurvige freitragende Treppe ist seit jeher ein Synonym für Klasse: Ein alltäglicher Gegenstand wie eine Treppe wird außergewöhnlich durch den Einsatz von geschwungenen Formen und speziellen Oberflächen, die sie zu einem echten Designobjekt machen.
Eine Wendeltreppe mit Schwebestufen, die von zentralen oder seitlichen Stützen getragen wird und mit gebogenen Geländern aus Glas oder Stahl versehen ist, teilt und gliedert den Raum, wenn sie in der Mitte eines Raums positioniert wird, und wird zum Mittelpunkt des gesamten Umfelds.

Freitragende Glas-Treppe

Eine freitragende Glas-Treppe hat sowohl die Stufen als auch das Geländer/tragende Querprofil aus Glas. Die einzigen Edelstahl-Elemente sind die Verankerungspunkte zwischen Stufe und Wand oder Glasgeländer.
Freitragende Glas-Treppen sind ein minimalistisches Angebot, da sie die Ebenen verbinden, ohne Elemente hinzuzufügen, die das Raumgefühl beschweren oder Teile des Raumes verdecken.

Vollständige Glas-Treppen können gerade oder anpassbar an jedes Umfeld und strukturelle Vorgaben sein. Die Transparenz verleiht der Treppe ein visuelles Impact, das durch die Ergänzung von einfarbiger oder mehrfarbiger LED-Beleuchtung an den Stufen oder Strukturen verstärkt wird.

Freitragende Treppe mit innovativen Trägern und Querverstrebungen

Unter den verschiedenen innovativen Varianten der freitragenden Treppen finden wir:

• solche mit Zickzack-Traversen, oft aus Stahl, die der Treppe ein elegantes und modernes Aussehen verleihen. Wenn die Traversen in einer anderen Farbe als die Stufen oder sogar aus Sichtstahl sind, wird der Kontrast und die Struktur betont;
• solche mit Stufen, die von Stahlseilen, die an der Decke verankert sind, gehalten werden und mehr Licht in den Raum fließen lassen;
• solche mit mehreren Etagen, bei denen auch der Ruhepodest schwebend ist und das Geländer, das der Treppe ergonomisch folgt und perfekt entwickelt ist, um spezifische Sicherheitsfunktionen je nach Bedarf zu erfüllen.

Wenn Sie ein freitragende Treppe einer Wohnung modellieren und sehen möchten, welche Materialien und technischen Lösungen ein innovativeres Design schaffen, empfehlen wir, eine Reihe von Real-Time-Renderings zu erstellen.

Vorteile einer BIM-Software für die Planung einer freitragenden Treppe

Die Einführung von BIM-Modellierungssoftware in der Planung von freitragenden Treppen bietet zahlreiche Vorteile, die über die einfache grafische Darstellung hinausgehen. Hier sind einige der wichtigsten Stärken:

• Auswahl des geeignetsten Typs Die Flexibilität einer BIM-Umgebung ermöglicht es, verschiedene Typen von freitragenden Treppen in viel kürzerer Zeit zu erkunden als mit traditionellen Methoden.  Man kann Materialien, Dimensionen und Geometrien schnell ändern und sehen, wie jede Variante in das Projekt integriert wird. Diese Fähigkeit, in Echtzeit zu experimentieren, hilft erheblich bei der Auswahl des am besten geeigneten Treppentyps für den spezifischen Kontext des Projekts.
• strukturelle Simulation Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung von BIM in diesem Kontext ist die Fähigkeit, strukturelle Simulationen durchzuführen. Dank der Integration mit Statik-Softwares ist es möglich, die Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit der freitragender Treppen unter verschiedenen Bedingungen zu analysieren. Dies bietet eine zusätzliche Garantie für die Sicherheit der Struktur und ermöglicht auch eine Optimierung der Materialverwendung.
• Visualisierung und Präsentation Die fortschrittliche grafische Darstellung und die 3D-Rendering-Funktionen von BIM-Software ermöglichen es, extrem realistische Visualisierungen des Projekts zu erstellen. Dies ist besonders nützlich, wenn das Projekt dem Auftraggeber oder anderen Beteiligten präsentiert werden muss. Die Möglichkeit, eine detaillierte Simulation der Treppe im Kontext des gesamten Gebäudes zu zeigen, kann dazu beitragen, eine fundiertere und bewusstere Entscheidung des Kunden zu fördern.
• Kohärenz und Integration des Projekts Die BIM-Umgebung fördert die Kohärenz des Projekts. Jede Änderung am Modell der Treppe wird automatisch in allen Ansichten und zugehörigen Dokumentationen reflektiert. Dies reduziert das Risiko von Fehlern und Inkonsistenzen und stellt sicher, dass alle Teammitglieder immer auf dem neuesten Stand sind.
• Optimierung der Kosten und Zeit Die Effizienz von BIM ermöglicht eine genauere Planung der Kosten und Zeiten. Das BIM-Modell kann zur genauen Schätzung der benötigten Materialien, Arbeit und Zeit verwendet werden, was hilft, Verzögerungen und Ressourcenverschwendung zu vermeiden.

Rendering einer freitragenden Treppe mit einer BIM-Software für die Architekturplanung erstellt

Um mehr zu erfahren, lesen Sie auch:

• Technischer Leitfaden zur Planung einer Wendeltreppe;
• Wie man eine Treppe plant: Kriterien, Normen und herunterladbare Beispiele.

FAQ zu Freitragenden Treppen

Was ist eine freitragende Treppe?

Eine freitragende Treppe ist eine Treppe ohne Setzstufen, bei der die Stufen zu schweben scheinen. Sie kann von einem zentralen Träger gehalten werden, der an der Wand oder einer anderen vertikalen Fläche verankert ist, und bietet ein modernes und sauberes Design, das sich auch an klassische oder historische Kontexte anpassen lässt.

Wie funktioniert eine freitragende Treppe?

Die freitragende Treppe stützt sich auf die Verankerung der Stufen an der Wand oder der tragenden Struktur, die Verteilung von Zug- und Druckkräften zwischen Stufen und Unterstützung sowie das Gleichgewicht des Gewichts des Benutzers. Die Stufen können aus Holz, Metall oder Glas gefertigt sein, und die strukturelle Planung gewährleistet Sicherheit und Stabilität.

Welche strukturellen Details sind bei einer freitragenden Treppe wichtig?

Zu den strukturellen Details gehören die Tragfähigkeit der Struktur, die Stützen (tragende Wände, Stahlrahmen oder Träger), die Materialien der Stufen und Stützen (Massivholz, Metall, Glas, Beton) sowie die Verbindungen zwischen Stufen und Struktur, die so gestaltet sind, dass sie die vorgesehenen Lasten tragen können.

Welche Arten von freitragenden Treppen gibt es?

Die Haupttypen sind: an tragenden Wänden, an nicht tragenden Wänden, mit zentralem Säulen, mit strukturellem Glas, kurvig, spiralförmig, L-förmig oder linear. Jede Art wird basierend auf den strukturellen und ästhetischen Anforderungen ausgewählt.

Welche Materialien können für eine freitragende Treppe verwendet werden?

Die Stufen können aus Massivholz (Buche, Eiche, Walnuss), gehärtetem Verbundglas, Metall, Beton oder Harz bestehen. Die Geländer können aus Glas, Edelstahl oder anderen Materialien bestehen, mit sichtbaren oder versteckten Befestigungen, je nach Design.

Welche Designinnovationen gibt es für freitragende Treppen?

Die Innovationen umfassen offene Stufen für Lichtspiele, Materialien wie Solid Surface oder Glas, integrierte LED-Beleuchtung, Zickzack-Träger aus Stahl, von Spannseilen gehaltene Stufen, mehrgeschossige Treppen mit ergonomischen Handläufen, Kurven, spiralförmige oder vollständig transparente Treppen für einen eleganten ästhetischen Eindruck.

Welche Vorteile bietet eine BIM-Software bei der Planung von freitragenden Treppen?

BIM ermöglicht es, schnell den Typ der Treppe auszuwählen, die strukturelle Widerstandsfähigkeit zu simulieren, realistische Renderings zu erstellen, Konsistenz und Integration des Projekts aufrechtzuerhalten und Zeit sowie Kosten zu optimieren, indem es alle Phasen von der Planung bis zur endgültigen Präsentation unterstützt.