Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Optimierung eines ökologischen Holz-Massiv-Verbundbausystems für den mehrgeschossigen Hochbau

Anschrift
Bauhaus-Universität Weimar - Fakultät Bauingenieurwesen - Institut für Konstruktiven Ingenieurbau -Professur Holz- und Mauerwerksbau
99427 Weimar
Marienstr. 13 a
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Karl Rautenstrauch
Tel: +49 3643 584546
E-Mail: karl.rautenstrauch@bauing.uni-weimar.de
FKZ
22002111
Anfang
01.10.2011
Ende
31.12.2014
Aufgabenbeschreibung
Ziel ist die Fortführung der Untersuchungen und Verbesserung der hybriden Verbundbauteile für den Einsatz im mehrgeschossigen Holzhausbau als Wand-, Decken- und Dachkomponenten in Form modularer Fertigteilelemente. Zur Realisierung energieeffizienter und bauphysikalisch günstiger Bauteileigenschaften soll eine neuartige Kombination eines statisch-konstruktiven Holzelementes aus Brettstapel bzw. Brettsperrholz im direkten Verbund, d.h. ohne zusätzliche Trennlage, mit einer bauphysikalisch optimierten mineralischen Deckschicht aus Calciumsulfatestrich modifiziert werden. Die damit erhöhte Bauteilmasse sorgt für eine gute Speicherfähigkeit (sommerlicher Wärmeschutz) und Pufferung differierender Luftfeuchten, wodurch sich ein ökologisches und wohngesundes Raumklima einstellt. Die bewusst nachhaltige und energiearme Baustoffauswahl bewirkt einen großen Beitrag zum aktiven Klimaschutz. Nach einer weiteren Optimierung der mineralischen Deckschicht, u.a. durch die Anwendung von natürlichen Faserstoffen, soll vor allem der direkte Verbund zum Holz weiter untersucht und verbessert werden. Anschließend sind experimentelle Untersuchungen an hybriden Verbundbauteilen mit verifizierenden, numerischen Simulationen vorgesehen. Nach der Betrachtung von Knotenpunkten, Details und bauphysikalischen Gesichtspunkten sind praxisgerechte Dimensionierungs- und Bemessungskonzepte auszuarbeiten.
Ergebnisdarstellung
Mit dem Industriepartner konnte erfolgreich eine raumseitige mineralische Deckschicht entwickelt werden, die sich einfach und praxistauglich auftragen lässt und einen sehr guten direkten Verbund mit dem statisch-konstruktiven Massivholzelement eingeht. Das aus Grund- und Deckenputz bestehende Putzsystem basiert auf dem Bindemittel Calciumsulfat und ermöglicht eine deutliche Erhöhung der Schubsteifigkeit gegenüber dem rohen Massivholzelement. Das hybride Holzverbundbauteil verfügt im mehrgeschossigen Holzbau über hohe Tragreserven sowie ein ausgeprägtes duktiles Verhalten im Versagensbereich, welches mittels umfangreicher zyklischer Versuchsreihen nachgewiesen werden konnte. Als Grundlage für ein gesamtheitliches Bausystem erfolgten ergänzende Untersuchungen an hybriden Holz-Verbund- Deckenelementen. Wichtige Konstruktionsdetails für Knotenpunkte wurden eruiert und in Versuchen nachgewiesen. Hinsichtlich bauphysikalischer Aspekte ergeben sich bei dieser Verbundbauweise synergetisch deutliche Vorteile, welche in den bauphysikalischen sowie brandschutztechnischen Eigenschaften der Verbundelemente wie z.B. der Steigerung des Wärme- und Feuchtespeichervermögens und dessen Interaktion mit dem Raumklima begründet sind. Bei Untersuchungen hinsichtlich des Recyclings wurde festgestellt, dass eine einfache Trennung u. stoffgerechte Wiederverwendung der beteiligten Baustoffe erfolgen kann. In vergleichenden Bilanzierungen hinsichtlich der aufgewandten Energien schnitt die Hybridbauweise gegenüber der Holzständer- und der Ziegelbauweise sehr positiv ab. Insgesamt ist daher die Hybridbauweise sehr gut für den Einsatz im mehrgeschossigen Holzbau geeignet u. stellt eine wirtschaftliche, als auch ökologische Alternative zu bestehenden Bauweisen dar. Durch die langfristige CO2-Speicherung über die Nutzungsphase ergibt sich ein deutliches Potential zur Ressourceneinsparung in Verbindung mit hohem Wohnkomfort, geringer Strahlenbelastung sowie gutem Wärme- und Feuchteausgleich

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