Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

ERA-WoodWisdom: Hybrid Cross Laminated Timber Plates (HCLTP)

Anschrift
Universität Stuttgart - Otto-Graf-Institut - Materialprüfungsanstalt
70569 Stuttgart
Pfaffenwaldring 32
Kontakt
Dr. Simon Aicher
Tel: +49 711 685-62280
E-Mail: simon.aicher@mpa.uni-stuttgart.de
FKZ
22003814
Anfang
01.08.2014
Ende
31.01.2017
Aufgabenbeschreibung
Das Ziel des HCLTP-Projektes war die Schaffung der wissenschaftlichen, technischen und industriellen Grundlagen für die Einführung neuartiger integraler Holz-Rippenplatten. Der wesentliche Vorteil der in einem einzigen Produktionsschritt hergestellten Elemente besteht in der Kombination des massiven und robusten Werkstoffes Brettsperrholz mit der gezielten Anordnung leichter Vollholzrippen für eine effiziente und ressourcenschonende Bauweise. Im Gegensatz zu konventionellen Herstellverfahren werden die Rippen hierbei nicht in einem separaten Produktionsschritt auf vorproduzierte Brettsperrholzplatten aufgeklebt, sondern durch eine Seitenverklebung in die oberste Brettsperrholzschicht integriert. Hierdurch soll es möglich sein, auf einer einzigen Produktionsanlage sowohl Platten mit sehr schlanken Rippenquerschnitten z.B. für Wand- und mittragende Fassadenelemente, als auch Platten mit dickeren Rippen, z. B. für weitgespannte Deckenelemente, herzustellen. Die erste Aufgabe des deutschen Teilprojektes bestand darin, die Grundlagen eines geeigneten industriellen Herstellprozesses zu konzipieren und – in Zusammenarbeit mit den europäischen Projektpartnern – den Prototyp einer integralen Rippenplatten-Presse zu entwickeln. Auf der realisierten Prototyp-Anlage wurden anschließend Probeelemente sowohl in der neuartigen wie auch in herkömmlicher (Referenz-) Bauweise im Bauteilmaßstab hergestellt. Der Schwerpunkt des deutschen Teilprojektes bestand sodann – aufbauend auf den in der Protoptypen-Presse hergestellten Elementen – in der experimentellen Charakterisierung der Tragfähigkeits- und Steifigkeitseigenschaften der integralen Rippenplatten sowie in der Untersuchung der Rippen-Platten-Verklebung. Aus der gewonnenen Produktionserfahrung und den experimentellen Ergebnissen waren sodann grundlegende Elemente der Typprüfung und der werkseigenen Produktionskontrolle für ein europäisches EAD/ETA-Verfahren zur Markteinführung der neuartigen Rippenplattenbauweise abzuleiten.
Ergebnisdarstellung
Anhand des entwickelten Konzepts für die integrale Rippenplatten-Presse und des realisierten Prototyps wurde gezeigt, dass das entworfene Verfahren prinzipiell für eine große Variationsbreite von Rippenanordnungen funktioniert. Bei der Herstellung von großformatigen Probeelementen wurde einerseits nachgewiesen, dass sich auch 1K-PUR-Klebstoffe, die bezüglich erhöhter Fugendicken sehr sensitiv sind, grundsätzlich für die neuartigen Rippenplatten eignen können. Andererseits wurden diesbezüglich auch die kritischen Einflussfaktoren aufgezeigt und die entsprechenden unabdingbaren Grenz- und Anforderungswerte zur Sicherstellung einer dauerhaften Verklebung definiert. Die Tragfähigkeit und Steifigkeit sowohl der neuartigen als auch der herkömmlichen (Referenz)-Rippenplatten im Bauteilmaßstab wurden für eine Vielzahl von Konfigurationen experimentell untersucht und die Ergebnisse mittels umfangreicher Finite-Element-Modellierungen ausgewertet: Die Rippenplatten zeigten durchweg ein sehr robustes Schädigungsverhalten mit erheblichen Sicherheitspotentialen infolge der Lastumlagerungsmöglichkeiten zwischen den einzelnen Rippen. Bei der Biegebeanspruchung ergab sich sowohl für die neuartigen als auch für die Referenzelemente eine deutliche Leistungssteigerung des Gesamtsystems gegenüber den charakteristischen Werten der Einzelkomponenten. Bei der Schubbeanspruchung war die Tragfähigkeitserhöhung insgesamt geringer ausgeprägt. Für die neuartigen integrierten Rippenplatten ergab sich jedoch im Vergleich zu den herkömmlich hergestellten Referenzbauteilen über alle betrachtete Konfigurationen hinweg ein deutlich (1,2 bis 1,4-fach) höheres Niveau der charakteristischen Mindesttragfähigkeiten. Aufbauend auf den wissenschaftlichen Ergebnissen, wurden Vorschläge für die Ausgestaltung von EADs / ETAs einschließlich detaillierter Produktionsanforderungen und der Methoden / Kriterien für die Typprüfung und die werkseigene Produktionskontrolle der neuen Rippenplatten-Bauweise erarbeitet.

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