Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

ERA-WoodWisdom: European hardwoods for the biulding Sector (EU Hardwoods) Teilprojekt 1

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
22004014
Anfang
01.08.2014
Ende
31.12.2016
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Gesamtprojektes "EU-Hardwoods" ist die Schaffung einer wissenschaftlichen Basis für eine gesteigerte Verwendung von Laubholz als Ingenieur-Werkstoff im Holzbau. Das erste grundlegende Ziel des Vorhabens ist die empirisch abgesicherte Definition der technologischen Voraussetzungen für eine sichere und dauerhafte Verklebung von Laubholz für tragende Anwendungen. Die weiteren Projektziele bestehen in der Entwicklung eines Materialmodells für Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz und in der experimentellen Charakterisierung der Leistungsfähigkeit von Brettsperrholz mit gezielt eingesetzten Laubholzanteilen. Das Arbeitsprogramm des Vorhabens umfasst im Wesentlichen drei Arbeitspakte des Verbundprojektes: - Die Erforschung der dauerhaften tragenden Verklebung von Laubholz gliedert sich in die Teilaufgaben der grundsätzlichen Verklebbarkeit und der geeigneten Klebstoffsysteme und die spezifischen Fragen zu geklebten Keilzinkenverbindungen. Es sind umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur Kurzzeitfestigkeit, Dauerfestigkeit, Klebstoffauftragsverfahren und den Gebrauchseigenschaften vorgesehen. Bei der Erforschung der geklebten Laubholz-Keilzinkenverbindungen stehen die Optimierung der Herstellparameter und die experimentelle Verifizierung des angestrebten Leistungsniveaus im Vordergrund. - Für die Einführung des neuen Bauproduktes Brettschichtholz aus Laubholz wird ein rechnerisches Materialmodell auf Basis der Finiten-Element-Methode mit Berücksichtigung spezifischer stochastischer Fehlstellenverteilungen von Laubhölzern entwickelt. Aus dem empirisch validierten Modell werden anschließend ingenieurmäßige Anwendungs- und Bemessungsregeln abgeleitet. - Die durch Laubholz-Einsatz verbesserten mechanischen Eigenschaften von Hybrid-Brettsperrholz werden anhand von industriell hergestellten Prototyp-Bauteilen in einem experimentellen Versuchsprogramm für die unterschiedlichen Beanspruchungsmodi als Wand- und Deckenelemente quantifiziert.
Ergebnisdarstellung
Klebstoffe für baurechtlich verwendbare tragende Laubholz(LH)verklebungen müssen gemäß heutiger europ. normativer Regelungen spezifisch für einzelne LH-Arten qualifiziert werden. Die Recherchen ergaben insgesamt 7 Fabrikate der Klebstofffamilien PRF, MUF und 1K-PU, die für die LH-Arten Eiche, Buche, Edelkastanie und Birke zertifiziert sind. Die Untersuchungen deckten auch wesentl. offene Fragen zur Typprüfung von 1K-PU und MUF-Keilzinkenklebstoffen auf, bei MUF betreffend den ökol. bedeutsamen getrennten Harz-Härter-Auftrag. Die Analysen der Zugtragfähigkeiten von Keilzinkenverbindungen in LH belegten die Realisierbarkeit hoher Festigkeiten bei Verbindungen von Eiche-, Buche-, Birke- und Edelkastanie-Lamellen. LH-art-übergreifend wurde festgestellt, dass bei höheren LH-Lamellenzugfestigkeiten die Keilzinken- unter die Holzfestigkeit abfällt, was in Verbindung mit den bei LH typischen kürzeren Lamellenlängen und damit häufigeren Keilzinkenverbindungen erhebliche Auswirkungen auf die Bauteiltragfähigkeit hat und zu berücksichtigen ist. Zur Simulation des Biegetragverhaltens beliebig homogen, inhomogen oder hybrid aufgebauten LH-Brettschichtholzes (BSH) wurde ein FEM-Simulationsmodell unter Verwendung der neuzeitlichen XFEM-Methode für nicht lokal prädeterminierte Schädigungs- und mehrfache simultane Rissentwicklung in Verbindung mit einer Dehnungsentfestigung sowohl im Holz wie in den Keilzinkenverbindungen erstellt. Die Leistungsfähigkeit des Modells wurde an 2 Eiche-BSH-Datensätzen verifiziert. Es ergaben sich sehr gute Überstimmungen der simulierten und experimentellen Daten. Betreffend LH-Brettsperrholz (BSP) konnten im Vergleich zu Nadelholz(NH) rd. 3-7fach höhere Rollschubmoduln- und -festigkeiten von Buchenholz quantifiziert werden. Die Versuche an dem neuartigen LH-NH-BSP mit Buche-Querlagen ergaben bei Platten- und Scheibenbeanspruchung wesentlich höhere Tragfähigkeiten und -steifigkeiten als bei NH-BSP. Die industrielle Machbarkeit wurde nachgewiesen.

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