Forschung

Nachhaltige Bauwerke sind ein wichtiger Beitrag für eine nachhaltige Energieversorgung und Ressourcensicherheit sowie für die soziale Entwicklung von Dörfern und Städten. Sie erhöhen nicht nur die Lebensqualität von Nutzern und Bewohnern. Als Teil des Städtebaus bzw. die Dorfentwicklung tragen sie zur Erhöhung der Wertschöpfung im Rheinischen Re-vier bei. Daher soll im Verbandsgebiet (Mönchengladbach, Erkelenz, Jüchen, Titz) eine „Exzellenzregion“ entwickelt werden, die mit anderen Initiativen im Revier vernetzt ist. Dazu werden vorhandene Initiativen und Projekte im Bereich des Nachhaltigen Bauens vernetzt, verstärkt und verstetigt. Dieses Partnernetzwerk wird für die Entwicklung eines Mindsets „Nachhaltigkeit“ für vorrangig kommunaler Musterbauten im Sinne eines dezentral vernetzten Reallabors Erfahrungen zwischen Forschungseinrichtungen, Planern, Hand-werkern/Baufirmen und Herstellern einbeziehen, auswerten und kommunizieren. Dabei werden Prinzipien des nachhaltigen Bauens beachtet und möglichst auch neue (bau)technische Ansätze erprobt.

Ziel ist die Entwicklung eines tragenden Wandsystems für Außenwände.

Das Produkt soll aus einzelnen stabförmigen Holzbauteilen (Kanthölzer, Bohlen, Bretter) und Dämmung bestehen. Für eine möglichst geringe Wanddicke soll Trag- und Dämmebene miteinander vereint werden. Die Holzbauteile können durch Formschluss, Schrauben oder Klebstoff miteinander verbunden werden.

Mithilfe der analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen wird ein Bemessungskonzept für die baupraktische Anwendung des Wandsystems erarbeitet. Dazu ist zunächst das tragende Wandelement zu konzeptionieren, danach die Verbindungen der einzelnen Holzbauteile untereinander zu untersuchen um dann die Tragfähigkeit und Steifigkeit des Wandelements ganzheitlich untersuchen zu können. Weiterhin sind Lösungen für die Details zu Wandabschlüssen, Verbindungen der Wände untereinander und Öffnungen zu erarbeiten.

Um ein ganzheitlich nachhaltiges Produkt zu entwickeln, wird der Gesamtaufbau des Wandsystems mit Dämmstoffauswahl, Integration von Installation sowie innen- und außenseitiger Beplankung auf Grundlage der bauphysikalischen und ökobilanziellen Eigenschaften festgelegt.

Ermittlung des Trag- und Verformungsverhaltens von Holz-Naturstein-Verbundkonstruktionen

In diesem FuE-Projekt sollen "Holz-Naturstein-Verbundkonstruktionen (HNV)" als ökologische und wirtschaftliche Alternative zu Holz-Beton-Verbundkonstruktionen (HBV) und Brücken mit Bohlenbelag entwickelt werden. Das Produkt kann als tragendes Bauteil im Brückenbau insbesondere bei Rad- und Gehwegbrücken Verwendung finden. HNV-Konstruktionen sollen sowohl mit Nadel- als auch Laubholz als Holzträger realisiert werden können.

Im Gegensatz zu HBV-Konstruktionen bestehen bei HNV-Konstruktionen beide Bestandteile des Verbundquerschnitts aus natürlichen Baustoffen. Die Trennbarkeit der einzelnen Komponenten am Ende einer Nutzungsphase stellt einen entscheidenden Teilaspekt für die Nachhaltigkeit von Bauprodukten dar. Holz-Naturstein-Verbundkonstruktionen sind zugunsten einer anschließenden Wieder- bzw. Weiterverwertung vergleichsweise einfach in ihre einzelnen Komponenten (Baustoffe und Verbindungsmittel) zerlegbar.

Die geplanten analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen dienen neben der Produktentwicklung und der Ausarbeitung von Bemessungsvorschlägen auch als Grundlage und Vorarbeit zur Etablierung der neuartigen Verbundkonstruktion.

Ziel dieses FuE-Projekts ist die Entwicklung von "Klebstofffreiem Balkenschichtholz" als tragendes Bauteil für Decken-, Dach- und Wandkonstruktionen. Es besteht aus einzelnen Kanthölzern, die durch formschlüssige Verbindungen hoher Steifigkeit zusammengefügt werden. Die präzise Herstellung des Formschlusses der Verbindungen ist durch marktübliche CNC-gesteuerte Abbundanlagen in Zimmereien wirtschaftlich realisierbar.

Das ökologische und nachhaltige Bauprodukt „Klebstofffreies Balkenschichtholz" setzt nur natürliche Emissionen frei. Ein weiterer wichtiger Aspekt seiner Nachhaltigkeit ist die Trennbarkeit der einzelnen Komponenten am Ende einer Nutzungsphase. Dies ermöglicht eine materialeffiziente Wieder- und Weiterverwertung des Rohstoffs Holz.

Die geplanten analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen dienen neben der Produktentwicklung und der Ausarbeitung von Bemessungsvorschlägen auch als Grundlage und Vorarbeit zur Etablierung des marktreifen Produkts entsprechend der bauaufsichtlichen Anforderungen.

In den letzten Jahren wurden häufig Rad- und Gehwegbrücken aus Holz durch vorgefertigte Konstruktionen aus Stahl oder Aluminium ersetzt. In einigen Fällen handelt es ich um Brücken aus den 1980er und 1990er Jahren, die aufgrund eines mangelhaften konstruktiven Holzschutzes oder vernachlässigter Wartung die ursprünglich geplante Lebensdauer nicht erreicht haben. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, Standardbrückentypen in Holzbauweise zu entwickeln, die eine lange Lebensdauer aufweisen, wirtschaftlich zu produzieren und mit geringen Kosten zu unterhalten sind. Erreicht wird das Ziel durch den Einsatz neuer Materialien, durch die Entwicklung neuartiger Verbindungen sowie durch innovative Lösungen für den konstruktiven Holzschutz.

Zu Beginn des Forschungsprojektes werden im Rahmen einer Bestandsanalyse möglichst viele bestehende Holzbrücken in NRW untersucht. Hierzu werden vorhandene Dokumentationen von den Bauherren angefordert und ausgewertet. Außerdem werden Brücken vor Ort begutachtet. Die erfassten Daten werden statistisch aufbereitet und analysiert, sodass Stärken und Schwächen bestehender Konstruktionen katalogisiert werden können.

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Uibel
Prof. Dr.-Ing. Wilfried Moorkamp

Mitarbeitende:
Christian Bedbur M.Eng.
Jered Kampf B.Eng.
Julia Sundermann B.Eng.
Jonas Thull M.Eng.

Förderlinie:
EFRE EnergieUmweltwirtschaft.NRW

Projektzeitraum:
15.11.2016 – 14.11.2019

Projektpartner:

• Ingenieurbüro Miebach,
  Haus Sülz 7, 53797 Lohmar

• A.Conrads Ingenieurbüro und Holzbaubetrieb e.K.,
  Industriestraße 14, 52224 Stolberg

• Landesbetrieb Wald & Holz NRW, Regionalforstamt Hocheifel-Zülpicher Börde,
  Römerplatz 12, 53947 Nettersheim

• Stadt Mechernich,
  Bergstraße 1, 53894 Mechernich