Forschung Holzbau

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.

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.

<link menschen uibel internal-link internal link in current>Prof. Dr.-Ing. Thomas Uibel
<link moorkamp internal-link internal link in current>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

Eine große gesellschaftliche Herausforderung ist der Umgang mit dem Klimawandel bzw. der Klimaschutz und somit die Vermeidung von Kohlenstoffdioxid-Emissionen bzw. die Speicherung von Kohlenstoffdioxid. Einen wesentlichen Beitrag hierzu liefert die stoffliche Bindung von CO2 in Holzprodukten. Eine weitere Herausforderung besteht darin, die vorhandenen und größtenteils endlichen Ressourcen effizient und sparsam einzusetzen. Endlichen Ressourcen können durch Holz als nachwachsendes, energieeffizient bereitstellbares bzw. bearbeitbares und somit nachhaltiges Material ersetzt werden. Die Holzverwendung im Bauwesen hat in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen und wird weiterhin zunehmen, wie die Entwicklung der Holzbauquote belegt. Durch die Novellierung der Landesbauordnungen zu Gunsten des Holzbaus sind inzwischen mehrgeschossige Bauwerke bis hin zu Hochhäusern möglich. Im europäischen Ausland werden bereits Hochhäuser mit bis zu 24 Geschossen in Holzbauweise errichtet. Somit steigt der Bedarf an anwendungsorientierter Forschung, insbesondere seitens kleiner und mittelständischer Unternehmen. Die Holzbauforschung erfordert aufgrund streuender und komplexer natürlicher Materialeigenschaften neben analytischen und numerischen Lösungsansätzen die Validierung durch experimentelle Untersuchungen im Bauteilmaßstab. Daher soll durch Einrichtung eines neuen umfangreich ausgestatteten Holzbaulabors nebst erforderlicher Werkstätten und Klimaräume ein bisher in NRW und Nordwestdeutschland fehlendes Zentrum für Holzbauforschung entstehen. Durch die resultierende Stärkung der Innovationsfähigkeit und die Zunahme der umsetzungsorientierten Forschung profitieren regionale und überregionale Holzbauunternehmen und Zulieferer mit den entsprechenden positiven wirtschaftlichen Effekten. Da die Gebäude der FH Aachen nicht über entsprechende Aufnahme- bzw. Ausbaukapazitäten verfügen, ist ein Neubau zur Einrichtung der Forschungslabore erforderlich.

Durch die Ansiedlung am BGZ Simmerath der Handwerkskammer Aachen bestehen im Hinblick auf den Technologietransfer, den Zugang von KMUs zur Forschungseinrichtung sowie bezüglich der Personalgewinnung sehr gute Randbedingungen. Weiterhin werden wirtschaftliche Impulse für die strukturschwache, aber forst- und holzwirtschaftlich geprägte Region Eifel erwartet.