Holz-Holzleichtbeton-Verbundsysteme

Unter Holzbetonverbundkonstruktion versteht man unterschiedliche Materialmischungen und Konstruktionsweisen. Bei Decken werden heute öfters Verbundsandwiche aus einer obenliegenden druckfesten Schicht aus Normalbeton, das heißt, Zement mit mineralischen Zuschlägen, und einer „verlorenen“ Schalung und Zuglage aus Holz (Schnittholz, BSH, CLT etc.) eingesetzt.

Durch eine schubfeste Verbindung (meist metallische Verbindungsmittel oder Formschluss) zwischen Beton und Holz wird die Tragfähigkeit des Sandwiches erhöht. Einsparungsmöglichkeiten bestehen durch schlankere Holzzuglagen, durch einfachere Verbindungstechniken und durch leichtere Betondruckschichten.

Zementgebundene Holzprodukte werden heutzutage vor allem für nicht tragende Zwecke eingesetzt, etwa als Schall- oder Brandschutzplatten. Dabei wäre Holz-Leichtbeton in neuartiger Zusammensetzung auch in Decken- und Wandelementen einsetzbar, und könnte damit einen Beitrag an den Tragwiderstand leisten. Gegenwärtig sind die Kenntnisse für eine praktische Anwendung von Tragelementen mit Holz-Leichtbeton jedoch noch zu gering. Es fehlen insbesondere Angaben dazu, welche Zusammensetzung der Holz-Leichtbeton für einen bestimmten Einsatzzweck aufweisen sollte, welcher Art die verwendeten Verbindungsmittel sein sollen, wie ganze Decken- oder Wandelemente wirtschaftlich konzipiert werden, und mit welchen Methoden solche Bauteile bemessen werden können.

 

Weitgespannte Flachdeckensysteme in Holzspanbeton-Verbundbauweise

 

Im abgeschlossenen von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG geförderten Forschungsprojekt wurde der schon seit Jahrzehnten bekannte und industriell erzeugte Holzspanbeton als schubbeanspruchte Zwischenlage eingesetzt (anstatt mineralischer Zuschläge wurden zur Gewichtsreduktion und zur Verbesserung der Querzugfestigkeit Holzteilchen wie Sägemehl, Holzwolle, Hackschnitzel etc. verwendet). Ausgangsmaterialien waren marktübliche Holzspanbetonplatten der Firma VELOX Werk GesmbH. Dabei erfolgte die Schubübertragung durch Reibung und teilweise mit faserbewehrten dünnen Zwischenschichten und Schrauben.

Durch den Einsatz von mineralisierten Holzzuschlagstoffen, von mineralischen Feinzuschlägen und neuen Zementarten mit geringem CO2 Ausstoß sollen die Schub- und Druckfestigkeiten der Mischungen angehoben werden. Die statischen, dynamischen und akustischen Eigenschaften der Verbundsandwiche sollen sich trotz des geringeren Gesamtgewichtes verbessern - bei geringeren Kosten für die Holzzuglage trotz gleichbleibender Brandbeständigkeit des Gesamtsystems.

Weitere Informationen unter TISS.

Tragende Massivholzelemente mit mineralisch gebundenen Holzleichbetonlagen | WooCon (Wood-based concrete: building construction with composite elements of wood-concrete compounds and timber)

 

Dieses von dem Wissenschaftsfonds FWF - Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung - geförderte Forschungsprojekt befasst sich mit der Entwicklung neuer Grundlagen für tragende Bauteile, die aus Holz und Holzleichtbeton bestehen. Neben der verbesserten statischen Tragfähigkeit können diese neuartigen Bauelemente auch wirtschaftliche und ökologische Vorteile (Gewichtsreduktion, Wärme- und Schallisolation, Brandbeständigkeit, Wärmespeicher, Wiederverwendbarkeit in der Strom- und Wärmegewinnung) bieten.

Ziel:
Das Projekt zielt darauf ab, Leichtbetonmischungen mit unterschiedlich vorbehandelten Holzbestandteilen zu entwickeln und deren Eignung als tragender Baustoff zu prüfen. Die Ergebnisse gehen in einen konzeptionellen Tragwerksentwurf von Decken- und Wandelementen ein und werden mit Versuchen an Verbindern für die einzelnen Komponenten ergänzt.

Mit Hilfe von bisher im Holzbau kaum angewendeten Bemessungsmethoden prognostizieren die Forschenden das Tragverhalten ganzer Bauteile bis zum Bruch und prüfen es in Belastungsversuchen im Großmaßstab. Aus den Resultaten leiten sie praxisnahe Bemessungsansätze ab. Über weitere Vorversuche und Fallstudien beurteilen die Forschenden die weiter zu erwartenden Vorteile, beispielsweise für die Wärmeisolation und -speicherung, für den Brand- und Schallschutz und in Bezug auf die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit.

Bedeutung:
Tragende Bauteile mit Holzleichtbeton sind leichter und bieten einen integrierten Schall- und Brandschutz. Dank des hohen Holzanteils basieren die neuartigen Bauteile weitgehend auf erneuerbaren Ressourcen, sind wärmeisolierend und -speichernd, und können nach ihrem Abbruch in der Wärme- und Stromgewinnung wiederverwendet werden. Die zu entwickelnden Bemessungsansätze, bislang den traditionellen Baustoffen Stahl und Stahlbeton vorbehalten, könnten das Bauen mit Holz und Holzprodukten effizienter machen und so dazu beitragen, Holz und Wald sinnvoll zu nutzen.
Weitere Informationen unter TISS.

Kurzfilm: Abstract

Kurzfilm: Abstract

 

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Forschungskoordinator Associate Professor Dr. Alireza Fadai.