Am Institut für Baukonstruktion und Holzbau kann durch das breit gefächerte Wissen seiner Mitarbeiter*innen eine Vielzahl holzbauspezifischer Fragestellungen gelöst werden. Die Bandbreite reicht von Fragestellungen der räumlichen und ebenen Mechanik aktueller und historischer Konstruktionen, über Fragen zum Materialverhalten und der Materialsimulation bis zur Bauphysik und Bauwerkserhaltung. Zusätzlich kann durch Kooperationen auf das Wissen, die Erfahrung und die Ausstattung des Fraunhofer WKI und der MFPA Leipzig zurückgegriffen werden.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Methodik für die Aufbereitung von Altholzbalken, sodass diese weitestgehend als konstruktive Bauteile aus Vollholz wiederverwendet werden können. Dafür eignen sich insbesondere die großformatigen Holzbalken aus Dachstühlen, Holzbalkendecken und Fertigbauelementen. Von dem jährlich in Deutschland aufkommenden Altholz von ca. 8 Mio. Tonnen, sind das 2,4 Mio. Tonnen Altholz, die theoretisch genutzt werden könnten.
Entgegen der heutigen Praxis, ca. 80% des Altholzaufkommens für die Energiegewinnung zu verbrennen, sollte die nachhaltige und ressourceneffiziente Nutzung des Holzes und somit dessen mehrfache Verwendung im Vordergrund stehen. Bei dieser sogenannten „Kaskadennutzung“ bleibt der im Holz gespeicherte Kohlenstoff möglichst lange über das Baumleben hinaus in Holzprodukten gespeichert, bis das nicht mehr sinnvoll verwertbare Holzmaterial zur Energiegewinnung verbrannt und das gebundene CO2 wieder freigesetzt wird. So könnte die Wiederverwendung von Altholz, neben der Reduzierung der thermischen Verwertung von Frischholz, dazu beitragen, dass sich die geschwächten deutschen Wälder erholen und der weiter ansteigende Holzbedarf gedeckt werden kann.
Die Wiederverwendung wird bislang durch Schadstoffbelastungen aus eingesetzten Holzschutzmitteln, Oberflächenschutz, Beschichtungen oder brandschutzhemmenden Zusätzen erschwert. Deshalb muss Altholz aus dem Rückbau von Gebäuden so aufbereitet werden, dass es gesundheitlich unbedenklich ist. Für die Weiterverarbeitung in der Holzindustrie müssen auch alle metallischen Fremdkörper entfernt werden. Die Einflüsse des bisherigen Bauteillebens auf die mechanischen Eigenschaften des Holzes müssen untersucht und die bestehenden Klassifizierungsregeln auf ihre Tauglichkeit geprüft und ggf. angepasst werden.
Der Ablauf im Projekt gestaltet sich wie folgt:
Um die Wirtschaftlichkeit der Wiederverwendung im Projekt zu berücksichtigen, wird eine digitale Strategie für die Umsetzung eines Altholzkreislaufes entwickelt. Schwerpunkte sind die quantitative und qualitative Erfassung des Altholzaufkommens, ein dezentrales Logistikkonzept, die Integration von Altholz in bauplanerische Prozesse und die Entwicklung sinnvoller Wiederverwendungskonzepte.
Das Projekt läuft vom 01.01.2024 bis zum 31.12.2026 und wird von der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert.
Verbundpartner:
Bei Fragen zum Projekt wenden Sie sich gerne an Jonathan Pleitner und Peer Janßen.
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung von recyclinggerechten Konstruktionen im Holztafelbau. Der Fokus liegt auf der technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Umsetzbarkeit, unter Berücksichtigung der geltenden rechtlichen Rahmenbedingungen. Ein interdisziplinäres Konsortium bestehend aus Forschungs- und Industriepartnern führt das Forschungsvorhaben durch.
Das Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung leicht und umfassend recyclingfähiger konstruktionsbildender Holzbauteile (Holztafeln), die im Sinne der „Urban Mining“-Strategie bzw. Design for Recycling / Reuse möglichst langfristig im stofflichen Kreislauf erhalten werden können.
Hierbei wird auf die Nutzung des anthropogenen Gebäudebestands als wertvolles Rohstofflager zurückgegriffen. Durch die stoffliche Verwertung und Trennung der Bestandsbauteile entstehen Sekundärbaustoffe, die eine potenzielle Kreislaufwirtschaft ermöglichen. Zukünftig sollen Gebäude und ihre konstruktiven Elemente als Rohstoffquellen dienen. Daher ist es wichtig, bereits im Primärzustand eines Bauelements aus Holz eine recyclinggerechte Verwertung zu berücksichtigen und die Konstruktion entsprechend des nachfolgenden Recyclingverfahrens zu gestalten.
Zusammengefasst werden mit dem Projekt die folgenden Ziele erreicht:
Das Forschungsvorhaben bietet die Gelegenheit zur Weiterentwicklung der Holztafelbauweise hin zu einer wirklich ökologischen und recyclinggerechten Holzbauweise. Diese soll nicht nur die konventionellen Vorteile wie Vorfertigung und verkürzte Bauzeiten aufweisen, sondern auch den Ansprüchen der Charta Holz 2.0 entsprechen. Die entwickelten Holztafeln unterstützen eine ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft im Bauwesen, erleichtern die Integration von Altholz in künftigen Projekten und ermöglichen somit eine nachhaltige Kaskadennutzung.
Gefördert wird das Projekt durch Mittel der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR).
Verbundpartner:
Bei Fragen zu dem Projekt wenden Sie sich gerne an Norbert Rüther.
Das Institut für Baukonstruktion und Holzbau der TU Braunschweig startet am 1.3.2023 das Projekt HolzQS. Das Forschungsvorhabens wird unter der Leitung von Brüninghoff Holz GmbH & Co. KG im Verbund mit holz[bau]physik Daniel Kehl, dem Büro für Architektur, Energie und Bauphysik Robert Heinicke und dem Sachverständigenbüro Mohrmann holz4 bearbeitet.
Im Hochbau werden in jüngerer Zeit vermehrt großvolumige Bauwerke vorwiegend in Holz- oder Holz-Hybridbauweise mit Massivholz (Brettsperrholz, BSP) nachgefragt und realisiert. Im Vergleich dazu waren bisher die Projektgrößen im Holzbau üblicherweise durch geringere Ausmaße geprägt. Dort konnte der Witterungsschutz meist durch kurze Montagezeiten unter Beachtung günstiger Wetterlagen oder durch Verwendung von temporären Abdeckungen hinreichend gewährleistet werden. Die aktuellen Erfahrungen mit großvolumigen und vielgeschossigen Bauwerken in Holzbauweise zeigen hingegen deutlich, dass die erforderlichen spezifischen Bau- und Montageabläufe andere und neue Witterungsschutz-Konzepte verlangen. Die konstruktiven und organisatorischen Planungen einschließlich der Vergabebeschreibungen berücksichtigen bisher erfahrungsgemäß nur selten hinreichende Schutzmaßnahmen. Oftmals werden diese Leistungen am Ende der Planungsphase ausschließlich den ausführenden Firmen überlassen - mit der Konsequenz, dass geplante Konstruktionen oft nicht oder nur unzureichend vor Feuchte geschützt werden können. Ein zweiter Schwerpunkt des Feuchteschutzes liegt in der Nutzungszeit. Baukonstruktionen aus dem organischen Material Holz sind feuchteempfindlich und vor Leck- und Leitungswasserschäden besonders schutzbedürftig. Daher ist das Gesamtziel des Forschungsvorhabens HolzQS, konkrete Lösungen und Qualitätssicherungssysteme für den modernen mehrgeschossigen Holzbau zu entwickeln, die einen guten organisatorischen und konstruktiven Holz- und Witterungsschutz während der Fertigungs-, Bau- und auch der Nutzungsphase sicherstellen. Feuchteschäden im Holzbau soll künftig umfassend, proaktiv und präventiv begegnet werden können. Das Schadenspotential bei großvolumigen Holzgebäuden lässt sich sowohl in der Bauzeit als auch während der Nutzungsphase deutlich verringern, wenn auf Basis der Ergebnisse dieses Verbund-Forschungsvorhabens entsprechende praxisgerechte Schutzkonzepte zur Verfügung stehen.
Das Projekt wird über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) durch das das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.
Bei Fragen zu dem Projekt wenden Sie sich gerne an Tomma Grensemann oder Daniel Kehl.
Holz als Baustoff bietet zahlreiche ökologische Vorzüge gegenüber den herkömmlichen energieintensiven und emmissionsreichen Hochleistungsbaustoffen Stahl und Stahlbeton. Darüber hinaus erlaubt der Holzbau in besonderer Weise die Nutzung regionaler Ressourcen mit kurzen Transportwegen und Beschäftigung regionaler Akteure. Die nachhaltige Implementierung der Holzbauweise kann einen wesentlichen Beitrag zur Stärkung regionaler Wirtschaftsnetze mit besonderer Berücksichtigung kleiner und mittlerer Unternehmen leisten. Eine flächendeckendere Anwendung der Holzbauweise stellt durch die Vorteile bezüglich Nachnutzung und Wiederverwendung bis hin zur thermischen Verwertung der Bauteile einen deutlichen Mehrwehrt für die Kreislaufwirtschaft dar.
Es werden die Grundlagen für die Anwendung selbsbohrender Schrauben bei Stahlblech-Holz-Verbindungen mit Brettsperrholz unter nicht vorwiegend ruhenden Belastungen erarbeitet. Diese können beispielsweise Anwendung bei der Befestigung von Aufzuganlagen in Brettsperrholz-Schächten finden, darüber hinaus sind u.a. weitere Anwendungen in der Aussteifung mehrgeschossiger Holztragwerke, der Befestigung von Kranbahnen, aber auch im Turm- und Brückenbau möglich.
Für die im Projekt betrachteten Schrauben werden die maßgeblichen Trag- und Versagensmechanismen identifiziert und experimentell dediziert untersucht. Besonderes Augenmerk wird auf die Versagensfälle "Abreißen im Gewindebereich", "Kopfabreißen" und "Herausziehen" gelegt. Im Anschluss an die getrennte Untersuchung der Versagensmechanismen werden die Erkenntnisse in ein ingenieurmäßiges Bemessungsmodell zur ganzheitlichen Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens der Verbindungen überführt.
Das Projekt wird mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau gefördert.
Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung eines Holzbausystems, das universell einsetzbar ist für unterschiedliche Nutzungen, um eine bessere Verwendbarkeit tragender und raumbildender Holzbaukonstruktionen bei öffentlichen Gebäuden zu ermöglichen. Durch das Vorhaben ist nachzuweisen, dass die Verwendung von Holz bei öffentlichen Gebäuden im Vergleich zu den heute üblichen Konstruktionen aus Mauerwerk und Stahlbeton große Vorteile bietet.
Die Bereitstellung eines vollständigen Holzbausystems und Bauteilkataloges inklusive Beispiele der Integration technischer Gebäudeausrüstung als Endergebnis des Vorhabens, soll die Wettbewerbsfähigkeit des Holzbaus und der Anteil an Gebäuden in Holzbauweise bei der öffentlichen Hand maßgeblich steigern. Ökonomische und ökologische Aspekte werden berücksichtigt, um eine wirtschaftliche, standardisierte Bauweise zu ermöglichen, die Konkurrenzfähig zu anderen Bausystemen ist.
Das Forschungsvorhaben soll Projektbegleitend mit dem wissenschaftlichen Beirat bestehend aus Vertretern der Wissenschaft, der Holzbauwirtschaft und Holzbau Unternehmen diskutiert werden, und die abgeleiteten Schlussfolgerungen im Vorhaben Berücksichtigung finden. Die Ergebnisse werden in einem umfangreichen Konstruktionskatalog sowie Seminarreihen für Planer und Verwender verbreitet.
Mit einem interdisziplinär entwickelten systematischen Ansatz für den Holzbau von öffentlichen Gebäuden sind schnellere Planungs-, Genehmigungs- und Bauabläufe, einfachere Prozesse und effizientere Gebäude aus Holz möglich. Mit der geplanten Holzsystembauweise werden Planungsinstrumente entwickelt, die auf Fertigung und Montage, Rückbaubarkeit und Weiterwendung eines Gebäudes und seiner Bauteile übertragen werden können, ohne dabei auf gestalterische Individualität und Vielfalt verzichten zu müssen. Dank vielfältiger Einsatzmöglichkeiten, flexibler Raumaufteilungen in Kombination mit optionalen Komfort-Lösungen und einer variablen Fassadengestaltung lassen sich weitaus mehr verschiedene Gebäudetypen realisieren, als man üblicherweise vom Konzept der „Standardisierung“ erwarten würde.
Gefördert wird das Projekt durch Mittel der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR). Bei Fragen zu dem Projekt wenden Sie sich gerne an Michael Müller.
Verbundpartner:
Im Rahmen dieses Entwicklungsvorhabens soll eine Messmethodik zur Überwachung des Trocknungsverhaltens von HBV-Konstruktionen entwickelt werden. Mit Hilfe einer kleinen Messsensorik, die in die Holzbauteile eingebracht wird und deren Kopfseite mit dem fließfähigen Beton in Kontakt steht, soll der Feuchtigkeitsgehalt des Betons und des Holzes sowie deren Änderung über der Zeit erfasst und an einen im Raum positionierten Empfänger gesandt werden. Dieser Empfänger soll die Daten von bis zu zehn Messsensoren erfassen können und gleichzeitig die Temperatur und relative Luftfeuchte des Raumes erfassen, so dass aus diesen Werten Rückschlüsse auf das Verhalten des Betons und dessen Aushärtezustand sowie auf die Feuchtebeanspruchung des Holzbauteils gezogen werden können. Hierdurch soll der ideale Zeitpunkt bestimmbar werden, ab dem der Beton ohne die Gefahr einer Schädigung betreten werden und die Baumaßnahme fortgesetzt werden darf. Die Sensoren sollen günstig und klein ausgeführt werden und in der HBV-Konstruktion verbleiben.
Gerfördert wird das Vorhaben durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM).
Das Projekt wird zusammen mit der Elascon GmbH bearbeitet.
Um die Anforderungen des Pariser Klimaschutz-Abkommens zu erreichen, ist die konsequente und umfassende Verwendung von Holz als Baumaterial mit dem Potential der CO2-Reduzierung unabdingbar. Parallel dazu ist eine der heutigen Herausforderungen, kostengünstig Wohnraum zu schaffen. Da die Materialkosten ein wesentlicher Kostenfaktor beim Bauen darstellen, gelingt die Schaffung von kostengünstigen Wohnraum durch eine Optimierung der Bauteilabmessungen und damit einer verbundenen Ressourcenschonung der zur Verfügung stehenden Materialien. Diese Ziele können erfüllt werden, wenn die Anwendung von Holz als Baumaterial in den Bereich des Büro- und Mehrgeschossbaus erweitert wird, indem die Bauteile als Verbundbauteile ausgeführt werden. Der Anwendung dieser Bauweise können aber bisher nicht vollumfänglich genutzt werden, da aufgrund des bisher möglichen Systems des Einfeldträgers bei HBV-Deckenkonstuktionen Einschränkungen im Grundriss und damit in der späteren Nutzung und der Gestaltungsqualität im baulichen Kontext vorliegen. Gelingt das Projektziel, die Bestimmung des Trag- und Verformungs-verhaltens im negativen Momentenbereich, können auch mehrgeschossige Bauwerke mit einem großen Anteil an regenerativen Werkstoffen ausgeführt werden, so dass durch diesen Projektantrag die Zielerreichung der Bundesinteresse „CO2-Reduktion“, „bezahlbarer Wohnungsraum“ und „Ressourcenschonung“ unterstützt wird. Zeitgleich wird aufgrund der Reduktion der Einschränkungen in der Architektur die Möglichkeiten der Gestaltungsqualitäten im baulichen Kontext erhöht. Im Hinblick auf die Bundesinteressen ist darüber hinaus zu erwähnen, dass prinzipiell die gesamte Wertschöpfung des Holzes in der Bundesrepublik erbracht werden kann. Dies betrifft dabei sowohl die Materialerzeugung, die verarbeitenden Betriebe als auch die Werkzeughersteller, sodass aufgrund der vermehrten Verwendung des Holzes der Mittelstand – dem oft zitierten Rückgrat der deutschen Wirtschaft – gestärkt wird.
Gefördert wird das Projekt mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau. Bei Fragen zu dem Projekt wenden Sie sich gerne an Christian Kaluza.