Holz-Stahl-Hybridbauweisen am Beispiel biegebeanspruchter Tragelemente (HoStaBau, P 1537)

Holz-Stahl-Hybridbauweisen am Beispiel biegebeanspruchter TragelementeKIT

Mit dem Klimaschutzplan 2050 hat die Bundesregierung anspruchsvolle Klimaschutzziele festgelegt. Diese können nur erfüllt werden, wenn der Bausektor, als wesentlicher CO2-Emittent, einen erheblichen Beitrag leistet. Ein wichtiger Baustein zur Reduktion von CO2-Emissionen kann das Bauen mit Holz sein. Im Holz wird nicht nur während der Lebenszeit des Bauwerks CO2 gespeichert, sondern darüber hinaus wird bei der Herstellung von Holzbauwerken bis zu 50% weniger CO2 ausgestoßen als bei vergleichbaren Gebäuden in Massivbauweise.

Der Einsatz der reinen Holzbauweise gestaltet sich jedoch bei Büro- und Verwaltungsgebäuden aufgrund der sich ergebenen technischen Anforderungen als schwierig. Ziel ist es deshalb, hybride Bauweisen bzw. Mischbauweisen auszuweiten und weiterzuentwickeln. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll eine Hybridbauweise für biegebeanspruchte Träger neuentwickelt werden, welche die Werkstoffe Holz und Stahl vorteilhaft kombiniert. Die Bauweise ist durch die schubsteife Einbettung eines hochfesten Stahlprofils in einen gedrungenen Holzquerschnitt charakterisiert.

Der Verbund zwischen Stahlprofil und Holzquerschnitt kann entweder durch stiftförmige Verbindungselemente, klebtechnisch, durch mechanische Verzahnung oder durch eine Kombination der vorgenannten Methoden erreicht werden. Dadurch können die spezifischen Vorteile der beiden Baustoffe in optimaler Weise genutzt und auch die Schwächen der Baustoffe durch den Verbundpartner ausgeglichen werden. Die Hybridisierung ermöglicht somit eine deutliche Vergrößerung der realisierbaren Grenzspannweiten von Biegeträgern bei Einhaltung gedrungener Querschnittsabmessungen.

Das Ziel des Projektes ist die Neuentwicklung der Hybridbauweise. Hierzu soll eine Kombination experimenteller, analytischer und numerischer Untersuchungen an hybrid gefertigten Bauteilen durchgeführt werden. Im Einzelnen werden die nachfolgenden Untersuchungsschwerpunkte gesetzt:

  • Auswahl von Verbindungselementen, Klebstoffen und geeigneten Kombinationen aus Holz- und Stahlwerkstoffen
  • Ermittlung des Verbundtragverhaltens bei unterschiedlicher Gestaltung der Verbindung
  • Beständigkeitsuntersuchungen zur Dauerhaftigkeit des Verbundes
  • Experimentelle Untersuchungen zum Biege- und Querkrafttragverhalten hybrider Stahl-Holz-Träger
  • Optimierung, Ausführungsempfehlungen und Bemessungsvorschläge hybrider Stahl-Holz-Träger