Klebverbindungen in Tragwerkselementen aus Laubholz 

Nach Umnutzungen von Gebäuden und auch zum Beginn der Heizperiode häufen sich Schäden in Leimholzbindern, indem sich nach Jahrzehnten spontan Holzbretter ablösen (delaminieren) und die Tragfähigkeit der Binderkonstruktion beeinträchtigen. In Produkten aus Laubholz ist durch dessen höhere Quellmasse und Steifigkeit die Gefahr noch grösser. Wie lassen sich Klebstoffe und Verfahren verbessern, um die Zuverlässigkeit von Klebverbindungen bei Laubholz über Jahrzehnte sicherzustellen?
 
Hintergrund
Eine Reihe neuer Entwicklungen für Anwendungen im Holzbau setzt auf die überlegenen mechanischen Eigenschaften von Laubholz. Zudem wird durch die Forstwirtschaft immer mehr Laubholz bereitgestellt. Beispiele sind Brettschichtholzträger aus Buche oder mit Buchenlamellen in den Decklagen. Da Buchenholz besonders stark quillt und eine hohe Steifigkeit hat (hoher Elastizitätsmodul), treten in Klebverbindungen bei Verwendung von Buche deutlich höhere Eigenspannungen auf im Vergleich zum Nadelholz, die den Nachweis der Klebfugengüte nach geltender Normung sehr erschweren. Dies liegt zum einen daran, dass die verfügbaren Klebstoffsysteme für Nadelhölzer entwickelt wurden und nicht auf die Eigenschaften von Laubhölzern abgestimmt sind. Zum anderen basiert die bestehende Normung auf Testverfahren für Nadelholz, das bislang im Holzbau dominiert.

Ziel
Ziel ist es, in Zusammenarbeit mit Schweizer Klebstoffherstellern einen an den Aufbau von Buchenholz angepassten Klebstoff zu entwickeln und zu prüfen. Mittels bruchmechanischer Ansätze und numerischer Nachweise bestimmen die Forschenden das Delaminationsverhalten der verklebten Brettschichtholzträger und entwickeln eine zuverlässige Nachweismethode. Ein Vorteil der bruchmechanischen Ansätze ist, dass diese – im Gegensatz zu derzeit verwendeten Spannungsnachweisen – auch den Einfluss der Elementgrösse berücksichtigen. Wie sich die geklebten Laubholzelemente bei langzeitlichen jahreszeitlichen Klimaschwankungen verhalten, erfassen die Forschenden in numerischen Simulationen und vergleichen diese mit Experimenten an Brettschichtholz aus Buche bei alternierender Luftfeuchte.

Bedeutung
Der Sicherheitsnachweis der Klebverbindungen ist die Grundvoraussetzung für eine wirtschaftliche Nutzung von Laubholzprodukten in der Schweiz und im Ausland. Zudem würde ein spezieller Schweizer Klebstoff für Laubholz ein Marktsegment bedienen, das sich im In- und Ausland mit einer rasanten Geschwindigkeit entwickelt.    

Originaltitel: Reliable timber and innovative wood products for structures: adhesive bonding of structural hardwood elements

Betrag: CHF 341’032.-
Dauer: 36 Monate

Projektverantwortliche
- Prof. Peter Niemz, Institut für Baustoffe, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
- Prof. Hans Herrmann, Institut für Baustoffe, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
- Dr. Falk Wittel, Institut für Baustoffe, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Kontakt

Prof. Peter Niemz
Institut für Baustoffe
ETH Zürich
HIF E 25.2
Schafmattstrasse 6
CH-8093 Zürich
Tel.: +41 44 632 32 26
E-Mail: niemzp@ethz.ch  
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