Strukturelle Holzbauwerkstoffe

Der Klimawandel ist eine der Haupttriebkräfte hinter Anpassungsprozessen, die derzeit in Österreichischen Wäldern vorangehen. Als Folge geht der Anteil von Nadelholz zurück, und Laubhölzer, insbesondere Buche und Eiche gewinnen an Bedeutung, da sie in Tieflagen insgesamt widerstandsfähiger als Fichte sind. Das technologische Profil von Eiche und Buche unterscheidet sich jedoch fundamental von der derzeit vorherrschenden Fichte, weshalb neuartige Ansätze zur hochwertigen Nutzung insbesondere nicht sägefähiger Laubholzsortimente gefragt sind. Im vorliegenden Antrag wird Spalten als ein Ansatz vorgeschlagen, Faserabweichungen möglichst gering zu halten. Des Weiteren sollen gespaltene und gekrümmte makrofasrige Holzelemente in Heissdampf plastifiziert und ausgerichtet werden, und nachfolgend zu Verbundbalken mit ausgerichteten Fasern verdichtet werden, die als Strukturelemente
z.B. im Bau oder im Automobilbereich dienen können. Das vorgeschlagene hoch Rohstoffeffiziente Konzept bringt eine Reihe von technischen Vorteilen und leistet einen Beitrag zur intensiven Nutzung biobasierter Materialien auch in Zukunft. Es leistet somit einen Beitrag zur Beibehaltung der Wettbewerbsfähigkeit des forstbasierten Sektors in Zeiten des Klimawandels.

Kontakt: Maximilian Pramreiter

In den letzten Jahren konnte der Holzbau seine Eignung für mehrgeschoßiges Bauen durch diverse Leuchtturmprojekte (z.B. HoHo, LCT ONE, etc.) unter Beweis stellen. Für den Einsatz von Holz im Baubereich spricht nicht nur die Substitution energieintensiver Rohstoffe bei gleichzeitiger Kohlenstoffspeicherung, sondern auch die Notwendigkeit, den enormen Mehrbedarf an Baumaterialien zu befriedigen. Eine deutliche Steigerung der Ausnutzung der eingesetzten Ressourcen ist dabei ebenso unumgänglich wie eine effiziente Konstruktionsweise und Bemessung der Bauteile. Aktuell erfolgreiche Holzbauprodukte wie Brettsperrholz basieren überwiegend auf Nadelschnittholz und weisen prozessbedingt eine geringe Rohstoffausbeute (30-40%) auf. Mit dem Projekt „UniStrand“ sollen die technologischen und konstruktiven Grundlagen für einen (ca. 7-20cm) dicken, plattenförmigen Holzbauwerkstoff für die mehrgeschoßige, strukturelle Bauanwendung skizziert und erforscht werden. Als Ausgangsmaterial fungieren dabei lange, dünne Holzpartikel (Strands), welche mit einer hohen Rohmaterialausbeute (über 75%) hergestellt werden können. Als Rohmaterial sollen vor allem Laubholzsortimente bzw. Kombinationen aus Nadel- und Laubholz dienen. Durch eine möglichst unidirektionale Verklebung zu Strand-Platten unterschiedlicher Dichte soll ein berechenbares Zwischenprodukt mit verbesserten mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu bereits etablierten strandbasierten Produkten (oriented strand board, laminated strand lumber) geschaffen werden. Durch kreuzweise Lagenverklebung der Platten wird abschließend die erforderliche Sperrwirkung und Materialdicke der geschichteten Wand- und Deckenelemente erreicht. Auf Basis der konstruktiven Optimierung der fertigen Elemente, gekoppelt mit einer anwendungsorientierten Zuschnittsoptimierung, können gezielt Elemente hergestellt werden, die hochleistungsfähiges Plattenmaterial nur dort einsetzen, wo dies statisch auch erforderlich ist. Die Ergebnisse werden parallel durch eine prozessorientierte Oköbilanz bzw. durch eine Technologiefolgenabschätzung evaluiert. Die geschaffenen Grundlagen bilden die Basis für eine großindustrielle Umsetzung und ebnen den Weg für einen ressourceneffizienten Holzbauwerkstoff der nächsten Generation.

Kontakt: Maximilian Pramreiter und Johannes Konnerth