Bauen und WohnenFachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben: Hybrid-Leichtbauträger für weitgespannte Hallentragwerke; Teilvorhaben 1: Theoretische und experimentelle Betrachtungen - Akronym: HLBTraeger

Anschrift
Hochschule RheinMain - Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen - Holzbaulabor
Kurt-Schumacher-Ring 18
65197 Wiesbaden
Kontakt
Dipl.-Ing. Oliver Bletz-Mühldorfer
Tel: +49 611 9495-1518
E-Mail schreiben
FKZ
22023017
Anfang
01.08.2018
Ende
31.07.2021
Ergebnisdarstellung
Projektergebnis nach iterativen Schritten zur Entwicklung des Hybrid-Leichtbauträgers ist das Design der hybriden Tragstruktur "HLB 41z". Der Träger HLB 41z ist ein aufgelöstes Tragwerk aus jeweils zweiteiligen Ober- und Untergurten (Buche-Furnierschichtholz), zwischen die jeweils Diagonalen (Fichte-Brettschichtholz) geklebt sind. Nach eingehenden Tests verschiedener Fügeverfahren wurde für die Knotenpunkte der aufgelösten Tragstruktur die direkte Holz-Holz-Verklebung favorisiert und weiter untersucht. Hier konnten in kleinmaßstäblichen Scherversuchen gute Ergebnisse erzielt werden. Die Tragwerksplanung wurde anschließend mit numerischen Simulationsverfahren berechnet und simuliert. Der Hybrid-Leichtbauträger stellt ein Dachtragwerk in Satteldachform dar, welches aus parallelgurtigen Trägerhälften besteht. Diese werden über eine abgewinkelte Kopplung in Trägermitte verbunden. Hierzu konnte ein leistungsfähiger Kopplungsstoß als Stahlbauteil mit Stabdübelverbindung entwickelt werden. Auf konzeptueller Ebene wurden umfangreiche Arbeiten zum industriellen Serienfertigungsprozess des Trägers bis hin zum Entwurf eines Fabriklayouts durchgeführt. Ein Konzept für die spätere Nachnutzung des Trägers wurde ebenfalls erarbeitet. Sofern der Träger nicht in eine direkte Wiederverwendung (re-use) gegeben werden kann, ist die Holz-Holz-Verklebung ohne metallische Verbindungsmittel auch für die Nachnutzung vorteilhaft. Projektbegleitend wurden in mehreren Iterationsschritten umfangreiche Ökobilanzen nach DIN EN 15804 angefertigt. Zur Validierung der bisherigen Erkenntnisse wurden Versuche an Trägerabschnitten im Maßstab 1:1 durchgeführt, bei denen die übertragbaren Kräfte allerdings noch nicht ausreichend waren für den praktischen Einsatz des Trägers. Dennoch konnte basierend auf den erzielten Erkenntnissen ein 16 m langer Demonstrator (zwei Trägerhälften zu je 8 m) mit dem entwickelten Kopplungsstoß erstellt werden, an dem der Herstellungsprozess demonstriert werden konnte.
Aufgabenbeschreibung
Für weitgespannte Hallentragwerke werden derzeit oft Stahl- und Stahlbetonträger oder sehr materialintensive Brettschichtholzträger eingesetzt. Vor dem Hintergrund von sich abzeichnender künftiger Ressourcenknappheit sowie im Bauwesen dringend zu adressierenden Nachhaltigkeitsaspekten erscheint es notwendig, zum aktuellen Status-quo zukunftsfähige Alternativen aufzuzeigen. Ziel des Vorhabens war es daher, die derzeitigen konstruktiven Lösungen für weitgespannte Hallentragwerke durch eine neu zu entwickelnde hybride Leichtbaulösung auf Holzbasis zu verbessern. Es wurde der Ansatz verfolgt, eine neuartige aufgelöste Tragstruktur aus Holz und Stahl zu entwickeln, die die bestehenden Nachteile bisheriger Tragstrukturen beseitigt. Grundgedanke war ein Leichtbauträger aus laubholzbasierten Ober- und Untergurten sowie auf Abstand liegenden, in die Holzgurte eingeklebte Nadelholzstege bzw. eingeklebte stabförmige Diagonalen. Für die einfachere innerbetriebliche Logistik sowie den Transport zur Baustelle wurde eine Verringerung der Transportlänge durch einen Montage-Kopplungsstoß bei der Konzeption vorausgesetzt. Um die eingangs erwähnten Nachhaltigkeitsaspekte adäquat zu adressieren, war im Rahmen des Vorhabens von vornherein beabsichtigt, neben technisch-konstruktiven Anforderungen auch Aspekte der Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz bei der Entwicklung einzubeziehen. Das Gesamtziel des Vorhabens implizierte somit, dass die untersuchte Tragstruktur Teil eines lebenszyklusbasierten Systems ist, das neben dem Produkt Hybrid-Leichtbauträger als solchem auch die notwendigen Prozesse für Herstellung, Montage und spätere Nachnutzung umfasst. Für eine wirtschaftliche Herstellung und somit Konkurrenzfähigkeit zu den oben genannten derzeit oft eingesetzten Tragwerken war zusätzlich ein besonderes Augenmerk auf die Prozesstechnik und die Prozessabläufe zur industriellen Serienfertigung zu richten.

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