Holzbau der Zukunft

Forschung am Aachener Zentrum für Holzbauforschung

Der nachwachsende Rohstoff Holz ist der Baustoff der Stunde – die Nutzung hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Aktuell steht der Holzbau vor neuen Herausforderungen. “Zukünftig werden verstärkt Laubhölzer auf dem Bau eingesetzt”, sagt Prof. Dr. Thomas Uibel. Für die Nutzung von Birke, Bergahorn und Rotbuche müssten neue ingenieurtechnische Maßstäbe und Normen geschaffen werden, Gleiches gilt für komplexe Bauvorhaben wie mehrstöckige Holzhäuser und große Gewerbebauten. Wie innovative Lösungen für den Einsatz von Holz als Baustoff aussehen können, erforscht die FH Aachen im neuen Aachener Zentrum für Holzbauforschung (AZH). Die Bandbreite der Projekte reicht von der Entwicklung dauerhaft haltbarer Holzbrücken über Wandelemente und mehrgeschossigen Holzbau bis hin zu Kombinationen mit unterschiedlichen Verbindungselementen.

Birkenholz als Baumaterial

Zwei Aspekte machen Holzbauforschung – und die Arbeit im AZH – besonders spannend. Zum einen ist Holz ist lebendiger Werkstoff, jede Holzsorte verhält sich aus bauphysikalischer Sicht unterschiedlich. Und selbst innerhalb der einzelnen Sorten gibt es Unterschiede, etwa aufgrund der Herkunftsregion oder des Alters der Bäume. All diese Faktoren werden bei den Forschungsprojekten berücksichtigt. Doktorand Tom Jansen etwa beschäftigt sich mit der Eignung von Birkenholz als Baumaterial. Mehr als 1200 Versuche hat er bereits gemacht, um die Zug- und Drucksteifigkeit zu ermitteln. Ziel ist, dass am Ende eine europaweit geltende Norm für diesen Bereich entsteht.

Basis für künftige Normen

Die andere Herausforderung ist, dass Versuche mit Holz grundsätzlich im Bauteilmaßstab gemacht werden – ergänzt um aufwendige Simulationen und Berechnungen. Um auch Bauelemente in “Originalgröße” testen zu können, verfügen die FH-Forschenden im AZH über beeindruckende Maschinen: Die Zug-Druck-Spindelmaschine, mit der Tom Jansen arbeitet, ist rund 10 Meter hoch. Sie belastet die Prüfkörper mit bis zu 600 Kilonewton (kN); das entspricht einem Gewicht von 60 Tonnen. Ebenso können im AZH Wandelemente aus Holz getestet werden, die eine Fläche von bis zu 6 mal 4 Metern haben. Auf dem Biegeprüfstand schließlich werden Holzträger von bis zu 15 Metern Länge geprüft, die etwa im gewerblichen Hallenbau zum Einsatz kommen. Gemeinsam mit seinen Holzbauprofessorenkollegen Leif Arne Peterson und Wilfried Moorkamp übernimmt Uibel die wissenschaftliche Leitung des AZH. Sie betonen: “Diese Ergebnisse dienen der Validierung von analytischen sowie numerischen Untersuchungen und bilden somit eine Basis für zukünftige Normen und Zulassungen von Bauprodukten im Holzbau.”

Verbindungen sind entscheidend

Wenn es um mehrgeschossiges Bauen mit Holz geht, spielen Verbindungen eine entscheidende Rolle. Das Ziel der FH-Fachleute ist zum einen, klebstofffreie Lösungen zu entwickeln, die seriell gefertigt werden können. Im Handwerk sind etwa Schwalbenschwänze seit Langem im Einsatz – nun geht es darum, diese tradierte Technik mit modernen digitalen Produktionsmethoden zu kombinieren. In seiner Promotion beschäftigt sich Simon Kießling mit der Frage, wie solche Methoden mit Balkenschichtholz umgesetzt werden können. Das kommt beispielsweise zum Einsatz, wenn Dachbalken mit großer Spannweite benötigt werden. Ein zweiter Forschungsbereich sind Systemlösungen für Bauteile und Verbindungen. Vielfach wiederkehrende Bauteile und Anschlüsse werden typisiert und standardisiert; hierdurch werden technisch ausgereifte, wirtschaftliche und einfach berechenbare Konstruktionen ermöglicht.

6 Millionen Euro Drittmittel

Für die FH Aachen ist die Holzbauforschung zu einem wichtigen Standbein im Bereich Forschung und Entwicklung geworden – in den letzten Jahren wurden Drittmittel in Höhe von rund 6 Millionen Euro eingeworben. Ursprünglich wurden die Forschungsprojekte im FH-Gebäude Bayernallee 9 durchgeführt, mit dem AZH ergeben sich für die Forschenden jetzt ganz neue Möglichkeiten.