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Laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben

Aachener Zentrum für Holzbauforschung (AZH)

Dieses Projekt wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.

Eine große gesellschaftliche Herausforderung ist der Umgang mit dem Klimawandel bzw. der Klimaschutz und somit die Vermeidung von Kohlenstoffdioxid-Emissionen bzw. die Speicherung von Kohlenstoffdioxid. Einen wesentlichen Beitrag hierzu liefert die stoffliche Bindung von CO2 in Holzprodukten. Eine weitere Herausforderung besteht darin, die vorhandenen und größtenteils endlichen Ressourcen effizient und sparsam einzusetzen. Endlichen Ressourcen können durch Holz als nachwachsendes, energieeffizient bereitstellbares bzw. bearbeitbares und somit nachhaltiges Material ersetzt werden. Die Holzverwendung im Bauwesen hat in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen und wird weiterhin zunehmen, wie die Entwicklung der Holzbauquote belegt. Durch die Novellierung der Landesbauordnungen zu Gunsten des Holzbaus sind inzwischen mehrgeschossige Bauwerke bis hin zu Hochhäusern möglich. Im europäischen Ausland werden bereits Hochhäuser mit bis zu 24 Geschossen in Holzbauweise errichtet. Somit steigt der Bedarf an anwendungsorientierter Forschung, insbesondere seitens kleiner und mittelständischer Unternehmen. Die Holzbauforschung erfordert aufgrund streuender und komplexer natürlicher Materialeigenschaften neben analytischen und numerischen Lösungsansätzen die Validierung durch experimentelle Untersuchungen im Bauteilmaßstab. Daher soll durch Einrichtung eines neuen umfangreich ausgestatteten Holzbaulabors nebst erforderlicher Werkstätten und Klimaräume ein bisher in NRW und Nordwestdeutschland fehlendes Zentrum für Holzbauforschung entstehen. Durch die resultierende Stärkung der Innovationsfähigkeit und die Zunahme der umsetzungsorientierten Forschung profitieren regionale und überregionale Holzbauunternehmen und Zulieferer mit den entsprechenden positiven wirtschaftlichen Effekten. Da die Gebäude der FH Aachen nicht über entsprechende Aufnahme- bzw. Ausbaukapazitäten verfügen, ist ein Neubau zur Einrichtung der Forschungslabore erforderlich.

Durch die Ansiedlung am BGZ Simmerath der Handwerkskammer Aachen bestehen im Hinblick auf den Technologietransfer, den Zugang von KMUs zur Forschungseinrichtung sowie bezüglich der Personalgewinnung sehr gute Randbedingungen. Weiterhin werden wirtschaftliche Impulse für die strukturschwache, aber forst- und holzwirtschaftlich geprägte Region Eifel erwartet.

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Uibel
Prof. Dr.-Ing. Wilfried Moorkamp
Prof. Dr.-Ing. Leif A. Peterson

Mitarbeitende:
Christian Bedbur M.Eng.

Förderlinie:
EFRE Forschungsinfrastrukturen.NRW

Bewilligungsbehörde
Bezirksregierung Köln

Projektzeitraum:
09.09.2019 – 08.09.2022

azh(at)fh-aachen.de

Holz-Naturstein-Verbundbrücken (HNV-Brücken)

Ermittlung des Trag- und Verformungsverhaltens von Holz-Naturstein-Verbundkonstruktionen

In diesem FuE-Projekt sollen "Holz-Naturstein-Verbundkonstruktionen (HNV)" als ökologische und wirtschaftliche Alternative zu Holz-Beton-Verbundkonstruktionen (HBV) und Brücken mit Bohlenbelag entwickelt werden. Das Produkt kann als tragendes Bauteil im Brückenbau insbesondere bei Rad- und Gehwegbrücken Verwendung finden. HNV-Konstruktionen sollen sowohl mit Nadel- als auch Laubholz als Holzträger realisiert werden können.

Im Gegensatz zu HBV-Konstruktionen bestehen bei HNV-Konstruktionen beide Bestandteile des Verbundquerschnitts aus natürlichen Baustoffen. Die Trennbarkeit der einzelnen Komponenten am Ende einer Nutzungsphase stellt einen entscheidenden Teilaspekt für die Nachhaltigkeit von Bauprodukten dar. Holz-Naturstein-Verbundkonstruktionen sind zugunsten einer anschließenden Wieder- bzw. Weiterverwertung vergleichsweise einfach in ihre einzelnen Komponenten (Baustoffe und Verbindungsmittel) zerlegbar.


Die geplanten analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen dienen neben der Produktentwicklung und der Ausarbeitung von Bemessungsvorschlägen auch als Grundlage und Vorarbeit zur Etablierung der neuartigen Verbundkonstruktion.

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Uibel

Mitarbeitende:
Jan Meyer, B.Eng.

Förderlinie:
EFRE EnergieUmweltwirtschaft.NRW

Projektzeitraum:
01.04.2020 – 31.03.2023

Projektpartner:

  • Ingenieurbüro Miebach,
    Haus Sülz 7, 53797 Lohmar
  • Gebrüder Busmann Holzbau GmbH,
    Nordring 60, 48465 Schüttdorf

 

 

Entwicklung eines Holzbau-Wandsystems für tragende Außenwände im mehrgeschossigen Wohnungsbau

Ziel ist die Entwicklung eines tragenden Wandsystems für Außenwände.

Das Produkt soll aus einzelnen stabförmigen Holzbauteilen (Kanthölzer, Bohlen, Bretter) und Dämmung bestehen. Für eine möglichst geringe Wanddicke soll Trag- und Dämmebene miteinander vereint werden. Die Holzbauteile können durch Formschluss, Schrauben oder Klebstoff miteinander verbunden werden.

Mithilfe der analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen wird ein Bemessungskonzept für die baupraktische Anwendung des Wandsystems erarbeitet. Dazu ist zunächst das tragende Wandelement zu konzeptionieren, danach die Verbindungen der einzelnen Holzbauteile untereinander zu untersuchen um dann die Tragfähigkeit und Steifigkeit des Wandelements ganzheitlich untersuchen zu können. Weiterhin sind Lösungen für die Details zu Wandabschlüssen, Verbindungen der Wände untereinander und Öffnungen zu erarbeiten.

Um ein ganzheitlich nachhaltiges Produkt zu entwickeln, wird der Gesamtaufbau des Wandsystems mit Dämmstoffauswahl, Integration von Installation sowie innen- und außenseitiger Beplankung auf Grundlage der bauphysikalischen und ökobilanziellen Eigenschaften festgelegt.

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Leif Arne Peterson
Prof. Dr.-Ing. Thomas Uibel

Mitarbeitende:
Dipl.-Ing. Markus Duffner

Förderlinie:
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektzeitraum:
01.04.2020 – 30.06.2022

Projektpartner:

Cordes Holzbau,Waffensener Dorfstr. 20, 27356 Rotenburg

 

 

FlexiMoH - Flexible Module in Holzbauweise

Fotos: W. u. J. Derix GmbH & Co.

Demografischer Wandel, regionale Zu- und Abwanderung sowie die Aufnahme von Schutzbedürftigen stellen die Öffentlichkeit vor die Herausforderung, zeit- und kosteneffizient flexiblen Raum für unterschiedlichste Nutzungsarten zu schaffen. Der Bedarf erstreckt sich von Studentenwohnheimen über Schulen, Kitas, Seniorenheime u.v.m. und ist starken Veränderungen unterzogen. Daher ist es wichtig, kurzfristig auf Veränderungen in der Gesellschaftsstruktur reagieren und Gebäude auch standortflexibel umnutzen zu können. Die vielfältigen Anforderungen an die Verwirklichung dieses Vorhabens beinhalten sowohl den Aspekt der Ressourceneffizienz als auch den Wunsch nach einer optisch harmonischen Integration des Gebäudes in das Stadtbild.

Die modulare Holzbauweise bietet hierbei, nicht zuletzt durch den hohen Vorfertigungsgrad, eine nachhaltige Lösung zur Schaffung hochwertiger und behaglicher Räumlichkeiten. Ein interdisziplinäres Team aus Ingenieuren, Architekten und TGA-Planern hat sich der Entwicklung eines modularen Systems verschrieben, welches flexible Gestaltungsmöglichkeiten bietet und somit auf die individuellen Bedürfnisse der jeweiligen Gebäudenutzung abgestimmt werden kann. Das ganzheitliche Konzept soll hierbei den Anforderungen des Klimaschutzes und der sich wandelnden Gesellschaft gleichermaßen Rechnung tragen und zur Förderung der soziokulturellen Akzeptanz modularen Bauens beitragen.

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Uibel
Prof. Dr.-Ing. Wilfried Moorkamp

Mitarbeitende:
Jered Kampf, B.Eng.
Chris Merten, B.Eng.
Pouria Rezaee

Förderlinie:
EFRE EnergieUmweltwirtschaft.NRW

Projektzeitraum:
01.08.2018 – 31.07.2021

Projektpartner:

  • Holzbau Küppers GmbH,
    Max-Planck-Straße 7, 52511 Geilenkirchen
  • W. und J. Derix GmbH & Co.,
    Dam 63, 41372 Niederkrüchten
  • AIBAU Aachener Institut für Bauschadensforschung und angewandte Bauphysik
    Theresienstraße 19, 52072 Aachen
  • ennac GmbH,
    Theaterstraße 24, 52062 Aachen

Assoziierte Partner:

  • Landesbetrieb Wald und Holz NRW
  • Bildungszentrum BGZ Simmerath
    der Handwerkskammer Aachen
  • Stadt Mechernich
  • Stadt Erkelenz

 

 

Klebstofffreies Balkenschichtholz

Ziel dieses FuE-Projekts ist die Entwicklung von "Klebstofffreiem Balkenschichtholz" als tragendes Bauteil für Decken-, Dach- und Wandkonstruktionen. Es besteht aus einzelnen Kanthölzern, die durch formschlüssige Verbindungen hoher Steifigkeit zusammengefügt werden. Die präzise Herstellung des Formschlusses der Verbindungen ist durch marktübliche CNC-gesteuerte Abbundanlagen in Zimmereien wirtschaftlich realisierbar.

Das ökologische und nachhaltige Bauprodukt „Klebstofffreies Balkenschichtholz" setzt nur natürliche Emissionen frei. Ein weiterer wichtiger Aspekt seiner Nachhaltigkeit ist die Trennbarkeit der einzelnen Komponenten am Ende einer Nutzungsphase. Dies ermöglicht eine materialeffiziente Wieder- und Weiterverwertung des Rohstoffs Holz.

Die geplanten analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen dienen neben der Produktentwicklung und der Ausarbeitung von Bemessungsvorschlägen auch als Grundlage und Vorarbeit zur Etablierung des marktreifen Produkts entsprechend der bauaufsichtlichen Anforderungen.

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Uibel
Prof. Dr.-Ing. Leif Arne Peterson

Mitarbeitende:
Dipl.-Ing. Simon Kießling

Förderlinie:
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektzeitraum:
01.04.2018 - 31.10.2021

Projektpartner:

Holzbau Henz GmbH
Auf Vogelsang 7, 54311 Trierweiler

Nachhaltige Standardbrücken in Holzbauweise

Dieses Projekt wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.

In den letzten Jahren wurden häufig Rad- und Gehwegbrücken aus Holz durch vorgefertigte Konstruktionen aus Stahl oder Aluminium ersetzt. In einigen Fällen handelt es ich um Brücken aus den 1980er und 1990er Jahren, die aufgrund eines mangelhaften konstruktiven Holzschutzes oder vernachlässigter Wartung die ursprünglich geplante Lebensdauer nicht erreicht haben. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, Standardbrückentypen in Holzbauweise zu entwickeln, die eine lange Lebensdauer aufweisen, wirtschaftlich zu produzieren und mit geringen Kosten zu unterhalten sind. Erreicht wird das Ziel durch den Einsatz neuer Materialien, durch die Entwicklung neuartiger Verbindungen sowie durch innovative Lösungen für den konstruktiven Holzschutz.

Zu Beginn des Forschungsprojektes werden im Rahmen einer Bestandsanalyse möglichst viele bestehende Holzbrücken in NRW untersucht. Hierzu werden vorhandene Dokumentationen von den Bauherren angefordert und ausgewertet. Außerdem werden Brücken vor Ort begutachtet. Die erfassten Daten werden statistisch aufbereitet und analysiert, sodass Stärken und Schwächen bestehender Konstruktionen katalogisiert werden können.

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Uibel
Prof. Dr.-Ing. Wilfried Moorkamp

Mitarbeitende:
Christian Bedbur M.Eng.
Jered Kampf B.Eng.
Julia Sundermann B.Eng.
Jonas Thull M.Eng.

Förderlinie:
EFRE EnergieUmweltwirtschaft.NRW

Projektzeitraum:
15.11.2016 – 14.11.2019

Projektpartner:

  • Ingenieurbüro Miebach,
    Haus Sülz 7, 53797 Lohmar
  • A.Conrads Ingenieurbüro und Holzbaubetrieb e.K.,
    Industriestraße 14, 52224 Stolberg
  • Landesbetrieb Wald & Holz NRW, Regionalforstamt Hocheifel-Zülpicher Börde,
    Römerplatz 12, 53947 Nettersheim
  • Stadt Mechernich,
    Bergstraße 1, 53894 Mechernich

Spaltverhalten von Holz in Verbindungen

In den letzten Jahren wurden am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) neue Prüfverfahren entwickelt, mit denen die Spaltgefahr von Holz beim Eindrehen von selbstbohrenden Holzschrauben beurteilt werden kann. An der FH Aachen wurden hiermit weitere Untersuchungen durchgeführt und das Prüfverfahren weiterentwickelt.

Hoka

Hoka - Moderne Holzwerkstoffe und Holzhybride für zukünftige Fahrzeug- und Karosseriestrukturen am Beispiel einer innovativen Fahrzeughecköffnung

Schwerpunkte

 

Im Lehr- und Forschungsgbiet "Holzbau und Grundlagen konstruktiver Ingenieurbau" werden u. a. analytische, numerische und experimentelle Untersuchungen zur Tragfähigkeit und Steifigkeit von Bauteilen und Verbindungen sowie von Tragwerken und Baukonstruktionen durchgeführt.

Schwerpunkte liegen hierbei in folgenden Bereichen:

  • Verbindungstechnik im Holzbau, insbesondere Verbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln, Zimmermannsmäßige Verbindungen

  • Selbstbohrende Holzschrauben als Verbindungs- bzw. Verstärkungselement

  • Haupt-Nebenträger-Verbindungen

  • Spaltversagen von Holz

  • Brettsperrholzbauweise

  • Systemelemente für Decken und Wände

  • Langzeitverhalten von Bauteilen und Verbindungen unter Dauerlast bei wechselnden klimatischen Randbedingungen

  • Baukonstruktionen im Bestand

Berichte

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