SH Holzbau 2026

Sonderbeilage der „Bautechnik“

Ausgabe 1

April 2026

Ermüdungsverhalten selbstbohrender Holzschrauben

Holzbetonverbund: Interaktion zwischen Frischbeton und Holzoberfläche

LaNaSys – Holzbausystems aus Laub- und Nadelholz

Ressourceneffizientes Bauen mit Holz und Holzwerkstoffen Teile 1 & 2

Stefan Winter, Mandy Peter (Hrsg.)

Holzbau-Taschenbuch

Grundlagen

- neueste Entwicklungen im Bereich Werkstoffe oder Mehrgeschossiger Holzbau wurden aufgenommen

- umfasst die wichtigsten Bereiche des Holzbaus und ist damit ein ideales Nachschlagewerk

Mit der 10. Auflage wird dieses Standardwerk in vollständig neu b earbeiteter und aktualisierter Form vorgelegt. Neueste Normungen sowie Erkenntnisse aus Forschung und Praxis wurden umfassend eingearbeitet.

10. Auflage · 2021 · 546 Seiten · 346 Abbildungen · 98  Tabellen Hardcover

ISBN 978-3-433-01805-7

eBundle (Print + ePDF)

ISBN 978-3-433-03231-2

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* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt.

Zum Titelbild: Das „David Rubenstein Treehouse at Harvard University“ ist Harvards erstes Konferenzzentrum, das erste Gebäude in Holzbauweise und ein Meilenstein für nachhaltige Universitätsarchitektur. Das von Studio Gang entworfene Gebäude im Bostoner Stadtteil Allston ist Teil des neuen Enterprise Research Campus und interpretiert den Typus des Konferenzzentrums als offenen, gemeinschaftsorientierten Ort neu. Prägend ist das sichtbare Tragwerk aus rund 750 m3 Brettschichtholz aus Fichte, gefertigt als blockverklebte Verbundbauteile nach EN 14080. Die Holzbauweise verbindet hohe architektonische Qualität mit Tragfähigkeit und Ressourceneffizienz und unterstützt Harvards Ziel eines klimabewussten, fossilfreien Gebäudebetriebs. (Foto: Jason O’Rear). Siehe auch Beitrag A4–A5.

Bautechnik Inhalt Sonderheft Holzbau

AUFS ÄTZE

Moritz Tronnier, Mike Sieder, Peter Lothar Niebuhr 17 Ermüdungsverhalten selbstbohrender Holzschrauben unter axialer Beanspruchung

Thomas Moosbrugger, Harald Krenn, Ulrich Hübner, Susan Seppi, Eugen Spitaler, Andreas Neumüller 26 Holzbetonverbund: Teil 2 – Feuchteinteraktion zwischen Frischbeton und Holz in der Kervenkontaktfläche

Nils Schumacher, Lucas Viereck 39 LaNaSys – Entwicklung eines Holzbausystems aus Laubund Nadelholz

BERICHTE

Daniel Dieren, Mike Sieder 56 Ressourceneffizientes Bauen mit Holz und Holzwerkstoffen – Teil 1

Daniel Dieren, Mike Sieder, Michael Müller 65 Ressourceneffizientes Bauen mit Holz und Holzwerkstoffen – Teil 2

77

BAUTECHNIK Aktuell 78 VERANSTALTUNGSKALENDER

Produkte & Objekte

A4 Zum Titel

A6 Holzbau

103. Jahrgang

April 2026, Ausgabe 1

ISSN 0932-8351 (print) ISSN 1437-0999 (online)

Peer-reviewed journal

Die Bautechnik ist im Journal Citation Report von Clarivate Analytics (vormals Thomson Reuters) sowie bei Scopus von Elsevier gelistet.

Impact Factor 2024: 0,5

CiteScore 2024: 1,4

http://wileyonlinelibrary.com/journal/bate

Das David Rubenstein Treehouse: Harvards erstes Konferenzzentrum und erstes Gebäude in Holzbauweise

Bild 1 Das Gebäude öffnet sich großzügig zur Umgebung durch mehrere Eingänge und schattige Außenbereiche, wodurch ein nahtloser Übergang zwischen Innen und Außen entsteht und seine Rolle als einladendes und zugängliches Konferenzzentrum in Holzbauweise unterstreicht.

Das Rubenstein Treehouse markiert einen wahren meilenstein, für den modernen Holzbau ebenso wie für die Nachhaltigkeitsstrategie einer der renommiertesten universitäten der Welt: die Harvard universität. Im Bostoner Stadtteil Allston gelegen und eingebettet in den neu entstehenden „Enterprise Research Campus“, ist das Gebäude gleich in zweifacher Hinsicht ein Novum: Es ist das erste Bauwerk in Holzbauweise auf dem Harvard-Campus und zugleich das erste universitäre Konferenzzentrum der universität. Studio Gang hat mit diesem Entwurf den klassischen Typus des Konferenzzentrums neu gedacht: als offenen, gemeinschaftsorientierten Ort, der Austausch und Vernetzung fördert, weit über die Grenzen der universität hinaus.

Brettschichtholz-Tragwerk aus blockverklebten Elementen

Ein prägendes Merkmal der Gebäudestruktur ist der konsequente und gestalterisch bewusste Einsatz von Brettschichtholz (BSH). Rund 750 m 3 Fichten-Brettschichtholz wurden für das Projekt bereitgestellt, überwiegend als Verbundbauteil nach EN 14080, gefertigt am Standort der HASSLACHER Gruppe in Hermagor (HASSLACHER Holzbausysteme GmbH).

Verbundbauteile kommen immer dann zum Einsatz, wenn die Breite eines herkömmlichen Brettschichtholzbauteiles an produktionstechnische Grenzen stößt. Mehrere Einzelquerschnitte werden dabei mittels f ugenfüllenden Klebstoffs monolithisch miteinander verbunden. Ein Verfahren, das in der HASSLACHER Gruppe

Bild 2 Das sichtbare Holztragwerk ist integraler Bestandteil des Raumerlebnisses, mit verzweigten Brettschichtholz-Stützen und auskragenden Formen.

durch hydraulische Pressen mit besonders hohem Pressdruck realisiert wird.

Das Ergebnis: eine garantiert dünne, hochbelastbare Verbundbauteilklebefuge und ein Bauteil, das höchsten statischen Anforderungen standhält. Gerade im mehrgeschossigen Holzbau sind diese blockverklebten Stützenquerschnitte eine relevante Lösung. Denn diese vereinen architektonische hohe Ansprüche mit hoher Tragfähigkeit. Zudem können die Verbundbauteile in hohen Festigkeitsk lassen geliefert werden, was Ressourcen und Kosten gleichermaßen schont.

Gestaltung und Funktion

Der Name ist Programm: Das Rubenstein Treehouse lässt die Besucher buchstäblich in ein Baumhaus aufsteigen. Eine zentrale Treppe, von Oberlichtern in natürliches Licht getaucht, windet sich um zwei freistehende Aufzüge und verbindet Besprechungsund Veranstaltungsräume auf mehreren Ebenen miteinander.

Das sichtbare Holztragwerk ist dabei kein bloßes Strukturelement. Es ist integraler Bestandteil des Raumerlebnisses: Verzweigte Brettschichtholz-Stützen und auskragende Formen verlei hen dem Gebäude seinen unverwechselbaren, organischen Charakter.

Nachhaltigkeit in der Praxis – verantwortungsbewusster Ingenieurholzbau

Das Rubenstein Treehouse ist mehr als ein architektonisches Statement – es ist ein funktionierendes Modell für ressourcenschonendes und zukunftsfähiges Bauen:

– K limawirksamer Kohlenstoffspeicher: Die Holzbauweise bindet Kohlenstoff langfristig im Bauteil. Das verwendete Brettschichtholz ist wiederverwendbar, der gespeicherte Kohlenstoff bleibt damit über den gesamten Lebenszyklus des Bauteils erhalten.

– Fossilfreier Betrieb: Das Gebäude ist auf einen vollständigen Verzicht auf fossile Brennstoffe ausgelegt. Photovoltaikanlagen auf dem Dach, der Anschluss an Harvards District Energy Facility (Fernwärmenetz) sowie weitere Maßnahmen tragen zu einer deutlichen Reduktion des Energieverbrauchs bei.

– I ntelligentes Regenwassermanagement: Bioswales, das sind begrünte Regenwassermulden, arbeiten in Kombination mit einem Dachauffangsystem, um Niederschlagswasser zurückzuhalten und wiederzuverwenden.

– Gesunde Innenräume: Alle Innenraummaterialien wurden nach strengen Gesundheits- und Umweltstandards ausgewählt, konsequent im Einklang mit den Nachhaltigkeitszielen der Harvard University.

Das Rubenstein Treehouse zeigt, wie innovative Holzbautechniken und architektonische Gestaltungsambition zusammenwirken können. Tragwerke aus qualitativ hochwertigen, massiven Holzbauteilen, die präzise entwickelt und gefertigt wurden, erfüllen die Anforderungen institutioneller Architektur auf höchstem Niveau: statisch anspruchsvoll, ästhetisch überzeugend und konsequent nachhaltig.

www.hasslacher.com

Bild 3 Die bereitgestellten Brettschichtholz-Stützen der Holzart Fichte, größtenteils als Verbundbauteil nach EN 14080, wurden am Standort Hermagor (HASSLACHER Holzbausysteme GmbH) produziert.

4 Die Materialien im Innenbereich wurden gezielt nach hohen Gesundheits- und Umweltstandards ausgewählt und erfüllen die hochgesteckten Nachhaltigkeitsziele der Harvard University

multifunktionale Holzwolle-Dämmplatte kombiniert Wärmedämmung,

Im modernen Holzbau müssen Bauteile häufig mehrere bauphysikalische Anforderungen gleichzeitig erfüllen. Neben Wärmedämmung und Feuchteregulierung rücken zunehmend auch Brandschutz und Raumakustik in den Fokus der Planung. Eine neu entwickelte Verbundplatte kombiniert eine Holzwolle-Deckschicht mit einer Holzfaser-Dämmplatte und vereint damit mehrere Funktionen in einem Bauteil – von Wärmeschutz über Schallschutz bis hin zur attraktiven Sichtoberfläche, wodurch keine weitere Innenbekleidung notwendig ist.

Kombination zweier materialien

Die Dämmplatte Fibro WOOD besteht aus einer 10 mm starken Holzwolle-Deckschicht sowie einer 40 oder 100 mm starken Holzfaser-Dämmplatte, die werkseitig zu einem Verbundelement kombiniert werden. Durch diese Kombination entsteht ein funktionales Bauteil, welches direkt mehrere Anwendungsbereiche abdecken kann und damit die Planung erleichtert.

Die Holzwolleplatte bildet eine robuste und formstabile Oberfläche. Sie schützt die darunterliegende Dämmung während Transport und Montage. Zudem bildet sie eine optisch ansprechende und zugleich akustisch wirksame Oberfläche.

Alternativ kann sie als Putzträger für verschiedene mineralische und natürliche Putzsysteme dienen. Aufgrund ihrer offenen Struktur bietet sie eine gute Haftgrundlage für Lehm-, Kalk- oder KalkZementputze, sodass zusätzliche Putzträger in vielen Anwendungen entfallen können.

Die integrierte Holzfaser-Dämmplatte übernimmt die wärmetechnische Funktion des Systems. Mit einer Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,038 W/(mK) erreicht die Platte bei einer Gesamtdicke von 50 oder

Bild 1 Fertigungsdetail – Palette mit Fibro-WOOD-Platten in der Produktion. Der industrielle Herstellungsprozess gewährleistet gleichbleibende Qualität und hohe Maßhaltigkeit.

Bild 2 Produktdarstellung – Fibro WOOD ist ein neu entwickelter, faserbasierter Werkstoff für Anwendungen im modernen Holzbau. Das Material zeichnet sich durch eine homogene Struktur und präzise Bearbeitbarkeit aus.

110 mm einen Wärmedurchlasswiderstand (R) von etwa 1,17 bzw. 2 ,75 m 2 K/W.

Einfache und wirtschaftliche montage

Ein weiterer Vorteil der Verbundplatte liegt in der einfachen Verarbeitung auf der Baustelle. Die Montage kann direkt durch Verschraubung auf geeigneten Untergründen erfolgen. Auf Holzunterkonstruktionen wird die Platte mit entsprechenden Schnellbauschrauben befestigt, während bei massiven Untergründen wie Beton entsprechende Betonschrauben zum Einsatz kommen. Die Befestigung erfolgt somit in einem Arbeitsgang, was den Montageaufwand reduziert und eine schnelle sowie wirtschaftliche Ausführung ermöglicht.

Brandschutz als Planungsaspekt

Ein zentrales Merkmal der Verbundplatte ist ihre Brandschutzklassifizierung B - s1, d0, schwerentflammbar nach DIN EN 13501-1. Diese steht für schwere Entflammbarkeit, ein sehr begrenztes Rauchentwicklungsverhalten sowie das Ausbleiben brennender Tropfen im Brandfall.

Damit erweitert sich das Einsatzspektrum gegenüber vielen konventionellen Holzfaser-Dämmstoffen, insbesondere in Bauvorhaben mit erhöhten Anforderungen an den Brandschutz. Dazu zählen etwa mehrgeschossige Holzbauten, öffentliche Gebäude oder Bauaufgaben mit spezifischen brandschutztechnischen Nachweisen.

Raumakustische Eigenschaften

Neben der Wärmedämmung und dem Brandschutz kann die Platte auch raumakustische Funktionen übernehmen. Die offenporige

Struktur der Holzwolle in Kombination mit der Holzweichfaser wirkt schallabsorbierend und reduziert die Reflexion von Schall im Raum.

Wird die Oberfläche sichtbar belassen, kann die Platte daher als akustisch wirksame Sichtoberfläche eingesetzt werden. Dies ist insbesondere in Bereichen relevant, in denen neben der Dämmfunktion auch eine Verbesserung der Raumakustik erforderlich ist, etwa in:

– Wohnräumen mit großen Raumvolumen

– Büro- und Arbeitsbereichen

– Bildungs- und Aufenthaltsräumen

– Mehrzweck- oder Gemeinschaftsräumen im Holzbau – Kellerräume

Bauphysikalische Eigenschaften

Die Kombination aus Holzwolle und Holzfaser ist diffusionsoffen und kapillaraktiv. Feuchtigkeit kann aufgenommen und wieder abgegeben werden, wodurch Feuchtespitzen im Bauteil reduziert werden können.

Diese Eigenschaften unterstützen ein ausgeglichenes Raumklima und können dazu beitragen, Feuchteschäden in Bauteilen vorzubeugen. Gerade im Holzbau ist diese Eigenschaft von Bedeutung, da hier häufig diffusionsoffene Konstruktionen bevorzugt werden.

Nachhaltige materialbasis und gebundenes CO2

Beide Komponenten der Verbundplatte bestehen größtenteils aus nachwachsenden Rohstoffen. Für die Produktion der Holzwolleschicht wird zu mindestens 90 % PEFC-zertifiziertes Fichtenholz verwendet, bei der Holzweichfaserplatte sind es mindestens 70 % PEFC-zertifiziertes Material aus europäischen Wäldern.1 Darüber hinaus bindet das Material während seines Produktionsprozesses 7,25 kg CO₂-äq pro produzierten Quadratmeter 2 und kann damit zur Reduktion der gebäudebezogenen Emissionen beitragen.

Die Kombination aus natürlichen Rohstoffen und diffusionsoffener Bauweise macht das System insbesondere für Bauprojekte mit Fokus auf ökologische Baustoffe und nachhaltige Gebäudekonzepte interessant.

Einsatzbereiche

Durch die Verbindung von Dämmung, stabiler Oberfläche, Putzträgerfunktion und akustischer Wirksamkeit lässt sich die Platte in unterschiedlichen Anwendungen einsetzen. Dazu zählen unter anderem:

– Dämmung von Holzrahmen- und Holzständerwänden

– a kustisch wirksame Wand- oder Deckenverkleidung

– Kellerdeckendämmungen

– P utzträger mit integrierter Wärmedämmung für innen und außen unter Putz

– bauphysikalische Ertüchtigung historischer Wände, beispielsweise in Kombination mit Lehmputzen

Nachhaltigkeitsnachweise:

1. PEFC-Zertifikate SGSCH-PEFC-COC-050011 und WOODBE-PEFC-COC-001665

2. EPD: EPD-FIB-20250756-IBA1-DE (www.ibu-epd.com)

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Die ARGE 9grad architektur + BSS Architekten setzen auf innovative und nachhaltige lösungen. Im Auftrag der Klinik Arlesheim realisieren sie im massivholz-System Holz100 einen einzigartigen Krankenhausneubau.

Die Klinik im schweizerischen Arlesheim blickt auf eine lange Geschichte zurück. Die anthroposophische Medizin wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von Dr. Ita Wegman und Rudolf Steiner entwickelt. 1921 gründete Ita Wegman die erste und heutige Klinik Arlesheim. Es ist der Klinik gelungen, sich ständig den Entwicklungen und Veränderungen anzupassen und auch die Zukunft zu antizipieren. Dazu gehört neben dem Ersatzneubau der Klinik auch die Neuerrichtung des Heilmittellabors, das ebenfalls von der ARGE 9grad + BSS geplant und 2023 erfolgreich in Betrieb genommen wurde.

massivholzbauweise

Die beiden Neubauten – Heilmittellabor und Klinik – werden auf zeitgemäße Weise in die bestehende Umgebung eingebettet. Beide Gebäude werden mit dem Holz-Bausystem Holz100 errichtet. Bei dieser Massivholzbauweise kommen Verbindungen mit Holzdübeln zum Einsatz. Auf Leim, Metall, Chemie oder Holzschutzmittel wird wo immer möglich verzichtet. Die Klinik hat sich aufgrund der gesundheitsfördernden, ökologischen und ästhetischen Eigenschaften bewusst für das System Holz100 entschieden. Verwendet wird ausschließlich sogenanntes Mondholz, das lediglich bei abnehmendem sowie bei Neumond geschlagen wird. Dieses Holz ist dichter, dauerhafter und widerstandsfähiger gegenüber Schädlingen.

Organische Gestaltung

Die Gesundheit und die Vitalität des Menschen stehen bei der Architektur im Mittelpunkt. Da Architektur großen Einfluss auf das menschliche Befinden ausübt, ist es sehr wichtig, ein Bewusstsein für die im eigenen Körper wirkenden Gesundheitsphänomene zu entwickeln. Der Architektur liegt ein ästhetischer und gesundheitsfördernder Gestaltungsansatz zugrunde: Die Suche nach einer Architektur mit ausgewogenen Proportionen und der richtigen Balance zwischen Polaritäten. Ein Gebäude, das sich als Gesamtgestalt zeigt. Ein Gebäude, bei dem die Gestaltung – von Innen und Außen, Außen und Innen, Haupt- und Nebengebäude, Detail und Gesamtheit – aufeinander abgestimmt ist.

Die in der Fassade des Heilmittellabors vorhandene geometrischflächige Bogenform verwandelt sich im Krankenhaus zu einer skulpturalen dreidimensionalen Fassade mit halbkreisförmigen

Fenstern. Die sich wiederholenden Fensterformen und die Plastizität der Holzfassade lassen das Gebäude „ein- und ausatmen“. Entsprechend der funktionalen Bedeutung sind die Patientenzimmer in der oberen Etage als Krone der Klinik platziert.

Heilende umgebung

Mit dem Ansatz der heilenden Architektur will man erreichen, dass sich die positiven Wirkungen des Gebäudes auf die Vitalität der Menschen auswirken. Diese heilenden Aspekte der Architektur stehen im Mittelpunkt des Gestaltungsprozesses und verlangen eine intensive Auseinandersetzung mit Themen wie Akustik, Optik, Material, Geruch, Tageslicht, Farbe und Orientierung. Beispielsweise ist die Wegeführung so angelegt, dass sich in Blickrichtung der wesentlichen Achsen Fenster befinden. Das hilft der Orientierung und gibt einen Bezug nach außen. Mit einem sanften Verlauf führt das Farbkonzept den Besucher intuitiv durch das Gebäude: Grüntöne sind unten in der Eingangsebene, als Bezug zum umgebenen Park. Von unten nach oben werden die Farben immer wärmer, als Referenz an die energiegeladene Sonne. Im obersten Geschoss begleiten Orangetöne den Patienten und bieten eine schützende Umgebung. Im Entwurfsprozess wurde gemeinsam ein Bewusstsein für diese Themen entwickelt mit dem Ziel, ein Gebäude zu schaffen, das die Lebenskräfte unterstützt, Stress abbaut und Ruhe ausstrahlt.

Besondere Zusammenarbeit

Der Entwurf für den Neubau ist das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit zwischen der Bauherrschaft, der ARGE 9grad +

BSS. Jedes Planungsbüro hat spezielles Fachwissen und individuelle Erfahrung eingebracht. Die BSS Architekten kennen die Schweizer Bautechnik und -vorschriften aus ihrer über 40-jährigen Erfahrung bei den verschiedensten Projekten in der Schweiz und wissen, wie ein Schweizer Bauprozess reibungslos abläuft. 9grad architektur ist erfahren in der zeitgemäßen Umsetzung anthroposophischer und organischer Architektur. Die unterschiedlichen Stärken sowie die verschiedenen Bildungshintergründe der einzelnen Teammitglieder haben differenzierte Problemanalysen und kreative Lösungsansätze ermöglicht. MedPlan Engineering AG erarbeitet als Krankenhaus- und Medizintechnikplaner zusammen mit den Nutzerinnen und Nutzer die optimalen Soll-Prozesse sowie die individuelle medizinische Ausstattung der zukünftigen Klinik. Die Einbringung der jeweiligen Fähigkeiten und der konstruktive Prozess haben einen intelligenten, zeitgemäßen und organischen Entwurf hervorgebracht.

Nachhaltigkeit und Baubiologie

Die Klinik Arlesheim zeigt mit dem Bauvorhaben ihren hohen Nachhaltigkeitsanspruch. In einem interaktiven Prozess wurden fünf Nachhaltigkeitsthemen mit baubiologischen Schwerpunkten erarbeitet. Zunächst einmal ist es wichtig, dass die verwendeten Materialien natürlich und unverfälscht sind. Es wurden möglichst natürliche und nachwachsende Rohstoffe ausgewählt, die sich positiv auf die Umwelt auswirken. Die verwendeten Materialien werden authentisch und möglichst wahrnehmbar verarbeitet: Holz bleibt Holz, Beton bleibt Beton. Zweitens ist die Wirkung des Gebäudes zentral. Materialien müssen neben einem angenehmen Duft auch frei von giftigen Dämpfen, Toxinen und Allergenen sein. Das dritte Thema ist die natürliche Feuchtigkeitsregulierung durch dampfdurchlässige Materialien wie Holz und Lehm.

Thema vier dreht sich um den konsequenten Einsatz von erneuerbaren Energiequellen. Im Neubau kommt eine innovative Bauteilaktiv ierung zum Einsatz. Dabei handelt es sich um ein Niedertemperatursystem, bei dem im Kern der Holz100-Decken Rohre mit erwärmtem oder gekühltem Wasser verlegt werden. Dadurch entsteht ein sehr angenehmes, gesundes und behagliches Raumklima. Das letzte Thema konzentriert sich auf die lokale und regionale Herkunft der Rohstoffe. Das besondere Mondholz stammt zum Beispiel aus der Schweiz und dem nahegelegenen Schwarzwald. Das Resultat ist eine Minimierung des Energieverbrauchs, das Erreichen der M inergie P-Standards und das Binden von über 2.000.000 kg CO2

Bautafel

Neubau H4H Klinik Arlesheim

Projektadresse: Pfeffingerweg 1, 4144 Arlesheim

Bauherr: Klinik Arlesheim AG

Architekt und Bauleitung: ARGE 9grad architektur + BSS Architekten

Holz-Systembau: Thoma Holz100, Steinen

Tragwerksplanung Holzbau:Makiol Wiederkehr AG, Beinwil am See

Landschaftsarchitekt: Hyco Verhaagen, Hude

Baubeginn: Sommer 2023

Fertigstellung: Ende 2026

Medizinalplanung: MedPlan Engineering, Schaffhausen

www.9grad-bss.ch www.holz100.ch www.bss-architekten.ch www.klinik-arlesheim.ch www.9graden.net www.neubau.klinik-arlesheim.ch

Rehazentrum in Holzbauweise auf Tiefgarage: Neubau der Therapiehalle für die Orthopädische Klinik Tegernsee

Übergänge zwischen Innen- und Außenraum schaffen starke Verbindungen zur umliegenden Natur.

Ein neues Therapiegebäude, das in der Wahrnehmung vom gegenüberliegenden ufer des Tegernsees nicht als Fremdkörper erscheint und das landschaftsbild nicht beeinträchtigt, war gefordert. Entstanden ist ein als klimakulturkompetent ausgezeichneter Gesundheitsbau, der sich sanft in die umgebung einfügt, in der Bevölkerung anliegender Gemeinden des Tegernsees akzeptiert ist und von Patientinnen und Patienten als Wohlfühlort wahrgenommen wird.

Der Ursprung des architektonischen Konzepts von LUDES für das neue Gebäude der Orthopädischen Klinik Tegernsee liegt in der Vermittlerfunktion des Baukörpers zwischen Klinikbestand und dem umgebenden Landschaftsbild.

Das Grundstück der Klinik in der Stadt Tegernsee verfügt über einen direkten Zugang zum See. Die Bestandsgebäude sind in mehreren Abschnitten zwischen den Jahren 1968 bis 2003 entstanden und teilweise zwischenzeitlich umgebaut worden. Der Baugrund befindet sich in Hanglage auf dem Südteil des Grundstücks der Orthopädischen Klinik, ca. 40 m vom See entfernt. Begrenzt durch die Seestraße, liegt der Bestand auf dem nördlichen Teil des Areals. Südlich der Baufläche befindet sich eine grüne teilöffentliche Parkanlage, die zum Tegernsee hinab führt.

Der im Jahr 2023 fertiggestellte eingeschossige Neubau bildet in exponierter Lage den Vermittler zwischen der bestehenden Orthopädischen Klinik und dem See mit seinen umliegenden Ortschaften. Durch die elementierte Holzfassade aus Lärchenholz erhält der Neubau des Rehazentrums ein identitätsstiftendes und selbstbewusstes, modernes Gesicht. Der in Holzbauweise mit entspiegelten Fensterflächen errichtete Baukörper fügt sich harmonisch in die umliegende Landschaft ein. Aus der Perspektive von ufernahen Anliegern der gegenüberliegenden Seeseite und Besucherinnen und Besuchern tritt das Gebäude sanft über dem See zutage und sorgt so für hohe Akzeptanz in der Region. Patientinnen und Patienten erscheint die Therapiehalle als niederschwelliger Ort der Heilung.

Effizient in der Anordnung der Funktionen – Wohlfühlort zur medizinischen Rehabilitation

Das architektonische Konzept des Gesundheitsbaus setzt im Grundriss auf eine sinnvolle Anordnung der Funktionen: Räume

Die Therapiehalle fügt sich als Vermittler zwischen Klinikbestand und Tegernsee harmonisch in die umgebende Landschaft ein.

für Therapie- und Behandlungsbereiche, Technik und Administration. Kurze, barrierefreie Wege für das Personal und für die zumeist orthopädisch eingeschränkten Patienten stellen die Bedürfnisse der Menschen, die in dem Gesundheitsgebäude arbeiten oder Therapie und Erholung erfahren, in den Mittelpunkt.

Eine offene Innenraumgestaltung und der Einsatz bodennaher Fenster – dominant innerhalb der Südfassade – mit Blickrichtung zum Tegernsee, schaffen unmittelbare Verbindungen zur Natur. Die in der Therapiehalle trainierenden Patientinnen und Patienten genießen jederzeit den freien Blick in die umgebende bergige Landschaft und zum See. Warme Farben und natürliche Materialien im Innenraum sowie ein Lichtkonzept, das viel Tageslicht integriert, sorgen für eine angenehme, Wohlgefühl erzeugende Atmosphäre und das kann sich förderlich auf die Genesung auswirken. Auch im Außenbereich umgesetzt, stellt die architektonische Gestaltung das Wohl der Nutzenden in den Mittelpunkt.

Geschaffen wurden teilöffentliche Flächen zur Erholung – mit hoher Aufenthaltsqualität und direktem Bezug zum Tegernsee. Sitzplätze mit wassergebundener Decke und Panoramaliegen bieten zusätzliche Möglichkeiten, Ausblicke in die umgebende Landschaft zu genießen. Ein öffentlicher Seewanderweg ist erhalten geblieben.

Bild 3 Identitätsstiftende Fassade aus Lärchenholz mit großzügigen Fensterflächen, die den freien Blick hinab zum See ermöglichen.

Der natürliche Luftstrom vom Tegernsee zum Gebäude hin, wurde bei der Ausführung der städtebaulichen Setzung berücksichtigt, dieser ist ungebrochen. In einem neu angelegten Therapiegarten im Freien lernen Reha-Patienten auf verschiedenen Bodenbelägen und Stufenhöhen wieder zu laufen.

Nachhaltige Konzepte schonen das Klima und fördern die Artenvielfalt

Nachhaltige Maßnahmen wie Dachbegrünung, Erhaltung des Baumbestands und biodiversitätsfördernde Bepflanzung schützen die Natur und heben die Aufenthaltsqualität der Außenanlagen. Bestehende Grünflächen sowie Baumbestände wurden in das Landschaftsarchitekturkonzept integriert und sind erhalten geblieben: 14 wertvolle Buchen-, Ahorn- und Lindenbestände. Zusätzlich wurden standortgerechte klimaresiliente Bäume, Sträucher und Stauden gepflanzt. Die gesamte Dachfläche mit 1370 m² ist extensiv komplett begrünt.

Das in dem Bauprojekt realisierte klimaschonende Energie- und Nachhaltigkeitskonzept zeigt sich besonders in seiner Holzbauweise durch hervorragende Wärmeschutzeigenschaften des nachwachsenden Rohstoffs Holz und durch die Einsparung versiegelter Flächen. Regenwasser wird auf dem Gelände versickert. Während der Planungsphase wurde der gesamte Lebenszyklus des Bauwerks betrachtet. Die Vorteile für Umwelt und Klimaschutz durch die Holzkonstruktion sind z. B. Energieeinsparung, CO2 -Reduzierung sowie die gute Rückbau- und Recyclingfähigkeit. Die Therapiehalle wird energetisch zentral über das Klinikhauptgebäude versorgt, sie ist an das Nahwärmenetz der bestehenden Heizzentrale der Orthopädischen Klinik angeschlossen.

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Holzbau braucht Lösungen, die MEHR können.

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Die Verbundplatte aus Holzwolle und Holzfaser:

• Wärmedämmung

• Brandschutz B-s1, d0

• Schallabsorbierend

• Diffusionsoffene Bauweise

Systembaustoffe auf Holzbasis – von Fibrolith.

bindet

7,25 kg CO2-äq/ produziertem m²

siehe EPD-FIB-20250756-IBA1-DE (www.ibu-epd.com)

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Bild 6 Die Therapiehalle gründet auf einer bestehenden Tiefgarage und ist über einen Verbindungsgang an den Klinikbestand angeschlossen.

Holz in der Konstruktion und Innenraumgestaltung

Die Konstruktion des Gebäudes ist mit Außen- und Innenstützen in Holzbauweise realisiert – nichttragende Wände sind in Trockenbau ausgeführt. Decken sind in Holzfachwerk mit weitgespannten Holzbindern als Kassettendecke erstellt. Das Dachtragwerk ist eine Holz-Flachdachkonstruktion – Warmdachkonstruktion mit hinterlüfteter Dachschalung. Die Holzfassade wurde in elementierter Holz-Sandwichbauweise als hinterlüftete Holzlamellenfassade umgesetzt, Fenster sind in Holzkonstruktion mit Sonnenschutzlamellen ausgeführt. Der Bodenbelag besteht in weiten Teilen aus Naturstein, in sonstigen Therapiebereichen liegt Linoleum. Die nach innen hin in ihrer Sichtbarkeit fortgeführte Holzkonstruktion sorgt für eine warme, freundliche Atmosphäre des Gesundheitsbaus.

Flächenschonende Gründung auf einer Tiefgarage

Das Therapiezentrum mit Behandlungs- und Therapieräumen ist auf dem Dach einer bestehenden Tiefgarage errichtet. Die Gründung erfolgte mit Ausgleich zur horizontalen Bettung über Stützen, Streifenfundamente und Auflagerung auf Glasschaumschotter zwischen Bestandsdecke und der neuen tragenden Betonbodenplatte, ohne direkten Kontakt zum Baugrund. Aufgrund der flächenschonenden, den Versieglungsgrad reduzierenden Errichtung auf der Tiefgarage des Klinikbestands, des Erhalts des Baumbestands und teilöffentlicher Flächen sowie weiterer umgesetzter Aspekte des Nachhaltigen Bauens, ist die Therapiehalle mit dem Prädikat KlimaKulturKompetenz (ByAK) in der Kategorie Klimaanpassungen ausgezeichnet worden. Mit dem Prädikat werden

Bild 7 Natürliche Materialien wie Holz und Steinfußböden erhöhen die Aufenthaltsqualität im Innenraum.

Bauten ausgezeichnet, die ökologische, ökonomische und soziale Kompetenzen stärken.

Der behutsam in das Landschaftsbild eingefügte Neubau reduziert den CO2 -Fußabdruck durch die Holzbauweise und schafft mit der Umsetzung des architektonischen Konzepts einen Ort der Heilung, an dem sich Patientinnen und Patienten wohlfühlen und in natürlicher Umgebung genesen können. Die Therapiehalle gehört zur Auswahl Beispielhafte Bauten in Bayern (ByAK) und zu den ausgezeichneten Projekten Healing Architecture 2025.

Bautafel

Bauherr: Deutsche Rentenversicherung Bayern Süd, Standort München

Architekt: Maximilian Ludes, LUDES ArchitektenIngenieure GmbH, München

Landschaftsarchitekt: Lynen & Dittmar Landschaftsarchitekten Stadtplaner PartG mbB Rolf Lynen, Freising

Tragwerksplanung: BBI Ingenieure GmbH, Landshut

TGA: Ing. Wolfgang Spiegl GmbH, München

Holzbau: GROSSMANN Bau GmbH & Co. KG, Rosenheim

Fertiggestellt: Juli 2023

Nutzfläche: 1.009 m 2

www.ludes.net

Schnitt Neubau mit Verbindungsgang zum Bestand (Grafik: LUDES ArchitektenIngenieure GmbH)

Bild 8

Brücken im Einklang mit Seenlandschaften –

Bild 1 Das Tragwerk der Brücke Terslius besteht aus drei parallel verlaufenden, geradlinigen Brettschichtholzträgern, die durch eine Stahlbeton-Fahrbahnplatte gekoppelt und als integrales Rahmentragwerk ausgebildet sind.

Das Wohnviertel „meerstad“ liegt zwar nicht direkt am meer, jedoch in unmittelbarer Nähe des Sees „Woldmeer“, östlich von Groningen in den Niederlanden. Hier entsteht ein großzügiges, naturnahes Wohnprojekt: weitläufig, nachhaltig, mitten im Grünen und von viel Wasser und Schilf umgeben. Für dieses neue Quartier wurde eine Brückenfamilie entworfen, die sich dezent in die naturbelassene Weite einfügt. Die Fahrradbrücke über den traditionsreichen Wasserlauf am Deich „Borgsloot“ sowie die Schwerlastbrücke zur Insel „Tersluis“ sind die ersten realisierten Bauwerke dieser Familie. Eine klare und einheitliche Formensprache in Brückenpfeilern, Trägern und Geländern verbindet die Bauwerke gestalterisch miteinander.

Die Brücke Tersluis ersetzt einen bestehenden Damm, der keinen durchgehenden Bootsverkehr erlaubte. Mit einem Freiraumprofil von 1,5 × 4,0 m ermöglicht sie nun eine Bootsdurchfahrt.

Dasselbe Freiraumprofil wurde auch bei der Brücke Borgsloot umgesetzt. Beide Brücken wurden in einem „Holz-Beton-Verbundsystem“ (HBV) ausgeführt, das eine nahtlose Verbindung von Holz und Beton gewährleistet und dadurch besonders wartungsarm ist.

Die Straßenbrücke Tersluis ist für Verkehrslasten bis 30 t ausgelegt. Ihr Tragwerk besteht aus drei parallel verlaufenden, geradlinigen Brettschichtholzträgern, die durch eine Stahlbeton-Fahrbahnplatte gekoppelt und als integrales Rahmentragwerk ausgebildet sind. Die Holzträger sind biegesteif in den Widerlagern verankert, während die seitlich auskragende Fahrbahnplatte die Träger vor Schlagregen

Bild 2 Die Straßenbrücke Tersluis ist für Verkehrslasten bis 30 t ausgelegt. Einfache Linien der Holzträger und der Widerlager schaffen visuelle Ruhe und Klarheit.

(Foto: Ingenieurbüro Miebach)

Bild 3 Die Brücke zur Insel „Tersluis“ ersetzt einen bestehenden Damm, der keinen durchgehenden Bootsverkehr erlaubte. Mit einem Freiraumprofil von 1,5 × 4,0 m ermöglicht sie nun eine Bootsdurchfahrt.

schützt. Kerven im Holz sichern den Schubverbund, Schrauben übernehmen die Stabilisierung gegen abhebende Kräfte.

Bei der Brücke Borgsloot sind zwei parallel verlaufende Brettschichtholzträger über Querträger und der Stahlbeton-Fahrbahnplatte miteinander verbunden. Der geschwungene Grundriss der Brücke Borgsloot folgt der Radwegachse und fügt sich harmonisch in die Topografie ein. Die blockverleimten Holzträger ermöglichen eine dynamische Höhenentwicklung: von 0,4 m am westlichen Widerlager über 1,5 m am Flusspfeiler bis auf wieder 0,5 m am

Hallenbau · Brückenbau · Brettschichtholz

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Bild 4 Blockverleimte Holzträger ermöglichen bei der Brücke Borgsloot eine dynamische Höhenentwicklung: von 40 cm am westlichen Widerlager über 150 cm am Flusspfeiler bis auf 50 cm am östlichen Widerlager

(Foto: LAOS landscape urbanism, NL)

östlichen Widerlager. Seitliche Abstufungen schützen die Träger zusätzlich vor Witterungseinflüssen.

Bei beiden Brücken bildet das wellenförmige Geländer ein prägnantes Designelement, inspiriert von der Bewegung des Wassers. Mehrere Stahlprofile fügen sich zu einem fließenden Muster zusammen und werden durch einen Handlauf aus Accoya ergänzt.

Die Brücken überzeugen durch die gelungene Verbindung von Funktionalität und natürlicher Ästhetik: klare Linien der Holzträger, visuell ruhige Widerlager und architektonische Details, die die Formsprache des Wassers aufgreifen, schaffen Bauwerke, die sich aufmerksam und doch wie selbstverständlich in ihre Umgebung einfügen.

www.schaffitzel.de

Für Brand-, Wärme-, Schall- und Feuchteschutz im Holzbau: Außenwandelemente wirtschaftlich vorfertigen

Bild 1 Viele Holzbauunternehmen schätzen die guten Verarbeitungseigenschaften von Steinwolle für die Dämmung von Gefachen und die Fassadendämmung.

Dämmstoffe aus Steinwolle verbessern den Brand-, Wärme-, Schallund Feuchteschutz im Holzbau. Besonders ihre brandschutztechnischen Eigenschaften sind von immenser Bedeutung, da sie eine sichere, in vielen Fällen zugleich einfache Konstruktion von Wandelementen und Decken ermöglichen, die den bauaufsichtlichen Vorgaben entsprechen. Wand- und Deckenkonstruktionen aus Holz und Steinwolle sind auch für Gebäude der Klassen 4 und 5 zugelassen. Auf der DACH+HOlZ in Köln beriet die Deutsche Rockwool zu ihren bewährten lösungen für den Holzbau und der Verarbeitung von verschiedenen Dämmstoffen in der Elementfertigung.

Speziell für den Holzmodul- und -elementbau wird der gefragte Einblasdämmstoff „Fillrock RG Plus“ zukünftig auch im Großgebinde angeboten. Er bietet mit einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit von 0,035 W/(m K) einen außerordentlich guten Wärmeschutz auch in schlanken Konstruktionen. Die einzelnen Flocken verzahnen sich zu einer dauerhaft stabilen und homogenen Dämmschicht, die der Struktur einer Dämmstoffplatte ähnelt und die Anforderungen der Musterholzbaurichtlinie MHolzBauRL (aktuelle und neue Fassung 2024) an den Brandschutz erfüllt. Das neue Großgebinde ist 1200 × 800 x 1200 mm groß und enthält Granulat für Hohlräume bis circa 2 m 3. ROCKWOOL empfiehlt, mit einer Einblasrohdichte von 70–80 kg/m 3, ab einer Hohlraumtiefe von 160 mm mit einer Dichte von 75–85 kg/m 3 zu arbeiten. Im Falle eines Rückbaus lässt sich „Fillrock RG Plus“ problemlos absaugen,

Bild 2 Das flockenförmige Steinwolle-Granulat „Fillrock RG Plus“ wird ab sofort auch im Großgebinde angeboten.

recyceln und ohne Wertverluste zu neuen Produkten aus Steinwolle verarbeiten.

Wände in Passivhausqualität

Durch die Kombination von „Fillrock“ Einblasgranulat in den Gefachen mit der „Woodrock Protect“ als Außendämmung entsteht eine hoch wärmedämmende Außenwandkonstruktion nahezu ohne Wärmebrücken. Bei der „Woodrock Protect“ handelt es sich um eine formstabile und direkt zu verschraubende Fassadendämmplatte. Ob in Holzrahmen-, Holztafel- oder Holzmassivbauweise –mit „Woodrock Protect“ entstehen Außenwände mit einem U-Wert unter 0,20 W/(m·K) bereits durch schlanke Konstruktionen. Gemäß der neuen MHolzBauRL (2024) kann sie auf Außenwänden andere zwar ebenfalls brandschutztechnisch wirksame, aber weniger wärmedämmende Bekleidungen ersetzen. Damit unterstützt sie die Arbeit mit besonders schlanken und leichten Konstruktionen in allen Gebäudeklassen. Die Wärme- und Schalldämmwerte sowie die Feuerwiderstandsdauer beispielhafter Außenwandkonstruktionen mit „Woodrock Protect“ vergleicht eine informative Broschüre, die auf der Website der Deutschen Rockwool unter www.rockwool.de/woodrock-protect zum Download bereitsteht. Ein neues Video zeigt ihre Verarbeitung: www.rockwool.de/video-woodrock-protect

„Bemessungsservice Woodrock Protect“

Bild 3

Ob in Holzrahmen-, Holztafel- oder Holzmassivbauweise – mit „Woodrock Protect“ entstehen Außenwände mit einem U-Wert unter 0,20 W/(m K) bereits durch schlanke Konstruktionen. Gemäß der neuen MHolzBauRL (2024) kann die direkt zu verschraubende Dämmplatte auf Außenwänden andere zwar ebenfalls brandschutztechnisch wirksame, aber weniger wärmedämmende Bekleidungen ersetzen.

Die wohngesunde Holzbauplatte

Durch ihre extra verdichtete Decklage ist die „Woodrock Protect“ besonders robust und trotzdem leicht im Handling. Dank ihrer hohen Druckfestigkeit kann sie direkt befestigt werden. Die zur Befestigung empfohlene Anzahl von „Meisterdach Plus“ Doppelgewindeschrauben berechnet kostenlos der Technische Service der Deutschen Rockwool gemäß DIN EN 1995-1:2012-12 und ETA-19/0553. Objektbezogen werden Länge, Anzahl und Abstand der Schrauben zur Aufnahme der gesamten Schub- und Windsogkräfte berechnet. Wer den „Bemessungsservice Woodrock Protect“ in Anspruch nehmen möchte, kann in einem Formular sehr einfach die Objektdaten erfassen. Es steht auf der Rockwool Webseite unter „Downloads und Services / Planungshilfen“ bereit: www.rockwool.de/bemessungsservice-woodrock-protect

Recycling gesichert – heute und morgen

Verschnittreste aus der Montage einer Dämmung mit „Woodrock Protect“ können über den Rücknahmeservice Rockcycle® einer Wiederverwertung durch die Deutsche Rockwool zugeführt werden. Aus dem Recyclat werden neue Produkte aus Steinwolle hergestellt, die ihrerseits am Ende ihrer Nutzung erneut dem Recycling zugeführt werden können.

Vielfältige Prüfzeugnisse

Der Technische Service der Deutschen Rockwool berät Planer und Verarbeiter der „Woodrock Protect“ bei allen Fragen zur Anwendung. Darüber hinaus stellt er Nachweise zum Wärme-, Schall- und Brandschutz bereit. Einen vollständigen Überblick über alle Produkte des Unternehmens für den Holzbau gibt eine umfangreiche Broschüre. Sie steht unter www.rockwool.de/broschuere-holzbau zum Download bereit.

www.rockwool.de

(Bilder: Deutsche Rockwool GmbH & Co. KG)

Die gesunde Alternative zu herkömmlichen Holzwerkstoffplatten

In unsere esb-Plus kommt Frischholz in Fichte. Riechen Sie den Unterschied!

✓ Heimisches, frisches Fichtenholz –aus der Region, geruchsneutral!

✓ Geringer Formaldehydgehalt (0,03 ppm) 70% unter der Europäischen Norm!

✓ Splitterarme Verarbeitung und geschliffene, homogene Oberfläche

✓ Verarbeitungs- & recyclingfreundlich

✓ Kräftiger Halt durch hohe Schrauben- und Nagelauszugswerte

✓ Biegefestigkeit in beide Richtungen gleich für optimale Plattenausbeute

✓ Höhere Diffusionsoffenheit dadurch weniger schimmelanfällig

✓ Gewinner des Deutschen Nachhaltigkeitspreis 2025 (Unternehmen)

Bild 4

Auf der DACH+HOLZ in Köln berieten die Fachleute der Deutschen Rockwool zu ihren Lösungen für den Brand-, Wärme-, Schall- und Feuchteschutz im Holzbau.

leistungsstarker Verbinder für Holz und Hybridbau inklusive Bemessungstool

Bild (1+2): Das Megant-Bemessungstool ermöglicht eine komfortable und präzise Bemessung von Hauptträger-Nebenträger- und Stützen-NebenträgerAnschlüssen.

mit dem Knapp megant lassen sich leistungsfähige Holz-, Stahl- und Betonanschlüsse mit Bemessungslasten bis zu 340 kN realisieren. Individuelle lösungen ermöglichen sogar Tragfähigkeiten bis 768 kN. Ein Bemessungstool unterstützt bei der Planung.

Der Verbinder ist drehfedersteif und überträgt hohe Querkräfte sowie Einspann- und Kippmomente des Nebenträgers. Dadurch eignet er sich insbesondere für die Befestigung von hohen schlanken Brettschichtholzträgern mit großer Spannweite und Bemessungslasten (bis zu 340 kN, individuell bis 768 kN).

Seine Stärken spielt der Megant beispielsweise bei Holz-, Stahl- und Betonanschlüssen in Sport-, Werk- oder Lagerhallen sowie mehrgeschossigen Holzskelettbauten, in denen hohe Querkräfte zu übertragen sind, aus.

Für den Einsatz in Hybridbauten kann die Knapp-Lösung zur sicheren Montage an Betonbauteilen mit einer Stahl-Ankerplatte kombiniert werden. Je nach Projektanforderung stehen drei Varianten zur Verfügung.

Zum einen kann die einnivellierte Ankerplatte mit eingeklebten Gewindestangen oder mit Fischer Betonhochleistungsankern in der Betonkonstruktion verankert werden. Dabei wird die Verbinderplatte anschließend mit M8x30 oder M10x30 Senkschrauben an der Ankerplatte befestigt. Zum anderen kann die Peiko SBKL Ankerplatte planvertieft einbetoniert werden.

Alternativ erfolgt die Verankerung der Ankerplatte über den Halfen HSC-B Stahlbauanschluss gemäß Zulassung Z-1.8-1974. Die Halfen-Ankerschienen mit SK-Verschrauben werden ebenfalls planvertieft einbetoniert.

Soll der Verbinder auf der Baustelle für den Betonanschluss einn ivelliert werden, ist eine zusätzliche Stahlplatte mit identischen Abmessungen (Breite × Höhe) erforderlich. Diese Zusatzstahlplatte wird auf die Ankerplatte aufgeschweißt. Der Megant wird anschließend mit M8x30 / M10x30 Senkschrauben auf die Zusatzstahlplatte geschraubt.

megant Bemessungstool

Um den Einsatz des Verbinders weiter zu vereinfachen, bietet Knapp zusätzlich einen umfassenden Planungs- und Berechnungsservice an. Im Zentrum steht ein Bemessungstool zur komfortablen

und präzisen Bemessung von Hauptträger-Nebenträger-Anschlüssen und von Stützen-Nebenträger-Anschlüssen.

Die Berechnung sowie die Dokumentation erfolgen gemäß den aktuellen Vorgaben der im April 2025 erteilten ETA-Zulassung für den Megant. Damit ist eine normgerechte und rechtssichere Planung gewährleistet.

Das Bemessungstool ist in Deutsch, Englisch, Französisch und Spanisch verfügbar und verbindet außergewöhnliche Leistungsfähigkeit mit praxisorientierten Funktionen, darunter vielfältige Materialoptionen. Mit dem Tool können alle Sortierklassen von Nadelvollholz, Laubvollholz, Brettschichtholz und Furnierschichtholz (z. B. BauBuche, Kerto) berechnet werden.

Des Weiteren kann das Einspannmoment aus der Drehfedersteifigkeit direkt mit dem Tool bemessen werden. Gleiches gilt für Verstärkungen wie Zugbänder und kreuzweise Horizontalschrauben mit Druckverstärkungen des Megant Verbinders.

Eine übersichtliche Eingabe- und Ausgabemaske maximiert die Benutzerfreundlichkeit. Die Ausgabe umfasst eine prüffähige Statik mit detaillierten Formelerläuterungen.

Systemvorteile Knapp megant (u. a.) –

ETA-Nachweis zur Torsionsfestigkeit für Anschlüsse an torsionssteife und torsionsweiche Hauptträger

– Korrosionsbeständig (z. B. für den Einsatz in Hallenbädern)

– f ür Holzbreiten ab 100 mm bis 190 mm

– i n alle 4 Richtungen belastbar mit Übertragung des Torsionsmoments vom Nebenträger

– weitere Holzwerkstoffe wie LVL, CLT, Parallam, Intrallam aus Laub- u. Nadelholz möglich

– Montage ohne zu Verkanten

– Brandschutz: durch dreiseitig verdeckte fugenlose Verarbeitung

– Montage durch Einhängen des Nebenträgers von oben und von unten möglich

– kurze Kranzeiten durch hohen Vorfertigungsgrad mit nur 2 cm Einhängeweg

– Demontierbar (zum Ab- und Wiederaufbau)

– C E ETA Zulassung 15/0667 mit Edelstahl Schrauben und Gewindestangen und für Anschlüsse in Nadel- und Laubholzbrettschichtholz

www.knapp-verbinder.com

sichtbar aus Holz, gemeinschaftlich gebaut

Bild 1 Offene Küche mit sichtbar belassenen, unbehandelten esb-Holzbauplatten von elka-Holzwerke. Die Platten übernehmen hier sowohl konstruktive als auch raumprägende Funktionen und unterstreichen den Anspruch an wohngesundes, materialehrliches Bauen.

Wie zeitgemäßer, nachhaltiger Holzbau heute aussehen kann, zeigt ein im Jahr 2024/25 errichtetes Zweifamilienhaus im Raum Bad liebenzell. Das Gebäude, geplant und realisiert mit dem SystemBaukasten SI-mODulAR, vereint klare Architektur, hohe Eigenleistung der Bauherren und konsequent wohngesunde materialien. Zum Einsatz kamen Holzbauprodukte der elka-Holzwerke GmbH, darunter esb-Holzbauplatten sowie vita-Dreischichtplatten aus Fichte. Bereits mitte 2025 sind beide Wohneinheiten bezogen – und dienen heute als überzeugendes Beispiel dafür, wie nachhaltiges Bauen, architektonischer Anspruch und Alltagstauglichkeit zusammenfinden können.

Architektur und Konzept: Zwei Häuser, ein Gedanke

Das teilunterkellerte Zweifamilienhaus mit einer Gesamtwohnfläche von rund 270 m 2 besteht aus zwei zweigeschossigen Baukörpern mit Pultdach-Tragwerken, verbunden über einen gemeinsamen Erschließungsgang. Die klare Kubatur und die reduzierte Formsprache folgen einem Prinzip: Konzentration auf Material, Funktion und langfristige Wohnqualität.

Ein prägendes Merkmal ist die karbonisierte Holzfassade. Sie verleiht dem Gebäude nicht nur eine markante, tiefschwarze Anmutung, sondern steht zugleich für Dauerhaftigkeit und geringen Wartungsaufwand. Entgegen gängiger Vermutungen berichten die Bewohner, dass sich das Gebäude selbst an warmen Sommertagen nicht übermäßig aufheizt – ein Zusammenspiel aus durchdachtem Wandaufbau, Dämmkonzept und Haustechnik.

Sichtbarer Holzbau als bewusstes Gestaltungselement

Ein zentrales Anliegen der beiden Baufamilien war es, Holz nicht zu verstecken, sondern sichtbar erlebbar zu machen – außen wie innen. Entsprechend wurden die Materialien bewusst unbehandelt belassen. Besonders auffällig: die sichtbare esb-Holzbauplatte.

Die Entscheidung, esb nicht nur konstruktiv, sondern auch gestalterisch einzusetzen, ging maßgeblich von den Bauherren selbst aus – einer der Beteiligten ist Grafikdesigner. In einem der beiden Hausteile wurde die esb-Platte konsequent sichtbar eingesetzt, im anderen partiell. Bis heute sind die Platten unbehandelt und prägen die Räume durch ihre natürliche Oberfläche und ruhige Struktur. Wohngesund,

Bild 2 Die beiden eigenständigen Wohneinheiten wurden von zwei Familien gemeinschaftlich geplant und realisiert. Klare Baukörper mit karbonisierter Holzfassade, nachhaltige Haustechnik und ein hoher Anteil an Eigenleistung prägen das Projekt.

Ergänzt wird der Innenausbau durch vita-Dreischichtplatten aus Fichte, die mit ihrer hochwertigen Sichtqualität, Maßhaltigkeit und warmen Ausstrahlung insbesondere in Wohn- und Schlafbereichen überzeugen.

Wohngesund bauen – spürbar im Alltag

Der Wandaufbau kombiniert 80 mm Holzweichfaser, 220 mm Steinwolle sowie 22 mm esb-Holzbauplatten. Diese Konstruktion

Bild 3 Die unbehandelten esb-Platten strukturieren den Grundriss, bilden robuste Wandflächen und stehen im Kontrast zu den fein ausgearbeiteten Oberflächen aus vita-Dreischichtplatten aus Fichte. Das Zusammenspiel aus Konstruktion, Ausbau und Möblierung unterstreicht den Anspruch an wohngesundes und ökologisches Bauen.

verbindet hohe Dämmleistung mit Diffusionsoffenheit und einem ausgeglichenen Raumklima. Unterstützt wird das Gesamtkonzept durch eine moderne technische Ausstattung mit Photovoltaikanlage, Luftwärmepumpe und Warmwasserspeicher.

Beide Familien berichten von einer sehr hohen Wohnqualität –nicht nur in Bezug auf Temperatur und Akustik, sondern auch auf das subjektive Wohlbefinden. Besonders die insgesamt fünf Kinder erleben das Haus als großzügigen, warmen und vielseitigen Lebensraum. Gleichzeitig wird auch geschätzt, dass Rückzug möglich ist: „Die Türen dürfen – und müssen – manchmal auch geschlossen werden“, betonen die Eltern schmunzelnd.

Eigenleistung als Stärke des modularen Systems

Eine besondere Qualität dieses Projekts liegt im hohen Anteil an Eigenleistung. Beide Familien sowie deren Angehörige waren intensiv in den Bauprozess eingebunden – vom Ausbau bis zu gestalterischen Details. Möglich wurde dies durch das Baukastensystem SI-MODULAR von STELLINNOVATION, welches hand-

werklich versierten Bauherren erlaubt, aktiv mitzuwirken, ohne auf planerische Sicherheit und Qualität zu verzichten.

Gerade für Bauherren, die Verantwortung übernehmen, Kosten steuern und gleichzeitig nachhaltig bauen möchten, zeigt dieses Projekt das Potenzial modularer Holzbausysteme in Kombination mit hochwertigen, wohngesunden Materialien.

Fazit: Ein Haus, das Haltung zeigt

Dieses Zweifamilienhaus steht exemplarisch für eine neue Generation des Holzbaus: nachhaltig, sichtbar, individuell und gemeinschaftlich realisiert. Die Kombination aus einer Pre-Fab Lösung von STELL INNOVATION, der hohen Eigenleistung der Bauherren und den Holzbauprodukten der elka-Holzwerke macht das Projekt zu einem überzeugenden Referenzobjekt – für Architekten, Handwerker und alle, die ein gesundes Zuhause aus Holz planen.

www.elka-holzwerke.eu

Geprüfte Brandschutzlösungen für die sichere Bekleidung von Holzbalkendecken

Holzbalkendecken stellen besondere Anforderungen an den baulichen Brandschutz – insbesondere im Bestand und vor dem Hintergrund der aktuellen Vorgaben der muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (mVV). Als jahrzehntelanger Spezialist für passiven Brandschutz bietet Promat geprüfte, rechtssichere Konstruktionen, die speziell für die brandschutztechnische Bekleidung von Holzbalkendecken entwickelt wurden.

Die Promat-Lösungen basieren auf allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen (ABP) und ermöglichen Feuerwiderstandsklassen von F 30-B bis F 90-B. Für die neu definierten Vorgaben der Klassen F 60-B und F 90-B stehen geprüfte Konstruktionen zur Verfügung, die den aktuellen rechtlichen Anforderungen entsprechen und damit eine verlässliche Grundlage für Planung und Ausführung schaffen.

Für Holzbalkendecken kommen unter anderem die Promat-Konstruktionen 128.22 für F 60-B sowie 128.10/128.20/128.30 für F 30-B bis F 90-B zum Einsatz. Die Bekleidung erfolgt mit PROMAXON®, Typ A Brandschutzbauplatten, die sich durch Nichtbrennbarkeit, hohe Formstabilität und eine zuverlässige Schutzwirkung im Brandfall auszeichnen. Je nach baulicher Situation können die Decken unterseitig direkt bekleidet, abgehängt oder – insbesondere im sensiblen Bestands- und Denkmalbereich – ausschließlich von der Deckenoberseite ertüchtigt werden.

Die oberseitig zu montierende Konstruktion 128.22 eignet sich besonders für Holzbalkendecken mit dekorativen oder historisch wertvollen Untersichten, da diese im Originalzustand erhalten bleiben können. Unterseitige Direktbekleidungen 128.10/128.20/128.30 ermöglichen hingegen wirtschaftliche Lösungen bei geringer Raumhöhe oder bei nachträglichen Anschlüssen weiterer Ausbaukonstruktionen. Große Balkenabstände sowie vorhandene Füll- oder Altputzschichten können dabei ohne aufwendige Rückbaumaßnahmen berücksichtigt werden.

Bild 1 Geprüfte Promat-Konstruktion 128.22 zur brandschutztechnischen Bekleidung von Holzbalkendecken mit einer Feuerwiderstandsdauer von F 60-B, nachgewiesen durch ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (ABP).

Bild 2 Geprüfte Promat-Konstruktion 128.10/128.20/128.30 zur brandschutztechnischen Bekleidung von Holzbalkendecken mit einer Feuerwiderstandsdauer von F 30-B bis F 90-B, einsetzbar im Neubau und im Bestand gemäß aktuellen bauaufsichtlichen Anforderungen.

Mit systemgeprüften Konstruktionen, hoher Anwendungsflexibilität und umfassender technischer Dokumentation unterstreicht Promat seine Kompetenz als verlässlicher Partner für den vorbeugenden Brandschutz und bietet Planern sowie Ausführenden ein hohes Maß an Sicherheit bei der brandschutztechnischen Bekleidung von Holzbalkendecken im Neubau und Bestand.

www.promat.de

(2026), Sonderheft Holzbau, Ausgabe 1

ErmüdungsverhaltenselbstbohrenderHolzschrauben unteraxialerBeanspruchung

SelbstbohrendeHolzschraubensindeinebewährteVerbindungstechnikimmodernenHolzbau,ihrEinsatzunterzyklischerBeanspruchungistjedochbislangnurunzureichend erforscht.DiesbegrenztdieAnwendungsmöglichkeiten,insbesonderefürKonstruktionenunterhäufigwiederkehrender BeanspruchungwieBrückenoderTürmefürWindenergieanlageninHolzbauweise.BeiAxialzugversuchenunter zyklischerBeanspruchungimEinstufenkollektivwurdeder VersagensmechanismusAbreißenderSchraubenuntersucht. VerwendetwurdensiebenmarktüblicheSchraubentypen vondreiHerstellern,dreiVoll-undvierTeilgewindeschrauben.JeSchraubentypwurden30Versuchedurchgeführt. AufGrundlagederVersuchsergebnissewurdenmithilfedes HorizontenverfahrensgemäßDIN50100(2022)GleichungenzurAbbildungdesVerhaltensimZeitfestigkeitsbereich ermittelt.FürzweiderSchraubentypenwurdezudemdie LangzeitfestigkeitmithilfedesTreppenstufenverfahrens gemäßDIN50100ermittelt.Zwischendenverschiedenen SchraubentypentretenstatistischsignifikanteUnterschiede imErmüdungsverhaltenauf.Ursachendafürkönnenauf GrundlagedervorliegendenErgebnissenichteindeutigidentifiziertwerden.DieNeigungderWöhlerlinieliegtbeiden untersuchtenSchraubentypenum k = 3,entsprechendkönnendieSchraubenalsscharfgekerbtesBauteileingeordnet werden.HinsichtlichderBemessungwirdgezeigt,dassder Kerbfall71nachDINEN1993-1-9diegewonnenenErgebnisse aufdersicherenSeiteabbildet.

Stichworte Holzschrauben;Ermüdung;axialeBeanspruchung

1Einleitung

SelbstbohrendeSchraubenalsleistungsfähigeVerbindungsmittelmiteinfacherAnwendungsindimmodernen HolzbauseiteinigenJahrzehntenetabliert.IndieserZeit gabesumfangreicheForschungsarbeitenzuverschiedenstenProblemstellungenimUmfeldselbstbohrender Holzschrauben.ImZugederExpansiondesHolzbaus inKonstruktionenwieBrückenmitSchwerlastverkehr, Windenergieanlagen,KranbahnenoderderBefestigung vonAufzugsanlageninHolzschächtengewinnenermüdungsrelevanteBeanspruchungenanBedeutung.Der ForschungsstandhinsichtlichderAnwendungselbstbohrenderSchraubenunternichtvorwiegendruhenden,also ermüdungswirksamenBeanspruchungen,istbislangunzureichend.Diesäußertsichauchdarin,dassbisherkeine EuropäischeTechnischeBewertung(ETA)einessolchen SchraubentypsdenEinsatzunterErmüdungsbeanspruchungerlaubt,waseinHemmnisderEntwicklungdes

Fatiguebehaviourofaxiallyloadedself-tappingtimber screws

Self-tappingtimberscrewsareaprovenfasteningtechniqueinmoderntimberconstruction,buttheiruseundercyclic loadshasnotyetbeensufficientlyresearched.Thislimits thepossibleapplications,especiallyfordynamicallyloaded structuressuchasbridgesorwindturbinesintimberconstruction.Thefatiguebehaviourofself-tappingtimberscrews andthefailure(tear-off)wasthereforeexaminedinaxialtensiletestsunderconstant-amplitudefatigueloading.Seven commerciallyavailablescrewsfromthreemanufacturers, threefullythreadedandfourpartiallythreaded,wereanalysed.Thirtytestswerecarriedoutoneachtypeofscrew. Basedonthetestresults,equationsforanexaminationof thebehaviourinthehigh-cycle-fatigue(HCF)regimewere determinedusingthehorizonmethodinaccordancewith DIN50100.Fortwoofthescrewtypes,thelong-life-fatigue (LLF)wasalsoinvestigatedusingthestaircasemethodin accordancewithDIN50100.Therearestatisticallysignificant differencesinfatiguebehaviourbetweenthedifferentscrew types.Thereasonsforthiscannotbequantifiedonthebasis oftheavailableresults.TheinclinationoftheWöhlercurve isaround k = 3forthescrewtypesanalysed;accordingly, thescrewcanbeclassifiedasasharplynotchedspecimen. Withregardtothedesign,itisshownthatdetailcategory71 inDINEN1993-1-9estimatestheobservedbehaviouronthe safeside.

Keywords timberscrews;fatiguebehaviour;axialloading

HolzbausindiesenBereichendarstellt.Bislangexistieren nurwenigeForschungsvorhabenzumVerhaltenselbstbohrenderSchraubenunterErmüdungsbeanspruchung. IndiesemAufsatzwerdenUntersuchungenfürdenVersagensmechanismus„AbreißenderSchraube“beschrieben, mitdenenderWissensstandindiesemThemengebiet erweitertwird.

2StandderWissenschaftundTechnik

HinsichtlichdesaxialenTragverhaltensvoninHolzeingeschraubtenSchraubenunterZugkanndasVersagen imWesentlichendurchdreiMechanismenauftreten:Herausziehen,KopfdurchziehenundAbreißenderSchraube durchStahlversagen.SelbstbohrendeSchraubenunter ErmüdungsbeanspruchungwurdenbislanginForschungsarbeitenvonStamatopoulosundMalo(Eingeschraubte Gewindestange,Nenndurchmesser dn = 22mm)[1],

M.Tronnier,M.Sieder,P.Niebuhr:ErmüdungsverhaltenselbstbohrenderHolzschraubenunteraxialerBeanspruchung

Ringhoferetal.(Schraube dn = 8mm)[2]undNiebuhr undSieder(Schraube dn = 6mm)[3–5]untersucht.Im RahmendieserArbeitenwurdedasHerausziehenaus demHolzin[1]sowiein[3]untersucht.ErgebnisdieserUntersuchungenist,dassdasHerausziehennurbei hohenBeanspruchungsniveaus S = Fmax,zyk /Fult,stat auftritt,alsGrenzwertfürdenÜbergangvomHerausziehen zumAbreißenderSchraubegibtNiebuhr S ≈ 0, 78 an[3].

RinghoferuntersuchtenurdasAbreißenderSchraube,da imRahmenvonVoruntersuchungenunddurchtheoretischeÜberlegungenabgeschätztwurde,dassdasVersagen durchAbreißenderSchraubebeihöherenLastwechselzahlenmaßgebendist[2].FürdieNeigungderWöhlerlinie fürdenVersagensmechanismusAbreißengebenRinghofer(k = 3, 78bei R = Fmin,zyk /Fmax,zyk = 0,56[2])undNiebuhr(k = 3, 4bei R = 0,1[4])ähnlicheWertean.Ringhoferschlussfolgertdaraus,dassderKerbfall100gemäß DINEN1993-1-9[6]eineguteAbbildungderVersuchsergebnissedarstellt[2],währenddiesergemäßdenAngaben vonNiebuhrundSiederkeineausreichendeSicherheit bietet[4].

3Forschungsfrage

DieerläutertenUntersuchungenzeigen,dassbereits einigeErkenntnissehinsichtlichdesErmüdungsverhaltensselbstbohrenderHolzschraubenvorliegen.Dennoch sindnochwichtigeFragestellungenoffen,insbesondere hinsichtlichderÜbertragbarkeitdergewonnenenErgebnisseaufandereSchraubentypenundAnwendungsfälle. AndieserStellesetztdervorliegendeBeitragmitder folgendenFragestellungan:

UnterscheidetsichdasErmüdungsverhaltenverschiedenerTypenselbstbohrenderSchraubensignifikantund könnenEinflussfaktorendaraufidentifiziertwerden?

ZurBeantwortungdieserFragestellungwurdeninsgesamt95quasistatischesowie244Ermüdungsversuchean 7verschiedenenSchraubentypendurchgeführt.

4MaterialundMethoden

4.1Schrauben

FürdieVersuchewerden7verschiedeneSchraubentypen von3verschiedenenHerstellern(ETAs:[7–9])genutzt, dieamMarktfreiverfügbarsind.Dabeihandeltessich um3Voll-und4Teilgewindeschrauben.

gemesseneWerte(MessungperMessschieber,Stichprobe derMessung n = 5),beiallenanderenWertenumNennwerte.DieBuchstabenA–CbezeichnendenHersteller, TGundVG,obdieSchraubeneinTeil-oderVollgewinde aufweisen.

MitNenndurchmessernvon dn = 8 mm und dn = 10 mm bildendieseSchraubenbaupraktischrelevanteGrößen ab.AlleuntersuchtenSchraubeneinesSchraubentyps stammenjeweilsausderselbenCharge.BeidenSchraubenB-TG1undB-TG2handeltessichumzweiverschiedeneSchraubentypengleicherDimensionvomgleichen Hersteller.

4.1.2Zugfestigkeit

FüralleSchraubentypenwurdezunächstdiequasistatischeKurzzeittragfähigkeitgemäßDINEN14592[10] inVerbindungmitDINEN1383[11]miteinemVersuchsumfangvon12VersuchenjeSchraubentypermittelt. DieUmrechnungvonderindenVersuchenermitteltenTragfähigkeitindieZugfestigkeiterfolgtmithilfe derDivisiondurchdenvonRinghofer[12]angegebenen undals Apl,N bezeichnetenwirksamenSpannungsquerschnittderSchraubebeiAxialzug.Diesoermittelten mittlerenZugfestigkeitenallerSchraubentypenliegen imBereichzwischenca.1200N/mm2 und1400N/mm2 (Tab.2).AusgehendvondenGrundwerkstoffenaller Schrauben,dieZugfestigkeitenzwischen400N/mm2 und 600N/mm2 aufweisen(Herstellerangaben),wirdeine deutlicheErhöhungderZugfestigkeitdurchdieWärmebehandlungerreicht.DieSchraubenvonHerstellerA habendiegeringstenZugfestigkeiten(ca.1200N/mm2 ), währendSchraubenderanderenbeidenHersteller10%–15%höhereFestigkeitenaufweisen.DieVariationskoeffizientenderermitteltenFestigkeitenliegenzwischen 0,5%und3,3%,wasaufgeringeStreuungenhindeutet,wiesiefürdasStahlversagenvonHolzschraubenzu erwartensind.

4.1.3OberflächeundHärte

ErkenntnissezurAuswirkungderWärmebehandlungund desHerstellungsprozessesaufdiefertigeSchraube könnendurchUntersuchungenderSchraubenim MikroschliffunterdemMikroskopsowiemittelseiner Härtemessunggewonnenwerden.Vonallengeprüften SchraubentypenwurdejeeinExemplarmetallografischen Untersuchungenunterzogen.

4.1.1Geometrie

DieDimensionenderuntersuchtenSchraubensindin

Tab.1aufgeführt.BeidenangegebenenAußen-und Kerndurchmessern daußen und dKern handeltessichum

DieOberflächenstrukturalleruntersuchtenSchrauben wiesherstellungstechnologischbedingtdeutlicheEinschlüsseundWalzungenauigkeitenauf.Beispielhaftist diesinBild1dargestellt.Dabeisindzumeineninder Übersicht,aberauchimDetaildesGewindegrundesdeutlicheEinschlüsseundandereImperfektionenzuerkennen,dieaufdasWalzenderSchraubezurückzuführen sind.DiesewarenbeidenSchraubenallerHerstellerin ähnlicherWeise,jedochunterschiedlichstarkausgeprägt

Tab.1 DimensionenderuntersuchtenSchrauben Dimensionsoftheexaminedscrews BezeichnungSerieNenndurchmesser

Tab.2 ZugfestigkeitenderSchraubennachSerien Tensilestrengthofthescrews

feststellbar.DasBildzeigtdenSchraubentypB-TG1,bei demdieseImperfektionenstärkerausgeprägtwaren.Auf dasErmüdungsverhaltenderSchraubekönnensieeinen entscheidendenEinflusshaben,dadieEinschlüsseSpannungsspitzenerzeugen,dieeinenAnrissderSchraubean dieserStellebegünstigenkönnen.Entsprechendwirken dieImperfektionenanderOberflächealsFormkerben [13].EinkonkreterEinflussderwalzbedingtenMerkmaleaufdasErmüdungsverhaltenkonnteimRahmender Untersuchungennichteindeutigquantifiziertwerden.

DieWärmebehandlungderSchraubenbeeinflusstdie mechanischenEigenschaften.DieZugfestigkeitunddie HärtederSchraubesteigen,währenddieDuktilität abnimmt[12].AndenverwendetenSchraubenwurde dieHärtepunktuellimSchraubenkern(HV1)undim Randbereich(HV0,2)mithilfeeinesWilsonHardness TUKON1202Härteprüfgerätesgemessen.DieMessung erfolgteaneinerSchraubejeSchraubentypanjeweils 3StellenfürdenKern-unddenRandbereich.DieErgebnissesindinTab.3dargestellt.DiemeistenSchrauben weiseneinendeutlichenHärteanstiegvoninnennach

außenauf.Diesdientdazu,dieDuktilitätderSchraube zuerhaltenundzugleicheinemöglichstgroßeHärteim BereichderGewinderippenzuerreichen,damitdiese denBeanspruchungenbeimEinschraubenundwährend derBelastungderSchraubestandhalten.Hinsichtlichdes ZusammenhangszwischenZugfestigkeitundHärtezeigt sicheinepositiveKorrelationzwischenKernhärteund ZugfestigkeitmiteinemBestimmtheitsmaßvon R2 = 0, 74.

4.2Versuchsaufbau

DieHalterungdesSchraubenkopfeserfolgtfüralleVersuchsserienmitdemgleichenAufbau(Bild2).Dabei wirdfürjedenderSchraubentypeneineigenesDrehteilverwendet,dasdenSchraubenkopfformschlüssig aufnimmt.DieseswirdineineKopfhalterungeingelegt.

Tab.3 Kern-undRandhärtenderSchrauben Hardnessofthescrews(coreandedge)

SchraubentypKernhärte[HV1]Randhärte[HV0,2]

Bild2 VersuchsaufbauderErmüdungsversuche(Schraubenklemmungin Stahlform)

Experimentalsetupforfatiguetests(screwclampedinsteelnegative form)

DieHalterungerlaubteinegeringeRotationder SchraubeumdenKopf.

FürdieErmüdungsversuchewurdenfürjedenSchraubentypNegativformendesGewindebereichesausStahl konstruiertundgefräst.EineähnlicheKlemmungwurde vonRinghoferetal.[2](beschriebenin[14])undNiebuhr[4]erprobt,wobeidieKlemmungnuramSchaft erfolgensoll.Zielist,einehoheSteifigkeitderLasteinleitungzuerreichen.DiesistbeiderVerwendunghoher Prüffrequenzenvorteilhaft,dasonureingeringererWeg zumErreichenderPrüfkräfteerforderlichist.MitdiesemAufbauwurdendieErmüdungsversuchefür6der 7Schraubentypendurchgeführt.DerAufbauistinBild2 dargestellt.

FürdieVersuchsserieB-TG2wurdedieSchraubein einenmit d = 4mmvorgebohrtenBlockausBuchenfurnierschichtholz(BauBuche,Fa.Pollmeier,ETA14/0354) eingeschraubt(Einschraublänge lef = 70mm).Damit solleineReduktionvonSpannungsspitzenimSchraubenquerschnitterreichtwerden.Gleichzeitigbietetdie SchraubverbindunginHartholzeinehoheTragfähigkeitundSteifigkeit[15],wasdiePrüfungmithohen Prüffrequenzenermöglicht.DerProbekörpermiteingeschraubterSchraubewurdewieinDINEN1382vorgesehengegeneineStahlplattemitLochgespanntundso niedergehalten[16].

4.3Prüfverfahren

ImRahmenderVersuchewurdefüralleSchraubenderZeitfestigkeitsbereichzurErmittlungderZeitfestigkeitsgeradenuntersucht.Zusätzlichwurdenfür 2SchraubentypenVersuchezurUntersuchungderLangzeitfestigkeitdurchgeführt.DiePrüfungundAuswertung erfolgtefüralleVersucheaufGrundlagevonDIN50100 [17].AlsSpannungsverhältniswurdefüralleVersuche R = 0, 1festgelegt;diesesBeanspruchungsverhältnis wurdeebenfallsvon[1]und[4]sowieteilweisevon[2] verwendet,sodasseineVergleichbarkeitgegebenist.Die PrüffrequenzindenErmüdungsversuchenwirdjenach VersuchsaufbauundPrüflastmit f = 30Hz–70Hzfestgelegt.Prüffrequenzenbis1000HzhabenbeiPrüfungen

Tab.4 UntersuchteLasthorizonte(ausgegraut:LastniveausmitDurchläufern)

Loadlevels(greyedout:runouts)

SchraubentypenLasthorizonte σa [N/mm2 ]

A-TG,B-TG1, B-VG,C-TG,C-VG

vonStahlbauteilenkeinensignifikantenEinflussaufdas Prüfergebnis[13].

DerZeitfestigkeitsbereichbeginntbeietwa 10.000LastwechselnunderstrecktsichbiszurKnicklastspielzahl,diejenachBauteilundWerkstoffzwischen 500.000und10.000.000Lastwechselnbeträgt[17].Im ZeitfestigkeitsbereichistdieLebensdauervonderBeanspruchungabhängig,höhereBeanspruchungenführen zukürzerenLebensdauern.DieserZusammenhangkann überverschiedenartigeGleichungenbeschriebenwerden. Üblichist,eineAbhängigkeitzwischendemLogarithmus derLastspielzahlunddemLogarithmusderBeanspruchungherzustellen[18].DIN50100siehtzurErmittlung derZeitfestigkeitsgeradenunteranderemdasHorizontenverfahrenvor.Diesesliefertbeiweitgehendbekannter LagederZeitfestigkeitsgeradegenaueErgebnisse[17]. AufgrunddererläutertenVorarbeiten[19]wirddavon ausgegangen,dassdieWöhlerliniehinreichendgenau bekanntunddiesesVerfahrenanwendbarist.Umeine möglichstguteAbdeckungdesZeitfestigkeitsbereiches zuerreichen,werden2LasthorizontemitSpannungsamplitudenvon σa = 100N/mm2 sowie σa = 250N/mm2 gewählt,wobeigemäßderErgebnissevonNiebuhr undSieder[4]Lastspielzahlenvon N ≈ 380 000und N ≈ 16 000erwartetwerden[4].BeidenVersuchenmit derSchraubeB-TG2tratenaufdemzunächstgeplantenunterenLasthorizontvon σa = 140N/mm2 mehrere Durchläuferauf,dieauchbei NG = 1, 5 106 nichtversagtenundsomitabgebrochenwurden.Eswurdedaherein weitererLasthorizont σa = 180N/mm2 verwendet,auf demkeineDurchläuferauftraten.DiegleicheSituation stelltesichauchbeimLasthorizontmit σa = 100N/mm2 beiderSchraubeA-VGbeieinerGrenzlastspielzahlvon NG = 5 · 106 ein,wobeihiereinweitererLasthorizont mit σa = 150N/mm2 verwendetwurde.Dieuntersuchten LasthorizontezudenjeweiligenSchraubentypensind inTab.4aufgeführt.DieausgegrautenLasthorizonte wurdenaufgrundvonDurchläuferninderAuswertung nichtberücksichtigt.

FürdieSchraubentypenA-VGundC-VGwurdenzusätzlichVersuchezurErmittlungderLangzeitfestigkeitnach demTreppenstufenverfahrengemäßDIN50100durchgeführt,wobeientsprechendderVorgabenderNorm alsGrenzlastspielzahl NG = 5 106 festgelegtwird[17]. DieAuswahlderuntersuchtenSchraubentypenerfolgte aufGrundlagederErgebnissederZeitfestigkeitsversuche (AuftretenvonDurchläufern,s.u.).

Bild3 VersagendurchKopfabrissumdenSchraubenantrieb Failurebyheadtearoffaroundthedrive

DieLangzeitfestigkeitwirdaufGrundlagederErgebnisse von[2]und[4]mitca. σaL,5 106 = 50N/mm2 abgeschätzt. DieLaststufenwerdenumdiesenWertherummiteinem logarithmischenStufensprung dlg = 1, 122fürSchrauben [17]festgelegt.

5Ergebnisse

InsgesamtwurdenimRahmenderUntersuchungen 181VersucheimZeitfestigkeitsbereichund30Versuche imLangzeitfestigkeitsbereichmitderKlemmungdurch Stahlformendurchgeführt.Zusätzlichwurden33 ZeitfestigkeitsversuchemitderinHartholzverschraubtenSchraubedurchgeführt.

BeidenVersuchenunterVerwendungderNegativformen ausStahlkamesnurin2FällenzumreinenKopfabriss.InallenanderenFällentratdasVersagenim Gewindebereichauf.DerüberwiegendeTeilderSchraubenmitVersagenimGewindebereichversagteknapp oberhalbderKlemmungderSchraubeindenNegativformen.BeidenTeilgewindeschraubenliegtindiesem BereichderÜbergangvomGewindezumSchaft,der aufgrundderQuerschnittsveränderunggrundsätzlicheine SchwachstellederSchraubendarstelltundgehäufteVersagensfälleindiesemBereicherklärt.Beietwa20% derProbentratdasVersagenimBereichderersten GewindegängeunterhalbdesSchraubenkopfesauf.

BeidenVersuchenunterVerwendungderBettungin HartholztratdasVersagenindenmeistenFällendirekt imKopfbereichundbeinur20%derVersucheimGewindebereichauf.BeimVersagenimKopfbereicherfolgtedas VersagendurchAbbrucheinesRingesumdenSchraubenantriebherum.InwiefernderUnterschiedzwischendieser VersuchsserieunddenVersucheninNegativformendurch denVersuchsaufbauundnichtdurchdieunterschiedlichenSchraubentypenbedingtist,kannaufGrundlageder vorliegendenVersuchenichtbewertetwerden.Während dererstenVersucheinHartholzwurdebeobachtet,dass sichdieSchraubeausdemHolzherausdrehteoderdass sichderHolzklotzvonderSchraubedrehte.DieseVersuchewurdenvorzeitigbeendetundinderAuswertung nichtberücksichtigt.BeidenfolgendenVersuchenwurde eineVerdrehsicherunginstalliert(Bild3)

Bild4 ZeitfestigkeitsgeradenderverschiedenenSchraubentypen S-N-curvesoftheinvestigatedscrew-types

BeidenSerienA-VGundC-VGkamesbeieinigen SchraubenaufdemunterenZeitfestigkeits-Lastniveau mit σa = 100N/mm2 auchbeiLastwechselzahlenvon N ≥ 1, 5 · 106 nichtzumVersagen.DieseLastspielzahlenweichenweitvondenanderenVersuchsseriendieser Schraubenab,daherwurdendieseVersucheabgebrochenundalsDurchläufereingestuft.EinzelneVersuche wurdenerstnach N = 107 LastwechselnohneVersagen abgebrochen.BeiderSerieB-TG2tratenDurchläuferauf demunterenLastniveaumit σa = 140N/mm2 auf.BeidieserSeriewurdedahereinweiteresLastniveaumit σa = 180N/mm2 indenVersuchsplanaufgenommen.Beider SerieA-VGwurdeebenfallseinweiteresLastniveaumit σa = 150N/mm2 indenVersuchsplanaufgenommen.Bei denSchraubenB-TG2sowieA-VGwurdederniedrigste LasthorizontmitDurchläufernbeiderAuswertungnicht berücksichtigt.

5.1Zeitfestigkeitsbereich

AusdenVersuchsergebnissenimZeitfestigkeitsbereich wurdenmithilfederinDIN50100vorgegebenenAuswertungsmethodikZeitfestigkeitsgeradenundStreuspannen aufdenjeweiligenLastniveausberechnet.DieZeitfestigkeitsgeradensindinBild4dargestellt,diezugehörigen GleichungenkönnenTab.5entnommenwerden.

DieZeitfestigkeitsgeradenzeigenähnlicheNeigungender WöhlerlinienderVersuchsserien.AlleNeigungenaußer jenerderSerieA-VG(k = 4, 18)liegenzwischen k = 2, 5und k = 3, 25.DamitliegendieseimBereichder

Tab.5 GleichungenderWöhlerlinienderSchrauben EquationsoftheS-N-curves

SchraubentypLageparameter C Neigung k

B-TG2log(N ) = 11,07 = 2,68 ∗ log(σa ) B-VG 11,51 3,02 C-TG 11,38 2,98 C-VG 12,20 3,26

Tab.6 LangzeitfestigkeitenderSchrauben Fatiguestrength(LLF)ofthescrews

Schraubentyp

Bild5 StreuspannenderErmüdungsversuche T gemäßderErmüdungsversuche gemäßDIN50100

Scatterrangesofthefatiguetests T accordingtoDIN50100

vonNiebuhrundSieder(k = 3, 40)[4]sowieRinghoferetal.(k = 3, 87)[2].DieSchraubenkönnenalsscharf gekerbtesBauteil(k ≈ 3)[13]angesehenwerden,was dieFeststellungenhinsichtlichihrerOberflächenstrukturinAbschnitt4.1.3bestätigt.ImGegensatzzuden relativähnlichenNeigungsparameterngibteshinsichtlichderLagederWöhlerliniensignifikanteUnterschiede, dieimRahmeneinerBemessungberücksichtigtwerdenmüssen.BeispielsweiseliegtaufdemLastniveau σa = 100/mm2 derUnterschiedderertragbarenmittlerenLastspielzahlenzwischendemSchraubentypmit demungünstigstenErmüdungsverhalten(B-TG)und jenemmitgünstigsten(A-TG)beiüber500%.Auf GrundlagederErmüdungsversuchesowiederzusätzlichdurchgeführtenUntersuchungen(statischeVersuche, Härtemessung)wurdeuntersucht,obKorrelationen( p < 0, 05)zwischendemErmüdungsverhaltenunddenweiterenuntersuchtenParameternbestehen.Dieermittelten Lage-bzw.NeigungsparameterderWöhlerlinienkorrelierenjedochnichtmitdenKern-undRandhärtensowie ZugfestigkeitenderuntersuchtenSchrauben.

DieStreuungenwerdenalsStreuspanne T gemäß DIN50100angegeben,welchedasVerhältnisderLastwechselzahlenbei10%und90%Versagenswahrscheinlichkeitbezeichnet.DiesesindimBoxplotinBild5 dargestellt.ZwischendenverschiedenenSchraubentypen liegenkeinesignifikantenUnterschiedevor,weshalbdie DatensätzeinderDarstellunggemeinsamausgewertet wurden.AufdemLasthorizontmitdergeringerenSpannungsamplitudeliegtbeiallenSchraubentypeneineleicht höhereStreuspannevoralsbeidenhöherenLasthorizonten.MöglicherweiseliegtderuntereLasthorizontbereits imÜbergangsbereichzurLangzeitfestigkeit,wogrößere Streuungenzuerwartensind;vgl.dieAusführungenim vorherigenAbschnitt.

AufGrundlagederZeitfestigkeitsgeradenundderermitteltenStreuspannenkönnendieZeitfestigkeitsgeraden füreineVersagenswahrscheinlichkeitvon5%füralle Schraubenermitteltwerden.DieseGleichungensindfür dieBemessungerforderlich,wobeiweitereInformationen dazuinAbschnitt6.2gegebenwerden.

5.2Langzeitfestigkeit

DieVersuchsserienzurErmittlungderLangzeitfestigkeit fürdiebeidenuntersuchtenSchraubentypen(A-VGund C-VG)mithilfevonTreppenstufenversuchenergabendie inTab.6aufgeführtenLangzeitfestigkeiten.Dieseliegen ineinemetwashöherenBereichalsjenevonNiebuhrund Sieder(LaL,2Mio = 61, 9N/mm2 )[4]undRinghoferetal. (LaL,2Mio = 64, 4N/mm2 )[2],obwohldieseeinegeringere Grenzlastspielzahlvon NG = 2 · 106 verwendeten.Aus diesemGrundistdavonauszugehen,dassderSchraubentypunddessenEigenschafteneinenwesentlichenEinfluss aufdasErmüdungsverhaltenhaben.

BeidenTreppenstufenversuchentrateninsgesamt 16Durchläuferauf(8A-VG,8C-VG),beidenenes nichtzumVersagenkam(Tab.7).DieSchraubenaus diesenVersuchenwurdenanalogzumVorgehenin Abschnitt4.1.2hinsichtlichihrerKurzzeittragfähigkeit geprüft.FürdieSerieA-VGistkeinAbfallderFestigkeit durchdieBeanspruchungmit NG = 5 106 Lastwechseln feststellbar.BeiSchraubentypC-VGisteinstatistisch signifikanterAbfallderKurzzeittragfähigkeitumca.3% infolgederBeanspruchungfeststellbar(Zweistichproben t-Test, p < 0,01),sodassvoneinergeringenSchädigung derSchraubendurchdieBeanspruchungausgegangen wird.

5.3Wöhlerlinie

AusdenVersuchsergebnissendervorangegangenen AbschnittekanndieWöhlerliniederSchraubenvomZeitfestigkeitsbereichbiszurLangzeitfestigkeitdargestellt werden.FürdieSchraubentypenA-VGundC-VGistdies inBild6dargestellt.

6Diskussion

6.1EinflussdesPrüfaufbaus

InAbschnitt4.2wurdendieverschiedenenVersuchsaufbautenfürdieErmüdungsversuche(Klemmungmit StahlformundBettunginHartholz)erläutert.Während dererstenVersuchsserien(Klemmung)wurdefestgestellt,

Tab.7 StatischeResttragfähigkeitderDurchläufer

Staticresidualload-bearingcapacityoftherunouts

dassdasVersagenhäufigunmittelbarinderNäheder Klemmungauftrat.DiepunktuelleLasteinleitungindie SchraubenkanndurchdieinfolgederLasteinleitung auftretendeSpannungsspitzealsBelastungskerbewirken undeinennegativenEinflussaufdieErmüdungsfestigkeit haben[13].AusdiesemGrundwurdefürdiefolgendeVersuchsserie(Schraube:B-VG)eineBettungderSchraube inHartholzzurLasteinleitungverwendet.DieNachgiebigkeitdesHolzessollimVergleichzurKlemmungin StahlSpannungsspitzenreduzieren.Aufgrundlimitierter MittelkonntekeindirekterVergleichmitdemgleichenSchraubentypundbeidenFormenderLasteinleitung durchgeführtwerden.

NebendenindiesemAufsatzerläutertenVersuchen wurdeauchdasAusziehtragverhaltenderSchraubenaus Brettsperr-undBrettschichtholzuntersucht.DiesewerdenineinerseparatenPublikationvorgestellt,daher werdenandieserStellenurdiefürdenVergleichmit denindiesemAufsatzbehandeltenVersuchenerforderlichenInformationenaufgeführt.FürdieAusziehversuche kamendieVollgewindeschraubenvondenHerstellernA, BundCbeieinemSpannungsverhältnisvon R = 0, 1 zumEinsatz.WährendderVersuchewurdenSpannungsamplitudenvon σa = 160N/mm2 bis320N/mm2 im Schraubenquerschnitterreicht.ImRahmendieserVersuchetratbei41VersuchendasVersagendurchAbreißen derSchraubeauf.AlsAnhaltspunkt,obdasErmüdungsverhaltenderSchraubendurchdieKlemmungbeeinflusstwird,wirdeinVergleichzwischenderBruchlastspielzahldieserSchraubenimAusziehversuch(Bettung inBrettschichtholz)undderentsprechendenrechnerischenBruchlastspielzahldurchgeführt.Letzterewirdauf GrundlagederinAbschnitt5.1dargestelltenWöhlerli-

nien(KlemmunginStahlform)ermittelt.DerVergleich zwischenbeidenLastspielzahlenistinBild7dargestellt. ZusätzlichistimDiagrammdieerwarteteStreuspanne von T = 2dargestellt.

DasDiagramminBild7zeigt,dassdieermitteltenWöhlerliniendasVerhaltengrundsätzlichrelativgutabbilden. DieinNadelholzeingeschraubtenSchraubenerreichen allerdings,wieinderTrendliniezuerkennen,etwas höhereLastwechselzahlen.EntsprechendkanneinEinflussderKlemmungaufdasVersuchsergebnisnichtausgeschlossenwerden.DieAbweichungenführendazu,dass dieTragfähigkeitderinsHolzeingeschraubtenSchraube eherüberschätztwird,waseinerBemessungaufder sicherenSeitezugutekommt.

6.2EinordnungindieNormung

AufGrundlagederVersuchsergebnissewirdvorgeschlagen,dieBemessungderSchraubenfürdasVersagen durchAbreißenaufGrundlagederBemessungsregeln ausDINEN1993-1-9[6]alsStahlteiledurchzuführen. Umdieszuermöglichen,musseineEingruppierungdes VerbindungsmittelsselbstbohrendeHolzschraubeinden Kerbfallkatalogerfolgen.FürSchraubenunterZugbeanspruchungsiehtdieserbislangnurdenKerbfall50

Bild7 VergleichzwischenLastspielzahlimAusziehversuchundLastspielzahl mitKlemmung

Comparisonbetweenfatiguelifeinwithdrawaltestsandfatiguelifewith clamping

Bild8 VergleichderVersuchsergebnissemitKerbfällengemäßDINEN1993-1-9 [6]

Comparisonoftestresultswithdetailcategoriesaccordingto DINEN1993-1-9[6]

vor[6].DieEntwurfsfassungvonDINEN1993-1-9aus demJahr2023[19]wirdandieserStelledeutlichstärkerdifferenziert:SchraubenunterZugbeanspruchung werdennunabhängigvonihremHerstellungsverfahren indieKerbfälle50bis71eingeordnet.Dergünstigste Kerbfall71istdabeifürrohe(nichtverzinkte)Schrauben,dienachderWärmebehandlunggewalztwerden, vorgesehen.DieuntersuchtenHolzschraubensindKerbfall50zuzuordnen,dadiesevorderWärmebehandlung gewalztwerdenundelektrolytischverzinktsind[19]. Bild8zeigtdieKerbfälle50,56und71imVergleichmit denauf5%Versagenswahrscheinlichkeitumgerechneten Versuchsergebnissen.

AusdemDiagrammwirddeutlich,dassKerbfall71 dieVersuchsergebnisseimZeitfestigkeitsbereichfüralle untersuchtenSchraubentypenimuntersuchtenBereich aufdersicherenSeiteabbildet.EineAussage,inwieferndiesfürandereSchraubentypenoderandere ChargendesselbenSchraubentypsgilt,kannaufdieser Grundlageallerdingsnichtgetroffenwerdenundsollte aufBasisweitergehenderUntersuchungenerarbeitet werden.

7ZusammenfassungundAusblick

DieErgebnissederVersuchezeigen,dassdieZeitfestigkeitsgeradensowieLangzeitfestigkeiteneinzelner SchraubentypenmitdeninDIN50100definiertenVer-

Literatur

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fahrenmitguterTreffsicherheitermitteltwerdenkönnen. DasErmüdungsverhaltenverschiedenerSchraubentypen unterscheidetsichteilssignifikant,sodassdieerarbeiteten ErgebnissesichnichtohneWeiteresaufandereSchraubentypenübertragbarsind.DiedurchgeführtenUntersuchungenkonntenkeinenquantifizierbarenZusammenhangzwischengeometrischenundherstellungsbedingten FaktorenunddemErmüdungsverhaltennachweisen.Die großenDifferenzenzwischendenerreichbarenLastwechselzahlenverschiedenerSchraubentypenzeigendaher dieNotwendigkeitweiterenForschungsbedarfsauf.So istzuhinterfragenundzuuntersuchen,inwieferndie UnterschiedeindenLastwechselzahlennuraufden Schraubentypzurückzuführensindoderobähnliche UnterschiedeauchzwischenmehrerenChargendesgleichenSchraubentypsauftretenkönnen.Ebenfallsistzu prüfen,inwiefernsichdieVersuchsergebnissedesselben SchraubentypsbeiverschiedenerLasteinleitung(Bettung inHartholzundKlemmunginNegativformen)verändern, dadiesimRahmenderhiervorgestelltenVersuchsseriennichterfolgtist.DieEinordnungindieKerbfälle stellteinengutenAnsatzfüreinepraxisgerechteBemessungdar,derimRahmeneinesNachweiskonzeptesfür dieGesamtverbindungmiteinerNachweisformfürdie Holzseitekombiniertwerdenkann.FürdieBaupraxis wäreeineBemessungsgrundlageinNormenoderZulassungensinnvoll,umPlanungssicherheitfürdenEinsatz selbstbohrenderSchraubenunterErmüdungsbeanspruchungzuschaffen.FüreineallgemeingültigeRegelung imRahmeneinerNormwärenweitereumfangreiche Untersuchungenerforderlich.FüreinzelneSchraubentypenließesicheineAbdeckungimRahmenderZulassungsdokumenteherstellerseitigmitgeringeremAufwand realisieren.

Danksagung

DiesesProjektwurdegefördertvomBundesinstitutfür Bau-,Stadt-undRaumforschungimAuftragdesBundesministeriumsfürWohnen,StadtentwicklungundBauwesenausMittelnderZukunftBauForschungsförderung (10.08.18.7-21.33).DesWeiterendankendieAutorenden FirmenfischerwerkeGmbH&Co.KG,SchmidSchrauben HainfeldGmbHsowieAdolfWürthGmbH&Co.KGfür ihrefinanzielle,materiellesowiepersonelleUnterstützungdesProjektes.

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Autor:innen

MoritzTronnier,M.Sc.(Korrespondenzautor:in) m.tronnier@tu-braunschweig.de TechnischeUniversitätBraunschweig InstitutfürBaukonstruktionundHolzbau(IBHolz) Schleinitzstraße21A 38106Braunschweig

Prof.Dr.-Ing.MikeSieder m.sieder@tu-braunschweig.de TechnischeUniversitätBraunschweig InstitutfürBaukonstruktionundHolzbau(IBHolz) Schleinitzstraße21A 38106Braunschweig

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Dr.-Ing.PeterLotharNiebuhr peter.niebuhr@hasslacher.com HASSLACHERGreenTowerGmbH Feistritz1 9751Sachsenburg,Österreich

ZitierenSiediesenBeitrag Tronnier,M.;Sieder,M.;Niebuhr,P.L.(2026) ErmüdungsverhaltenselbstbohrenderHolzschraubenunteraxialerBeanspruchung.Bautechnik103, SonderheftHolzbau,Ausgabe1,S.17–25. https://doi.org/10.1002/bate.70053

DieserAufsatzwurdeineinemPeer-Review-Verfahrenbegutachtet. Eingereicht:22.April2025;angenommen:6.November2025.

ThomasMoosbrugger,HaraldKrenn,UlrichHübner,SusanSeppi,EugenSpitaler,AndreasNeumüller

Holzbetonverbund:Teil2–Feuchteinteraktionzwischen

FrischbetonundHolzinderKervenkontaktfläche

DerEinsatzvonHolz-Beton-Verbunddecken(HBV,TCC)hat indenletztenJahrenimHolzbauzunehmendanBedeutung gewonnen.InsbesonderemitderVeröffentlichungderONR CEN/TS19103scheintsichdieserTrendzuverstärken.Trotz derVorteiledieserBauweisewerdenimmerwiederdiegleichenThemenschwerpunktediskutiert.BeiderHerstellung vonVerbundelementenspieltdasFeuchteverhaltenderbeteiligtenBaustoffeeineentscheidendeRollefürdiestrukturelle IntegritätunddasLangzeitverhaltenvonHBV-Decken.InsbesonderedasFeuchteverhaltenimBereichderKervenund diedamitverbundenenmöglichenEinflüsseaufdiemechanischenEigenschaftenwerdeninderPraxisimmerwieder diskutiert.DervorliegendeBeitraganalysiertdieseThemen imDetailundliefertneueErkenntnisse,diezurOptimierung derAnwendungvonHolz-Beton-Verbunddeckenbeitragen können.

Stichworte Holz-Beton-Verbund;VerbundfugemitKerven;Feuchte; AushärtendesBetons;Austrocknung

1Einleitung

Holz-Beton-Verbunddecken(HBV,TCC)habeninden letztenJahrenimBauwesenzunehmendanBedeutung gewonnen,insbesondereaufgrundihrerverbessertenbauphysikalischenEigenschaftenimBereichdesSchallschutzes.MitderVeröffentlichungderONRCEN/TS19103[1] inVerbindungmitderONRCEN/TS19103/NA[2]wird dieserTrendindieBreitegetragenunderöffnetneue PerspektivenfürinnovativeBauprojekte.DieKombinationderpositivenEigenschaftenvonHolzundBeton bietetnichtnurverbessertemechanischeEigenschaften, sondernauchvorteilhafterebauphysikalischeKennwerte (speicherwirksameMasse,Schalldämmungusw.)imVergleichzurreinenMassivholzbauweise.TrotzderzahlreichenVorteilewirdderDiskursüberdieseBauweisehäufig vondenselbenzentralenThemenbestimmt.ImmerwiedertretenFragenundHerausforderungenauf,diesowohl dietechnischenalsauchdieökologischenAspekteder Holz-Beton-Verbunddeckenbetreffen.Diesverdeutlicht, dassdieAuseinandersetzungmitdieserzukunftsweisendenBauweisenachwievorvongroßerBedeutungist undeinekontinuierliche,fundierteWeiterentwicklung erfordert.InMoosbruggeretal.[3]wurdenbaumechanischeAspektediskutiert,welcheimRahmendieser Arbeit,insbesonderedieAuswirkungenderFeuchtigkeit aufdieEigenschaftenderKerven,beleuchtetwerden. HauptsächlichdasFeuchteverhaltenderbeteiligtenBaustoffespielteineentscheidendeRollefürdiestrukturelle

Timber-concretecomposite:Part2–Moistureinteractionof freshconcreteandwoodsurfaceatthenotchinterface Theuseoftimber-concretecomposite(TCC)floorshas gainedincreasingimportanceinthetimberconstruction industryinrecentyears.Aboveall,thepublicationofONR CEN/TS19103appearstohavereinforcedthistrend.Despite theadvantagesofthisconstructionmethod,thesamemain issuescontinuetobediscussed.Themoisturebehaviourof thebuildingmaterialsusedintheproductionofcomposite elementsiscriticaltothestructuralintegrityandlong-term performanceofTCCfloors.Particularly,themoisturebehaviourinthenotchareasanditspotentialimpactonthe mechanicalpropertiesarerecurringsubjectsofdiscussionin practice.Thisarticleanalysestheseissuesindetailandprovidesnewinsightsthatcancontributetooptimisingtheuse oftimber-concretecompositefloors.

Keywords timber-concretecomposite;notch;moisture;concretecuring; dehydration

IntegritätderVerbundfugesowiedielangfristigeLeistungsfähigkeitderHBV-Decken.DieWechselwirkungen andenKontaktflächenderKervenunddiedamitverbundenenBeeinflussungendermechanischenEigenschaften desBetonsunddesHolzes(einigek-Beiwertenach ÖNORMB1995-1-1[4])werdeninderPraxisimmer wiederintensivdiskutiert.DieserArtikelanalysiertdie relevantenThemeneingehendundbietetneueErkenntnisse,diezurOptimierungderAnwendungvonHolzBeton-Verbunddeckenbeitragenkönnen.DieInteraktion desfrischenBetonsmitdemhygroskopischenHolzführt zueinemgegenseitigenAustauschvonWasser.EinerseitsführtdasAuffeuchtendesHolzeszurReduktion seinermechanischenEigenschaften,diesichjedochinnerhalbkurzerZeitaufgrundderRücktrocknungwieder normalisieren.AndererseitsentstehendauerhafteVeränderungendesBetongefüges,dieimRahmendieserArbeit untersuchtwerden.

1.1Literatur

Holschemacheretal.[5]bewertendenEinbauvonFolien alsTrennlagealsproblematisch,insbesondereimZusammenhangmitdenerforderlichenVerbindungsmitteln.Im RahmenvonVersuchenundrechnerischenAbschätzungenanHBV-Plattenbalkenquerschnittenzeigensie, dassnurdieäußereRandzone(30mm)derHolzquerschnittevoneinererhöhtenDurchfeuchtungbetroffenist,

T.Moosbruggeretal.:Timber-concretecomposite:Part2–Moistureinteractionoffreshconcreteandwoodsurfaceatthenotchinterface

wobeinachrund90TagenvoneinerausreichendenRücktrocknungausgegangenwerdenkann(15%).Ausgehend vomfreivorliegendenWasserimBetonberechnensie eineErhöhungdermittlerenHolzfeuchteumrund3% (bezogenaufdenGesamtquerschnitt)undsehendaher fürHBV-DeckenmiteinerAusgangsfeuchtedesHolzquerschnittesunter15%keineNotwendigkeitfüreine Trennlage.

Muller[6]beschreibtaufBasisvonVersuchenmiteiner Dauervon28TagendieglobaleFeuchtezunahmeinder oberstenLageeinerfünfschichtigenCLT-Platteaufmaximal20,6%,wobeiunterschiedlicheBetonmischungen undCLT-Plattenzugrundegelegtwurden.DieFeuchtezunahmeerreichtinderRegel4bis10Tagenach derBetonagemitrund8%inderoberstenLageihr Maximum.DanachgleichtsichdieHolzfeuchteüber dieLagenaus.FürCLT-ProbekörpermitKerven(Hirnholz)zeigtMuller[6]einelokaleErhöhungderFeuchte auf75%innerhalbvon5Stunden.Gleichzeitigwirdauf BasisderMesskurveneinRückgangaufrund16%nach 28Tagenbeschrieben,wobeidie20-%-Grenzenachrund 20Tagenerreichtwurde.Muller[6]empfiehltweiterführendeUntersuchungenzurBeschreibungderEinflüsse derHolzfeuchteaufdiemechanischenEigenschaftendes HolzesimBereichderKerven.Demgegenüberkonnte Schänzlin[7]keinenegativenAuswirkungenaufdas Langzeitverhaltenerkennen.

Schänzlin[7]undBraun[8]berichtenübereinstimmend, dassdiemaximaleFeuchteaufnahmeimHolzquerschnitt rund3,5StundennacherfolgtemAufbringendesFrischbetonserreichtwurde.ImRahmenseinerUntersuchungenberichtetSchänzlin[7],dassaufgrunddererhöhten FeuchteimHolznahederVerbundfugekeinewesentlichenAuswirkungenaufdasLangzeitverhaltenbeobachtet wurdenundderEinbaueinerTrennschichtindiesem SinneohnepositivenEinflussbleibt.

Raimer[9]undLukacevicetal.[10]untersuchenin ihrerArbeitdenFeuchteeintragausdemBetonineine BrettsperrholzplatteimBereichderKervenaufBasis numerischerMethoden.AlsBasisfürdieBerechnungen dienteinrealesInnenraumklimaübereineZeitspanne von24Monaten.DieBerechnungenzeigeneinelokalauftretendeHolzfeuchtevonrund70%bis80%,12Stunden nachdemtheoretischenAufbringenderFeuchtebelastung.DieZonenmiteinerkritischenFeuchteüber20% beschränkensichaufdenBereichrundumdieKerven. FürdieverschiedenenModellelässtsicheinbiszwei MonatenachdemAufbringendesBetonsmeisteine Feuchteunter20%beobachten.DieSimulationenzeigen, dassdiemittlereHolzfeuchtedesgesamtenCLT-Bauteils indenerstenMonatennachdemFeuchteeintragbeirund 12%liegtundbereitsnachwenigenMonateninRichtung einerAusgleichsfeuchtevon8%bis9%absinkt.

Rempeletal.[11]untersuchenfürverschiedeneBetone (PZ,CS(Anhydrit),CSA(Calciumsulfoaluminat))das FeuchteverhaltenimBereichderVerbundfugeanKleinprobekörpernanhandderkorrespondierendenLuftfeuchte.FürdieunterschiedlichenBindemittelwurde

dieErhöhungderHolzfeuchtebestimmt:CS: +16%, PZ: +9,6%,CSA: +5,6%.DieUnterschiedeinden FeuchtezunahmenlassensichdurchdieSchnelligkeitdes Abbindeverhaltensbeeinflussen.Einengrundsätzlichen VerzichtaufPE-TrennlagenoderHolzhydrophobierungenempfehlenRempeletal.[11]ausSichtdesFeuchteschutzesnicht.Rempeletal.[11]ermitteltenaufBasisvon Kriechversuchenmittels4-Punkt-Biegeprüfungeneine ErhöhungderelastischenAnfangsverformungfürunterschiedlicheBetone,wobeidieKervenjeweilszweiSchraubenzurAbhebesicherungenthielten.Zusammenfassend lässtsichfesthalten,dasssichdiegenanntenArbeiten mitderÄnderungderFeuchteüberdieHolzquerschnitte, jedochnichtmitdenlokalenAuswirkungenaufdie mechanischenEigenschafteninderDruckkontaktfläche derKervebeschäftigen.

1.2NormativeRegelungenzurAusbildungvon HBV-DeckennachONRCEN/TS19103

ONRCEN/TS19103[1]definiertfürdieAusführung vonHolz-Beton-VerbundbauteilengrundlegendeAnforderungenundAnwendungsgrenzenfürdieeinsetzbaren Baustoffe.Diesgiltinsbesonderefürdiemechanischen EigenschaftenunddiegeometrischenRandbedingungen. BeiderBemessungvonHolz-Beton-Verbundbauteilen sinddieEinflüssevonTemperaturundLuftfeuchtigkeit währendderNutzungsphasegrundsätzlichzuberücksichtigen,wobeizwischendenbeidenSzenarien„quasikonstante“und„veränderliche“Umgebungsbedingungen differenziertwerdenmuss.GemäßONRCEN/TS19103 [1]kannaufdieBerücksichtigungder„Erhöhungder Feuchte“infolgedesBetonierensverzichtetwerden,wenn sichergestelltist,dassdieErhöhungderFeuchteaufein Mindestmaßreduziertist(z.B.durchTrennfolienoder BetonmitZusätzen).InzwischenliegenauchaufBasisdes EAD130018-00-0303veröffentlichteETAsvor(vgl.z.B. [12]),diedieCE-KennzeichnungvonTCC-Lösungenfür deneuropäischenMarktregeln.

1.3Problemstellung

BeiderpraktischenAnwendungvonONRCEN/TS19103 [1]stelltsichimRahmenderTragwerksplanungimmer wiederdiegrundlegendeFragenachdenAuswirkungen derFeuchteinteraktionzwischenHolzundBeton,wobei dasAugenmerkaufderEntwicklungdermechanischen EigenschaftenbeiderBaustoffeliegt(Bild1).InsbesondereistderlokaleEinflussderFeuchteaufdieEigenschaftenimBereichderKervenaufgrunddesexponierten HirnholzesvongroßemInteresse,daverminderteEigenschaftendieTragfähigkeitundLanglebigkeiterheblich beeinträchtigenkönnen.IndiesemZusammenhanglassen sichdienachfolgendenSachverhaltebeschreiben:

1.EntwicklungderHolzfeuchteindenHolzbauteilen infolgedesAufbringensdesFrischbetons.

T.Moosbruggeretal.:Holzbetonverbund:Teil2–FeuchteinteraktionzwischenFrischbetonundHolzinderKervenkontaktfläche

Bild1 SchematischeDarstellungderKervemitfeuchtebeeinflussten ÜbergangszoneninHolzundBeton Schematicrepresentationofthenotchshowingthemoisture-influenced interfacesinwoodandconcrete

2.EinflussdesWasserentzugsdurchdasHolzausdem BetonsowiediedamitzusammenhängendeEntwicklungderOberflächenhärtedesBetons.

3.EinflussdesFeuchteentzugsausdemBetonaufdie AushärtungdesBetons.

4.EinflussderFeuchteinteraktionaufdiemechanischen EigenschaftendesBetons.

AusgehendvondiesenPunktenwerdenindieserArbeit folgendeFragestellungenbehandelt:Wiebeeinflusstdie FeuchtedesBetonsdiemechanischenEigenschaften,insbesonderedieOberflächenhärte,denElastizitätsmodul sowiedasAbbindeverhalten,undwelcheImplikationen ergebensichdarausfürdiepraktischeAnwendunginder Bauindustrie?

2EinflussdeshygroskopischenVerhaltensaufdie Verbundfuge

ImAllgemeinenweisenfürdenHBVrelevanteHolzprodukte(Brettschichtholz,BrettsperrholzundSchnittholz) mitCE-KennzeichnungeineAuslieferungsfeuchteim Bereichvon10%bis15%auf.BeimAufbringendes Frischbetonskommtesaufgrunddeshygroskopischen VerhaltensdesHolzeszueinerkurz-bismittelfristigen ErhöhungderHolzfeuchteindenRandzonenderHolzbauteile,beigleichzeitigeroberflächennaherReduktion desW/Z-WertesimaushärtendenBeton.ImSinneder Praktikabilitätsowieausökonomischenundzunehmend auchausNachhaltigkeitsgründensolltedieMöglichkeit geschaffenwerden,aufkünstlicheTrennschichtenzuverzichten.AufbauendaufdennachfolgendenErgebnissen kannfürdasgezeigteSystemaufdenEinbauvonTrennfolienverzichtetwerden,soferneinentsprechendesUmgebungsklimazurSicherstellungdesTrocknungsprozesses sichergestelltist.

2.1QualitätderKontaktflächeimBereichderKerve

AlleimRahmenderUntersuchungenhergestellten ProbekörperwurdenohnebesondereBehandlungder KontaktflächezwischenHolzundBetonhergestellt. GrundsätzlichistnichtvonderHandzuweisen,dass OberflächenbehandlungendieWasseraufnahmereduzierenkönnen.EsgiltjedochimSinneeinernachhaltigen, sortenreinenundökonomischenAusführungfestzustel-

TypischesFugenerscheinungsbildimBereichderKerve:a)geschlossene Fuge(24hnachBetonage),b)sichtbareFugenöffnunganden horizontalenKontaktflächennach28Tagen

Jointqualityaroundthenotch:a)closedjoint(24hafterconcreting), b)visiblejointopeningatthehorizontalcontactsurfacesafter28days

len,inwieweitdietechnischenErfordernisseeinesolche notwendigmachen.ImZugederAushärtungdesBetons kommteszueinerdeutlichenAnfeuchtungdesHolzesinfolgedesWasserentzugsausdemfrischenBeton. 24StundennachderBetonagekanneinevollkommen geschlosseneKontaktfugebeobachtetwerden,wobeider HolzquerschnittindiesemZustandeinermessbaren Quellungunterliegt.ImVerlaufdesweiterenAushärtensdesBetonskanneinezunehmendeFugenklaffung beobachtetwerden,dieaufdasSchwindendurchdasAustrocknendesHolzeszurückzuführenist.Nach28Tagen kanneinevonaußensichtbareFugenklaffungvonbis zu1,0mmbeobachtetwerden(Bild2).DieFugenklaffungkonnteimNahbereichderKerveüberdiegesamte Probekörperbreitebeobachtetwerden,wobeieineFugenmesslehremiteinerDickevon0,1mmverwendetwurde. IndenkervenfernenZonen(Abstand > 200mm)konntennebendurchgehendenFugenöffnungenauchBereiche vonFugenmitTiefenbiszu50mmfestgestelltwerden.ImBereichunterhalbderLasteinleitungwurdeeine geschlosseneFugebeobachtet.

DaskontinuierlicheSchwindenhängtingleicherWeise miteinerkontinuierlichenAustrocknungdesHolzes unterhalbderFasersättigungzusammen.DieAnteile ausdemBetonschwindenspieleneineuntergeordnete Rolle,daimBereichderHirnholzkontaktflächen(in RichtungderKraftübertragung)keineFugenklaffungen inLängsrichtungbeobachtetwerdenkonnten(Bild2). Dieoftals„unschön“empfundenenFugenklaffungen stellen,bedingtdurchdievollkommengeschlossene undrissfreieausgehärteteKontaktfläche,keineEinschränkunginderTragfähigkeitdar.AufeinenNettoKontaktfugennachweismiteinereffektivenFlächekann verzichtetwerden,dadieseEffektebeiderRückrechnungderTragfähigkeitundSteifigkeitausdenKlein-und

T.Moosbruggeretal.:Timber-concretecomposite:Part2–Moistureinteractionoffreshconcreteandwoodsurfaceatthenotchinterface

Bild3

GeometrischerAufbaudesProbekörpersmitDarstellungund NummerierungdereingebautenFeuchtesensoren(fortlaufendvonoben nachunten:10bis15,20bis25und30bis33)

Geometricstructureofthetestspecimenwithinstalledmoisturesensors andsequentialnumbering(toptobottom:10to15,20to25and30to33)

Großprüfkörpernbereitsberücksichtigtsind.Esistfestzuhalten,dassbeideninBild2gezeigtenProbekörperneine OberflächenbehandlungwährenddesAushärtensvorgenommenwurde(FolienabdeckunginKombinationmit FeuchthaltungderBetonoberfläche).DieimInnerendes ProbekörpersauftretendenFugenklaffungenzwischen HolzundBetonließensichdurchdieverwendetenNachbehandlungsmethodennurgeringfügigodergarnicht beeinflussen.

2.2FeuchtänderungdesCLT-BauteilsmitKerveinfolge derBetonage

UmdasEindringendesWassersausdemBetonindas Holzaufzuzeigen,wurdeeindreischichtigesCLT-Bauteil mitSensorenzurpunktuellenErfassungderHolzfeuchte ausgestattet.NebendergezieltenUntersuchungderEntwicklungderFeuchteüberdieBauteildicke(Bild3) wurdeauchdieEntwicklungderFeuchteimBereich

desHirnholzeseinerKerveimAbstandvon40mm untersucht.UmeinrepräsentativesTrocknungsverhaltendesProbekörpersüberdieOber-undUnterseite sicherzustellen,wurdenalleSeitenflächenmiteinem dampfbremsendenKlebebandversiegelt.

DieMessungderrelativenHolzfeuchteerfolgtemithilfe desMessgerätesGANNHydrometteRTU600aufBasis desWiderstandsprinzips.FürdieMessungderFeuchteim InnerendesPrüfkörperswurdenisolierteStahlelektroden hergestelltundvordemVerklebungsprozessindenEinzelbretternangebracht(Bild4).DerverwendeteBeton derKlasseC25/30wieseinenW/Z-Wertvon0,6aufund wurdenachdemEinbringenleichtverdichtet(Bild5).

DieKurveninBild6zeigeneineMessdauervon ca.720Tagen.ImVerlaufderMessungenkonnteimNahbereichder100mmlangenund20mmtiefenKerve (Sensor20)einelokaleZunahmederHolzfeuchteum rund10%innerhalbvon2,5Tagen(Bild7)festgestellt werden.ImBereichderKerven(Sensor30,ohneHirnholzeinfluss)konnteimgleichenZeitraumeineErhöhung um7%festgestelltwerden.Sensor10unterhalbder CLT-OberflächezeigteeineErhöhungum7,4%.DieSensoren(13,31,23)inderDecklage,6mmoberhalbder Klebefuge,zeigenüberdenMesszeitraumeinemittlere maximaleErhöhungvonrund3,5%.Diezugehörigen Sensoren(14,32,24)inderMittellageunterhalbder oberenKlebefugezeigenüberdenMesszeitraumeine maximalemittlereErhöhungvon1,9%.DieSensoren(15, 33,25)inderdenKervengegenüberliegendenDecklage, 6mmvonderOberflächeentfernt,zeigenüberdenMesszeitraumeinemittleremaximaleErhöhungvon0,3%, wasimWesentlichendemvariablenUmgebungsklima geschuldetist.Nachrund260TagenkonntefüralleSensoreneineFeuchtekleinerals14%beobachtetwerden. Nach360TagenstelltesicheinWertunter13%ein.

2.3EinflussdesWasserentzugsaufdie OberflächenhärtedesBetons

ZurErmittlungdesabsolutenWasserentzugsaus demaushärtendenBetonwurdenHirnholzabschnitte (15cm × 15cmQS)unterschiedlicherDickeaufeine horizontaleFrischbetonoberflächeaufgelegtundderen Massezunahmedokumentiert.Insgesamtwurden

T.Moosbruggeretal.:Holzbetonverbund:Teil2–FeuchteinteraktionzwischenFrischbetonundHolzinderKervenkontaktfläche

Bild5 a)EinbringendesFrischbetons,b)fertigerProbekörpergelagertimInnenraummiteinemKlimaderNKL1 a)Pouringofconcrete,b)finaltestspecimenstoredindoorsinaclimateenvironmentcorrespondingtoSC1

Bild6 ZeitlicheEntwicklungderHolzfeuchteallerMesssensorenund DarstellungdesKlimaverlaufes(Gesamtzeitraum)

Evolutionofwoodmoistureofallsensorsovertimeandvisualisationof theclimatecurve(totaltime)

Bild7 ZeitlicheEntwicklungderHolzfeuchteallerMesssensorenund DarstellungdesKlimaverlaufes(Tag1bis3)

Evolutionofwoodmoistureofallsensorsovertimeandvisualisationof theclimatecurve(day1to3)

Bild8 PrüfaufbauzumSaugverhaltenvonHirnholzflächen:Probekörper unterschiedlicherDicke Endgrainabsorptiontestsetup:specimensofvaryingthicknesses

zehnHirnholzabschnitteaufeinenBetonderKlasse C25/30XC1F4aufgelegt(Bild8).Dabeibetrugder W/Z-Wert0,6.AlsBindemitteldienteeinhandelsüblicherCEMII/A-LL32,5R.DieDickederBetonschicht betrugrund8cm.DieHolzstückewurdenandender LuftzugewandtenSeitenmiteinerLackbeschichtung versehen,umeinAbtrocknennachobenzuminimieren. Überdieersten24Stundenwurdenkontinuierlichalle 5MinutenpositionstreueFotosaufgenommen,umdie DurchfeuchtungderProbekörperanderOberfläche sichtbarzumachen.InBild8istbeidenProbekörpern15,10und5dieDurchfeuchtungerkennbar.Auf BasisderAufnahmezeitkannaufeinemittlereSauggeschwindigkeitvonrund0,32mm/mingeschlossen werden.

FürdieProbekörper25,20und15konnteüberdieMassezunahmevonrund37g(Tab.1)einmittlererWasserentzugausdemBetonvon15g/dm2 festgestelltwerden, wobeidiesesMaximumnacheinerZeitdauervonrund 4,3Stundenerreichtwurde.

Esistfestzuhalten,dassdieProbekörper10und5nach kurzerZeit(5Minuten)einedeutlichfeuchtebedingte Formänderungzeigten,wasmiteinemKontaktverlust zumBetonundsomiteinemreduziertenSaugpotenzial

Tab.1 MessprotokollderSaugversucheundzugehörigeAuswertungen Weighingprotocoloftheabsorptiontestsandrelatedanalyses

AuszugMessprotokoll[Masseing]

MittleresSaugverhaltenderHolzauflagen inmm/min

BestimmungderRückprallzahlenfürdieMessbereicheamBeton RückprallzahljeProbeköper

T.Moosbruggeretal.:Holzbetonverbund:Teil2–FeuchteinteraktionzwischenFrischbetonundHolzinderKervenkontaktfläche einherging(inTab.1sinddieseProbekörperhellgrau angeführt).BeidenProbekörpern25,20und15bliebder kontinuierlicheKontaktzwischenBetonundHolzbiszum ErstarrendesBetonserhalten.

AusgehendvonderverwendetenBetonmischungmit rund300kgZementjem3 undeinemW/Z-Wertvon 0,6ergebensichrund180Litererforderlicheswirksames Wasser.BeigroberSchätzungderbeeinflusstenDicke derBetonzoneunterhalbdersaugendenHolzoberflächevonrund1,5cmergebensichfürdieFlächevon 15cm × 15cmca.61gphysikalischvorhandenesAnmachwasser.DasvonThienel[13]beschriebene„Bluten“des BetonsausdemInnereninfolgedesVerdichtensführtzu einerkonzentriertenWasser-ZementschichtanderBetonoberfläche.DiesesWasserwirdinsbesondereausden unterenProbekörperzonenaufgrundderEntmischung nachobengetrieben.AlonsoundSchäffel[14]benennen dieWasserabsonderungfüreinenvergleichbarenBeton mitca.15kg/m3 ,wasbezogenaufdieca.8cmdickeBetonschichtderPrüfanordnungmit15cm × 15cmzurund 27gWasserführt.ImRahmendieserArbeitwirdaufgrundderHolzauflageeinBlutenvon60%angenommen, wasmiteinervisuellbeobachtetenFilmdickevon0,4mm korreliert.WerdengemäßTab.1demBetondurchdas Holz37gWasserentzogen,bleibeninderWasserbilanz61 + (27 × 0,6)–37 = 40gWasserinderbetrachteten Oberflächenzoneverfügbar,wasschlussendlicheinem W/Z-Wertvon0,39entspricht.

UmdieAuswirkungendesWasserentzugsquantifizierenzukönnen,wurdenachAbschlussder Prüfungen(270Tage)dieRückprallzahlfürdieOberflächenbestimmt.DieMessungenwurdengemäß ÖNORMEN12504-2[15]durchgeführt.JeMessfeld wurden16Messpunkteuntersuchtunddarausein Medianbestimmt.DerReferenzwertderRückprallzahldesBetonswurdeaneinernichtbeeinflussten Stellemitrund29bestimmt.NachBild9ergibtsichfür diegemessenenOberflächenunterhalbderHirnholzabschnitteeineRückprallzahlvonrund40,beieiner Standardabweichungvon1,1(COV:3%).Eskannsomit voneinerdeutlichenErhöhungderOberflächenhärte durchdenmoderatenWasserentzuggegenüberdem Referenzwert,gemessenimgleichenProbekörperan einerStelleohneHolzauflageundmitNachbehandlung durchFolienabdeckung,ausgegangenwerden.EinEinflussdurchdieDickederHolzauflagenkonntenicht festgestelltwerden.EinenegativeBeeinträchtigung derDruckzonezwischenBetonundHirnholzander Kerven-KontaktflächeinHBV-Elementenkannsomit nichtbestätigtwerden.DieOberflächekannalsglatt undhomogenausgehärtetbeschriebenwerden.Die inderPraxisofterwähntenichtausgehärtete,sandig wirkendeOberflächekonnteinkeinemFallbeobachtetwerden.Esistfestzuhalten,dassandernichtvon HolzbedecktenBetonoberflächekeinespezielleNachbehandlungerfolgte.MittelsFolienabdeckungwurde fürdengesamtenProbekörpernurdasAustrocknen minimiert.

3ElastizitätsmodulundTragfähigkeitinAbhängigkeit vonderHirnholzschalung(SimulationderKerven)

UmdenEinflussderFeuchteinteraktionzwischenBeton undHolzinderKontaktzonezuuntersuchen,wurden diemechanischenEigenschaftenanhandstatischerBelastungstestsinAnlehnungandieEN408[16]ermittelt. DabeistandenvorrangigdieEntwicklungderBetondruckfestigkeitsowiederOberflächenhärteimNahbereichderDruckkontaktflächederKerveninfolgedes hygroskopischenVerhaltensdesHolzesimFokus.Die Probekörperwurden,wieinBild10und11gezeigt,hergestellt.UntersuchtwurdendiefolgendenProbekörpertypen:

–V11:BetonwürfelinKunststoffschalung(Referenzprobekörper:Fmax,ref undEc,ref ), –V12:BetonwürfelinHolzschalung:Druckflächenmit Hirnholzkontakt, –V21:Holzauflagen„trocken“derProbekörperV31 (Referenzwerte:E0,mean,c ),

–V22:Holzauflagen„nass“derProbekörperV32(Referenzwerte:E0,mean,c ),

–V31:BetonwürfelinKunststoffschalungmitidealen trockenenBSH-Auflagen,

–V32:BetonwürfelinHirnholzschalung,beiderdie HirnholzschalungdirektalsAuflagebeiderPrüfung verwendetwird.

DieBetonwürfelentsprechendemStandardBetondruckwürfelmit15cm × 15cm × 15cm Kantenlänge;dieHolzauflagewurdemiteinerDicke von40mmdefiniert.AusdemVergleichderSerienV11 undV12ergibtsicheineÄnderungderDruckfestigkeit desgesamtenWürfelvolumensinfolgedesEinflussesder Hirnholzschalung.DieauftretendeDruckfestigkeitinden KerveneinesPrüfkörpersinBauteilgrößeistmitden ErgebnissenausV32vergleichbar.ImGegensatzdazu stelltdiemaximaleTragfähigkeitnachV31dieReferenzwertefürKervensystemeohneFeuchteeintragdar.Die RückprallzahlenwurdenfürdieSerienV31undV32mit 35bzw.36ermittelt.

FürdiegezeigtenProbekörperwurdeineinemersten SchrittderäquivalenteE-ModulfürdieSerie11anhand derverwendetenPrüfkonfigurationermittelt(s.Bild12 undTab.2,SpalteHFA_E-Modul).DieBestimmung erfolgteanhanddergemessenenKolbenkraftundder vertikalenaxialenSchwerpunktverschiebungderDruckplatte,gemessenalsMittelwertdreierWegmessungen (Flugkreis: D = 400mm,120°Kreisteilung).DieWegmessungentsprichtsomitdemlokalenWegzwischenden Lastplatten(Bild12und13).IneinemzweitenSchritt wurdeeineDruckprüfungzurBerechnungdermaximalenTragfähigkeitdurchgeführt(Bild13).ZumZeitpunkt derPrüfungwiesenalleHolzauflagenwiedereineAusgleichsfeuchtevonrund11,5%auf.DieArbeitslinien zurBestimmungderE-Moduln(Tab.2)sindinBild15 dargestellt.DabeisindinsbesonderefürdieProbekörperderKategorie„nass“dieanfänglichennichtlinearen

ÜberblickzudenProbekörpernundZusammenstellungderPrüfergebnisse:E-Modul,DruckfestigkeitundRückprallzahl(RZ)

Tab.2

Overviewoftestspecimensandsummaryoftestresults:MOE,compressionstrengthandreboundvalue(RZ) SeriePrüfkörper

12150150150

14150150150

31150150150220.114867

C_trocken 35150150150220.114305

V12C_nass 4141150150150220.110019

C_nass 4545150150150220.010002

V21GL_trocken 31,32,33 150150240220.08899 87801.00 GL_trocken 31,34,35 150150240220.08660

V22GL_nass 21,22,23 150150240220.07077

24,41,42 150150240220.07668

43,44,45 150150240220.07743

V31C_GL_trocken 3131150150230220.112629

3232150150230220.012972

3333150150230220.112311

3434150150230220.011120

3535150150230220.112664

V32C_GL_nass 2121150150230220.012827

C_GL_nass 2424150150230220.010906

C_GL_nass 4141150150230220.09130

C_GL_nass 4242150150230220.010812

C_GL_nass 4545150150230220.09161

Bild9 RückprallzahleninAbhängigkeitvonunterschiedlichen HolzauflagedickenimVergleichzumReferenzwertnachTab.1 Reboundvaluesfordifferentwoodlayerthicknessescomparedtothe referencevalueshowninTab. 1

Bild10 SchematischeDarstellungderProbekörper:a)ReferenzbetonwürfelV11 undV12,b)ReferenzholzauflagenV21undV22sowiec)kombinierte ProbekörperV31undV32

Schematicrepresentationofthetestsamples:a)referencecube samplesV11andV12,b)endgrainsamplesV21andc)V22,combined samplesV31andV32

Bild11

Bild12 PrüfkonfigurationzurBestimmungderKraft-Weg-Beziehungfürdie EinzelkomponentenBeton(V11)undHolz(V22)

Testsetuptodeterminetheload-displacementrelationshipforthe individualcomponentsconcrete(V11)andtimber(V22)

Bild13 DruckprüfungenV32:a)PrüfungHFA:zerstörungsfreiePrüfungzur ErmittlungderE-Moduln,b)PrüfungSM:finaleZerstörungsprüfungzur ErmittlungderDrucktragfähigkeit[17]

V32compressiontests:a)HFAtest:non-destructivetesttodeterminethe MOE,b)SMtest:finaldestructivetesttodeterminethecompression strength[17]

Bild14 VergleichderMittelwertederE-ModulnderEinzelseriennachTab.2 ComparisonofMOEmeansovertheseries,showninTab. 2

KurvenaufgrundderimperfektenDruckkontaktflächen nachvollziehbar.

FürdieermitteltenE-ModulndereinzelnenSeriengilt:

–SerieV11undV21:AufgrunddesPrüfkörperaufbaus sinddieseSeriennichtmitdenweiterendreiteiligen Prüfkörpernvergleichbar,sondernstellendiejeweiligen ReferenzwertefürdieMaterialienHolzundBetondar.

DieMittelwertederE-ModulnwurdenfürdenBeton mit14.586N/mm2 (V11,C_trocken)undfürdas Holzmit8780N/mm2 (V21,GL_trocken)ermittelt (s.Tab.2undBild14).DieAbweichungenzudenüblicherweisebekanntenE-Moduln(30.000N/mm2 bzw.

T.Moosbruggeretal.:Timber-concretecomposite:Part2–Moistureinteractionoffreshconcreteandwoodsurfaceatthenotchinterface

Bild15

ArbeitsliniendereinzelnenPrüfungen,einschließlichmittlerer E-Moduln:Holzauflagen,Betonwürfel,Gesamtpaket(inSchwarzundRot diejeweiligenMittelwertenachBild12)

Load-displacementcurvesofindividualtests,includingMOEmeans:end grainsamples,concretecubes,totalpackage(theblackandredlines representthemeanvaluesaccordingtoFig. 12)

12.000N/mm2 )sindaufdiealternativePrüfkonfiguration zurückzuführen.InsbesondereführendieindenWegmessungenenthaltenenFugenverschiebungenzudeutlichen Reduktionen.

–SerieV12undV22(nass).

DermittlereE-ModulfürdieKonfiguration„nass“ konntefürdenBeton(V12,C_nass)mit10.011N/mm2

bestimmtwerden,was69%desWertsderSerieV11 (C_trocken)entspricht.FürdasHolz(V22,GL_nass) konntemit7496N/mm2 85%desWertsausSerieV21 (GL_trocken)ermitteltwerden.

–SerieV31(trocken)undV32(nass).

FürdenkombiniertenTrockenaufbau(V31, C_GL_trocken)konnteeinmittlererE-Modulvon 12.339N/mm2 ermitteltwerden.Einetheoretische Berechnungvon Eest,trocken aufbauendaufdenGrundwertenderEinzelkomponenten(V11,V21)ergibt 11.858N/mm2 (96%).

FürdenkombiniertenNassaufbau(V32,C_GL_nass) konnteeinmittlererE-Modulvon10.359N/mm2 bestimmtwerden.EinetheoretischeBerechnung von Eest,nass aufbauendaufdenGrundwertender Einzelkomponenten(V12,V22)liefert8964N/mm2 (87%).

DieReduktiondermittlerenSteifigkeitdeskombiniertenAufbaus„nass“V32kannmit16%gegenüberdem kombiniertenAufbau„trocken“V31berechnetwerden. Esistfestzuhalten,dassimRahmenvonBauteilversuchen dieminderndenEinflüsseaufdasFugenverhalteninfolge desEinbringensdesBetonsberücksichtigtwurden.Im FalleeinertrockenenAusbildungohneFeuchteeintrag undvollkommenerPassungindenKervenwärenum16% verbesserteMaterialeigenschaftennutzbar.

InAnlehnungandieONR23303[18]wurdenzusätzlichdieE-ModulnfürzweiBetonwürfelbestimmt: 19.733N/mm2 (C_trocken,V11,13)bzw.16.800N/mm2 (C_nass,V42,41).DieseMesswerteinkludierenkeine EffekteausdenLasteinleitungssituationenunddenKontaktflächen,weshalbsiedeutlichhöherliegen.

FürdieDruckfestigkeitdesBetonwürfelskonntenfürden C25/30Wertevon29,1(31,9)N/mm2 ausV11ermittelt werden(einePrüfungwaralsAusreißerzuwerten).Im VergleichdazuwurdefürdieisoliertenBetonwürfelder Konfiguration„nass“(V42)eineFestigkeitvon26N/mm2 ermittelt.BeimVergleichderkombiniertenAufbauten „trocken“und„nass“konntekeinUnterschiedaufgrund derEinflüssederArtderBetonschalungbestimmtwerden.DieFestigkeitliegtfürbeideTypenmitca.24N/mm2 rund18(25)%unterhalbderReferenzfestigkeitdesreinenBetons.Esistfestzuhalten,dassalleProbekörper beiderErmittlungderTragfähigkeitmitHolzauflageein reinesBetonversagenaufwiesen.

AndenBetonwürfelnderSerienV31undV32konnte einemittlereRückprallzahlvon35,5mitleichtenVorzügenfürdie„nasse“Konfigurationermitteltwerden.

4UntersuchungderBetonoberflächenqualität–Dünnschnittmikroskopie

FürdiemikroskopischeUntersuchungwurdejeweilsein DünnschlifffüreinenProbekörperinKunststoffschalung

T.Moosbruggeretal.:Holzbetonverbund:Teil2–FeuchteinteraktionzwischenFrischbetonundHolzinderKervenkontaktfläche

Bild16

DarstellungderProbenfürdieDünnschnittmikroskopieimPrüfbericht,Auszug[17](links:PositionderProbeinnerhalbdesDruckwürfels15cm × 15cm × 15cm, rechts:4cm × 4cmpräparierteDünnschnittprobe)

Samplesforthinsectionmicroscopy,takenfromthetestreport[17](left:positionofthesampleinsidethe15cm × 15cm × 15cmcube,right:4cm × 4cm dissectedthinsectionsample)

undeineninHolzschalungangefertigt.DafürwurdendieProbekörpermiteinerFlächevon4cm × 4cm ausdenBetonwürfelnmitderKantenlängevon15cm herausgeschnitten,unterVakuuminfluoreszierendes Harzeingebettet,aufeinenObjektträger(4cm × 4cm) geklebtundaufeineDickevon20µmbis25µm geschliffen.DiehergestelltenSchliffeumfassensomit eine4cm × 4cmgroßeFläche,dieinderMittedes BetondruckwürfelsandergeschaltenProbenoberfläche beginntundnormaldazuliegt(Bild16).DieDünnschliffanalyseerfolgtunterVerwendungeinesPolarisationsmikroskopsundermöglichtdieUntersuchung desMikrogefügesdesBetons,umInhomogenitätender KapillarporositätoderRissemitBreitenvonwenigenMikrometernsichtbarzumachen(vgl.[17]und s.Bild17).

Nach[17]lassensichdieErgebnissederDünnschichtmikroskopiewiefolgtzusammenfassen:„DieProbekörperwurdenausdemgleichenMaterialhergestelltund beideweiseneingrundsätzlicheshomogenesBetongefügeauf.DiemiteinerHolzschalunghergestellteProbe weistdirektanderOberflächeeinedeutlichgeringere Kapillarporositätauf.DiesistimDünnschliffanderdeutlichdunklerenFarbedesZementsteinsunterUV-Licht erkennbar.DieverringerteKapillarporositättrittinden ersten7mmbis8mmTiefeauf.ImrestlichenDünnschliffisteineKapillarporositätähnlichzudervonProbe E24/1185zubeobachten.NegativeEffektederlokalen VerdichtungaufdasBetongefüge,wiez.B.Rissbildung, konntennichtbeobachtetwerden.Generellweisenbeide ProbenwederRissbildungnochGefügestörungenoder Verdichtungsporenauf.“

T.Moosbruggeretal.:Timber-concretecomposite:Part2–Moistureinteractionoffreshconcreteandwoodsurfaceatthenotchinterface

Eskannfestgehaltenwerden,dassderProbekörpermit HirnholzkontaktwährenddesAushärteprozesseseine ausgezeichneteBetonqualitätaufweistundfreivonRissenist.Oberflächennahliegteindeutlichverbesserter AushärtezustandvoralsimInnerendesProbekörpers, wasaufdenreduziertenW/Z-WertinfolgedesWasserentzugsdurchdasHirnholzsaugenzurückzuführenist. DieOberflächeistgrundsätzlichalsrauerkennbar.Es kanndavonausgegangenwerden,dassdasfeuchteHolz miteinerHolzfeuchtevonrund19%dieLangzeitaushärtungderfrischenBetonoberflächepositivbeeinflusst. ImBereichderKontaktzone(Beton-Hirnholz)konntenkeineverschlechtertenBetonoberflächeneigenschaftenfestgestelltwerden.

5ZusammenfassungundAusblick

ImRahmendieserArbeitwurdendieAuswirkungen derFeuchteaufnahmeimHolzinfolgedesWasserentzugsausdemfrischenBetonwährenddesAushärtens untersucht.MittelsqualitativerBetrachtungenwurdedas AushärteverhaltendesBetonsaufgrundderSenkung desW/Z-WertesdurchOberflächenbeurteilungundeiner tiefergehendenDünnschnittmikroskopieuntersucht.Bis zueinerTiefevonrund7mmkonnteeineverbesserte Betonstruktur,freivonRissen,nachgewiesenwerden. DurchstandardisierteRückpralltestskonntengeringe VorteilebeiderOberflächenhärteinfolgedesmoderaten Wasserentzugsfestgestelltwerden.

Esistfestzuhalten,dassbeidenkombiniertenHolzBeton-Druckwürfeln(V31undV32),bedingtdurch diezusätzlichenlokalenKontaktflächenimVergleich zudenreinenBetonwürfeln(V11),reduzierteFestigkeitengemessenwurden.DiesereduziertenFestigkeitenstellenjedochkeineEinschränkungfürdiePraxis dar,dadieseEinflüsseimRahmenvonBauteilprü-

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fungenmitidentischerHerstellungsmethodikmittels reduzierterEigenschaftenberücksichtigtwerden(vgl. ETA-22/0769[12]).FürdieSteifigkeitzeigendieProbekörperderKategorie„nass“imVergleichzuden Probekörpern„trocken“eineReduktionvonrund16%. DieseReduktionistaufdiefeuchtebedingtunebenen Kontaktflächenzurückzuführen.AnhandvonFeuchteuntersuchungenkonntefestgestelltwerden,dassnach anfänglicherlokalerErhöhungderHolzfeuchteaufrund 20%innerhalbeinesJahreseineRücktrocknungauf13% erfolgte.

AufbauendaufdenBeobachtungenkanninVerbindungmitdenmesstechnischerfasstenGrößenfestgehaltenwerden,dassinfolgederkurzfristigauftretendenlokalenErhöhungderHolzfeuchteimBereichder Kerven-KontaktflächenkeinenegativenrelevantenAuswirkungenaufdieBemessungzuerwartensind.Die geprüftenreduziertenBetoneigenschaftenführenzukeinennegativenAuswirkungenaufdieGesamttragwirkung. DieswurdeanhandparalleluntersuchterGesamtbauteilenachgewiesen,vgl.[3].EineReduktiondertheoretischenBetoneigenschaftenimBereichderKervenKontaktflächenkannsomitnichtempfohlenwerden. EineBetrachtungundBewertungalternativerBetonmischungen,insbesondereohneSSC-Eigenschaften,wird empfohlen.

Danksagung

BesondererDankgiltallenunterstützendenOrganisationen,insbesonderederRubnerHoldingAG,derKLH MassivholzGmbH,derHolzforschungAustria–ÖsterreichischeGesellschaftfürHolzforschungundderSmart MineralsGmbHfürdieHerstellungderPrüfkörper, dieDurchführungderPrüfungenunddiebegleitenden fachlichenDiskussionen.

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Bautechnik103(2026),SonderheftHolzbau,Ausgabe1

T.Moosbruggeretal.:Holzbetonverbund:Teil2–FeuchteinteraktionzwischenFrischbetonundHolzinderKervenkontaktfläche

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Autor:innen

DDIDr.techn.ThomasMoosbrugger(Korrespondenzautor:in) thomas.moosbrugger@rubner.com RubnerHoldingAG Handwerkerzone4 I-39030Kiens

DI(FH)Dr.techn.HaraldKrenn krenn@klh.at KLHMassivholzGmbH Gewerbestraße4 A-8842Teufenbach-Katsch

DIDr.techn.UlrichHübner huebner@holzindustrie.at FachverbandderHolzindustrieÖsterreichs Schwarzenbergplatz4 A-1030Wien

SusanSeppi susan.seppi@rubner.com RubnerHoldingAG Handwerkerzone4 I-39030Kiens

[15]ÖNORMEN125042:20211001(2021) PrüfungvonBeton inBauwerken–Teil2:ZerstörungsfreiePrüfung–BestimmungderRückprallzahl,deutscheFassung.Wien:Austrian Standards.

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[17]SmartMineralsGmbH(2024) Prüfbericht–BP24/1724,PrüfungenanBetonprobekörpern.Wien.InternesDokumentim EigentumderRubnerHolding

[18]ONR23303:20100901(2010) PrüfverfahrenBeton(PVB)–NationaleAnwendungderPrüfnormenfürBetonundseiner Ausgangsstoffe.Wien:AustrianStandards.

DIEugenSpitaler e.spitaler@holzforschung.at HolzforschungAustria–ÖsterreichischeGesellschaftfürHolzforschung Franz-Grill-Straße7 A-1030Wien

DIDr.techn.AndreasNeumüller a.neumueller@holzforschung.at HolzforschungAustria–ÖsterreichischeGesellschaftfürHolzforschung Franz-Grill-Straße7

A-1030Wien

ZitierenSiediesenBeitrag Moosbrugger,T.;Krenn,H.;Hübner,U.;Seppi,S.;Spitaler,E.;Neumüller, A.(2026) Holzbetonverbund:Teil2–FeuchteinteraktionzwischenFrischbeton undHolzinderKervenkontaktfläche.Bautechnik103,SonderheftHolzbau, Ausgabe1,S.26–38. https://doi.org/10.1002/bate.70087

DieserAufsatzwurdeineinemPeer-Review-Verfahrenbegutachtet. Eingereicht:3.Juni2025;angenommen:9.Januar2026.

LaNaSys–EntwicklungeinesHolzbausystemsausLaubundNadelholz

Anlässlichdes65.GeburtstagsvonProf.Dr.-Ing.StefanWinter

DieserBeitragbehandeltdieWeiterentwicklungvon Brettsperrholz(BSP)hinzuaufgelöstemhybridemBrettsperrholz(AHBSP)imForschungsprojektLaNaSys[1].DerAnsatz zurWeiterentwicklungbestehtinderAuflösungderinneren LagenunterVerwendungvonBuchenrestholz.DerBauteilaufbauvonAHBSPbietetPotenzialzurSteigerungder Materialeffizienz,aberauchfürweitereinnovativeVerbesserungen.AußerdemwurdeeinneuartigesBrandschutzmaterial ausnachhaltigemCottonidentwickelt.DerBerichtgibteinen ÜberblicküberdieimProjektdurchgeführtenmechanischen VersucheundderenErgebnisse.DieaktuellenklimatischenBedingungenbelastendenNadelholzbestandund machendieNutzungvonLaubholzimBauweseninZukunft unumgehbar.DieaktuelleVerfügbarkeitvonLaubholzwird dargestelltundeswirdaufdieRohwaremitmindererQualität,bezogenaufdieFestigkeitundSteifigkeit,eingegangen. MittelsBiegeversuchenwurdenverschiedeneAufbauten vonAHBSPoptimiertunddielastabtragendenEigenschaftenbestimmt.AusdenVersuchsergebnissenwurdeneffektive Rollschubfestigkeitenermittelt,mitdeneneineBemessung wiefürBSPüblichmöglichseinsoll.Biegeversuchean Holz-Beton-Verbund-Deckenzeigten,dassesmöglichist, eineneffizientenundsicherenVerbundunterAusnutzung derLaNaSys-spezifischenStrukturzurealisieren.WeiterhinwurdenzurErzeugungeineszweiachsigenLastabtrags erfolgreichElementeinNebentragrichtungmithilfevon VorspannkabelnverbundenundaufBiegunggetestet.ScheibenschubversuchezeigendieAnwendbarkeitvonAHBSP gegenüberherkömmlichemBSPinaussteifendenBauteilen.

Stichworte HybridesBrettsperrholz;aufgelöstesBrettsperrholz;Laubholz; Cottonid;Holz-Beton-Verbund;Vorspannung;zweiachsigeTragwirkung

1Einleitung

Brettsperrholz(BSP)ausNadelholzwieFichteoder TanneisteinabsolutesErfolgsproduktdesmodernen Holzbaus,seineProduktionsteigtjährlich[2,3].Es zeichnetsichdurcheinenflächigen,massivenAufbau undeinenhohenLastabtragaus,esistformstabilund ermöglichtesdemHolzbau,bisüberdieHochhausgrenzehinauszuwachsen.TrotzderenormenVorteile hatdasProduktaberaucheinigeNachteile,v.a. denhohenMaterialverbrauch.ObwohlHolzeinnachwachsenderRohstoffist,stehternichtunbegrenztzur Verfügung.

LaNaSys–Developmentofatimberconstructionsystem madeofhardwoodandsoftwood

Thisarticleisaboutthefurtherdevelopmentofcrosslaminatedtimber(CLT)towardsadisintegratedhybrid cross-laminatedtimbersystem(DHCLT)withintheresearch projectLaNaSys[1].Theideaistodisintegratetheinner layersbyusingbeechwoodlamellasfromproductionwaste. ThedesignofDHCLTofferspotentialforincreasingmaterial efficiency,butalsoforfurtherinnovativeimprovements.A newtypeoffireprotectionmaterialmadefromsustainable Cottonidhasalsobeendeveloped.Thearticleprovidesan overviewofthemechanicaltestscarriedoutintheproject andtheirresults.Thecurrentclimaticconditionsareputting pressureonsoftwoodstocksandmaketheuseofhardwood intheconstructionindustryunavoidableinthefuture.The currentavailabilityofhardwoodispresentedandtheraw materialofinferiorqualityintermsofstrengthandstiffnessis discussed.Bendingtestswererealizedtooptimizedifferent layupsofDHCLTanddeterminetheirload-bearingcapacities.Effectiverollingshearstrengthsweredeterminedfrom thetestresultstofacilitatestandarddesignproceduresas forcommonCLT.Bendingtestsontimber-concretecompositefloorsshowedthatitispossibletoachieveanefficient andreliablecompositeactionusingtheLaNaSys-specific structure.Furthermore,togenerateabiaxialloadtransfer, elementsweresuccessfullyconnectedinthesecondary load-bearingdirectionusingprestressingcablesandtested forbending.In-planesheartestsshowtheapplicabilityof DHCLTinsteadofconventionalCLTforstiffeningcomponents.

Keywords hybridcrosslaminatedtimber;disintegratedcrosslaminatedtimber;hardwood;Cottonid;timber-concretecomposite;prestressing;biaxial loadbearing

MitdemZiel,MaterialbeiderHerstellungvonBSPeinzusparenunddiesesgleichzeitigintelligentundeffektiv zunutzen,habensichfünfLehrstühlederTUM.woodGruppefürdasProjektLaNaSyszusammengeschlossen: derLehrstuhlArchitectureandTimberConstruction (Prof.Birk),derLehrstuhlfürHolzbauundBaukonstruktion(Prof.Winter),derLehrstuhlfürHolzwissenschaften (Prof.Richteri.R.),derLehrstuhlfürbiogenePolymere (Prof.Zollfrank)undderLehrstuhlfürWerkstoffeund WerkstoffprüfungimBauwesen(Prof.Gehlen).

DieMaterialeinsparungenwerdenausschließlichin mechanischnichtstarkbeanspruchtenBereichenwieden

Bild1 AufgelösteshybridesBSP

Disintegratedhybridcrosslaminatedtimber

innerenBauteillagenvorgenommen.Gleichzeitigwird dasimInnerendesBauteilseingesetzteMaterialdurch BuchenholzmindererQualitätsubstituiert.Bild1zeigt denprinzipiellenAufbaudesAHBSP.

QuantifiziertwirddieAuflösungüberdiesogenannte Lagendichte δ ,vgl.Gl.(1).

δ = b b + e

mit b = Lamellenbreite e = lichterAbstandderLamellen

DieobereunduntereLagebestehenweiterhinausNadelholz,dieFestigkeitsklassederNadelholzlamellensollte mindestensC24entsprechen.FürdieinnerenLagenwird BuchenholzausdemKernbereichdesStammeseingesetzt,welchesnachDIN4074-5:2008-12[4]derzeitnicht imbaulichenBereicheingesetztwerdendürfte.

DieentstehendenHohlräumeimInnerendesBauteils stellenunterBrandbeanspruchungeinerhöhtesBrandausbreitungsrisikodar,solltederBranddieunterste Bauteilschichtdurchdringen.AusdiesemGrundwurde eineBrandstopplageausmitBlähgrafitmodifiziertem Cottonid(auchbekanntalsVulkanfiber)indieuntere Decklageintegriert.ImBrandfallexpandiertdasGrafit undbildeteineschützendeSchichtvordenHohlräumen.BeiwiederabklingendenNaturbrändenkommtes zueinemErlöschendesBauteilbrandes.DasHolzbauteil nimmtsomitnichtmehraktivamBrandgeschehenteil.

2AusgangsmaterialderinnerenBauteillagen

UmkeinebereitshochwertigverarbeitetenSortimente benötigenzumüssen,wurdebeimSubstitutionsmaterial derFokusaufLaubrestholzsortimentegelegt,diebei derSchnittholz-undFurnierherstellungalsRestmaterialanfallen.RestholzsortimenteausderIndustriehaben denVorteil,bereitsineinemProduktionsprozesszusein, sodasskeinzusätzlicherTransportnötigistundeine Weiterverarbeitungschnellumgesetztwerdenkann.

AlsbesondersgutnutzbaresRestholzsortimentwurdeder KernbereichdesBuchenstammesidentifiziertundweiter

KernbereicheinesBuchenholzstammesmitMarkanteil Coreofabeechwoodtrunkwithpith

untersucht.Buchenwachsenoftverkrümmt,sodassder sichverwindendeMarkstrahleinengroßenBereicheinnimmt.NachDIN4074-5:2008-12[4]sindSortimentemit MarkstrahlfürbaulicheZweckeauszusortieren,dasich umdenMarkstrahljuvenilesHolz,alsoHolzausdenfrühenWachstumsjahrendesBaumes,befindet.Gegenüber demadultenHolzweistdiesesoftschlechteremechanischeEigenschaftenauf,u.a.geringereFestigkeiten undSteifigkeiten.Bild2kennzeichnetdenbeschriebenenBereich,derbeiderSchnittholzproduktioneinen quadratischenQuerschnittmiteinerKantenlängevon ca.12cmbis16cmaufweist(Restkantholz)undbeider FurnierherstellungeinenDurchmesservonca.10cmhat (Restrolle).

TrotzderschlechterenmechanischenEigenschaften innerhalbdesStammquerschnittsbesitztBuchenholzmit MarkanteilnocheinehöhereRollschubfestigkeitund -steifigkeitalsFichtenholzderFestigkeitsklasseC24 (Tab.1).

DieserUmstandermöglichtes,dieinnerenBuchenlagen mitAbstandzueinanderzuverlegen,sodassdiebereits beschriebeneAHBSP-Strukturentsteht.

UmeinenwirtschaftlichenProduktionsstandortfür AHBSPbetreibenzukönnen,wurdeimProjektzusammenmitdenPartnernausderIndustrieeineWerksproduktionvon80.000m3 AHBSPproJahrdefiniert. Hierfürwirdca.30.000m3 Buchenrohholzbenötigt.Eine RückrechnungausdemimJahr2022ausdendeutschen WäldernentnommenenLaubholzzeigtdiepotenzielle VerfügbarkeitvonBuchenrohholzausdemKernbereich.

DasRohholzaufkommenproJahrbestehtausder EntnahmeausdemForst,demHandelsowiedem Lagerbestand.AufgeteiltwirddasAufkommenin dieenergetischeunddiestofflicheNutzung.Beider stofflichenNutzungwerdenkleinereAnteilefürden HandelunddenLagerbestandaufgewendetundder

Tab.1 VergleichderRollschubeigenschaftenvonBuchenholzmitMarkund FichtenholzC24

Comparisonoftherollingshearpropertiesofbeechwoodwithpith andsprucewoodC24

Buchemit Markröhre[5]

FichteC24,z. B.[6]

Rollschubfestigkeit fv,R,k 2,1[N/mm2 ]1,2[N/mm2 ]

Rollschubsteifigkeit GR,mean 370[N/mm2 ]50[N/mm2 ]

Bild3 AnteiledesRohholzaufkommensimJahr2022 Distributionoftherawwoodquantitiesin2022

HauptanteilinderverarbeitendenIndustrieeingesetzt. DieverarbeitendeIndustriebeinhaltetdieSägeundFurnierindustrie,dieHolzwerkstoffindustrie,dieHolz-undZellstoffindustriesowiedie Holzkohleherstellung.FürdieBereitstellungvon RohholzfürdieAHBSP-Herstellungwurde ausschließlichdasaufkommendeRohholzinderSägeundFurnierindustriebetrachtet.

DieErgebnisseausder4.Bundeswaldinventur(2012–2022)könnenüberbwi.info[7]aufgerufenundausgewertetwerden.SowurdederVorratdesausgeschiedenen BestandsnachBaumgruppenartenermittelt.49%des VorratsentfallendemnachaufdieBuche.UmdenAnteil vonRestholzameigentlichenStammquerschnittzuermitteln,wurdederBrusthöhendurchmesservomVorratdes genutztenBestandsgemitteltunddarausderAnteildes RestkantholzesundderRestrollefürdieSäge-bzw. Furnierindustrieberechnet(Bild3).

ErwartbarfallendieAnteilemitinsgesamt0,47% geringaus,ergebendennocheineRohholzmengevon 91.700m3 .AllerdingswirdbeiderHerstellungvon LamellenmitmindererQualitäterneutVerschnittund Restholzanfallen.SomitentsprichtdieRohholzmenge mitmindererQualitätnichtderMengedernutzbarenRestholz-Lamellen.DieQuerschnittsabmessungen derLamellensindbiszueinemgewissenGradflexibelundkönnendaheraufdieRestholzquerschnitte angepasstwerden,umVerschnittundRestegeringzu halten.

Eswirddaraufhingewiesen,dassessichbeiderermitteltenMengeanRestkantholzundRestrolleumeinenrein theoretischenWerthandelt.FaktorenwieEinschnittart, Furnierherstellungsart(SchälfurniereoderMesserfurniere),mittlerer(Brusthöhen-)DurchmessersowieAnteil anHolzarteninderjeweiligenIndustriekönnenvon

dentheoretischenAnnahmenabweichen.FüreinewirtschaftlicheProduktionvonAHBSP-Elementenwäredie VerwendungvonHölzern,diebisherausschließlichder energetischenNutzungzugeführtwerden,notwendig. DieBestrebungenhinzuerneuerbarenEnergienkönnendiesunterstützen,indemsiedieEnergiegewinnung ausHolzüberflüssigmachenundPotenzialefürneue Holzwerkstoffefreimachen.

3EntwicklungvonAHBSP

3.1StandderTechnik

DieVerwendungvonLaubholz,insbesondereBuchenholz,rücktaufgrundderklimawandelbedingtenVeränderungenindenWäldernimmerstärkerinden FokusderForschunganBSP.Franke[14]untersuchte dieEigenschaftenvonBSPausBucheundstellteein hohesLaststeigerungspotenzialdurchdiewesentlichbesserenRollschubeigenschaftenvonBuchenholzgegenüber Fichtefest.

DadieEigenschaftenlängszurFaservonBuchesich abernichtwesentlichvondenEigenschaftenvonFichte unterscheiden(vgl.[15]),wurdeinAicheretal.[16]das Verhaltenvonhybridem,d.h.ausLaub-undNadelholz zusammengesetztemBSP(HBSP)untersucht,beidem dasNadelholzindenLängs-unddasBuchenholzinden Querlagenangeordnetwurde.DabeikamauchBuchenholzmitMarkanteilzumEinsatz,welchesdieEigenschaftendesHBSPjedochnichtwesentlichverschlechterte,vgl. auch[17].DieErgebnissederumfangreichenVersuche bestätigendasPotenzialdiesesAnsatzes.

NebenderVerwendungvonLaubholzspieltauchdie MaterialeinsparungeinewichtigeRolleinderWeiterentwicklungvonBSP.DieAuflösungvonBSPwurde bereitsinverschiedenenForschungsprojektenuntersucht. InBlaßetal.[8]wurdendreilagigePrüfkörperausFichte geprüft,dieinderQuerlageaufgelöstwaren.DasVerhältnisvonSpannweitezuQuerschnittshöhelagbei18bzw. 39undwardamitvergleichsweisehoch,d.h.,dererwarteteEinflussvonSchubverformungenwargering.Für begleitendeBerechnungennutztendieAutorendas γVerfahrenunterVerwendungeinesverringerten,„effektiven“RollschubmodulsderQuerlageinAbhängigkeit vonderQuerlagendichte.Mitdiesemsehreinfachen AnsatzgelangihneneineguteÜbereinstimmungder berechnetenundgemesseneneffektivenBiegesteifigkeiten.AlseffektiveRollschubfestigkeitderFichtenlamellen indenaufgelöstenQuerlagenschlagensieeinenWertvon 1,0N/mm2 unabhängigvonderFestigkeitsklassevor.

UmdenEinflussderLagendichteaufdieeffektiveRollschubfestigkeitgenauerzuklassifizieren,führtenGardner etal.[9]BiegeversucheanfünflagigemBSPmitLamellenabständenvon0mmbis178mm(beiLamellenbreiten von180mm)indenQuerlagendurch.Fürdengewählten PrüfaufbaumiteinemniedrigenVerhältnisvonSpannweitezuQuerschnittshöhevonca.6stelltensieeine

Bild4 PrüfkörperzurUntersuchungdesPlattentragverhaltensimPrüfstand:a)Biegeschubprüfkörper,b)Biegeprüfkörper Specimensfortheinvestigationoftheout-of-planebendingbehaviorinthetestbench:a)bendingshearspecimen,b)bendingspecimen

nahezulineareBeziehungzwischenLagendichteund effektiverRollschubfestigkeitfest.

Mayencourt[10]entwirftmithilfeeineranalytischen OptimierungeinenfünflagigenBSP-Aufbau,dersich durchstärkereDecklagen,aufgelösteQuerlagenundeine dünnereMittellageauszeichnetundgegenübereinem äquivalentenherkömmlichenAufbau18%Materialeinspart,ohneSteifigkeitsverlustezurealisieren.DeroptimierteAufbauwirdanhandvonKleinprobenverifiziert, eineVerifizierungimBauteilmaßstabfehltjedoch.

WährendsichdiebishergenanntenUntersuchungen hauptsächlichaufDeckenelementeunterBiegebeanspruchungkonzentrierten,wurdenvonAckermannetal.[11] auchUntersuchungenanWandelementenausNadelholz durchgeführt.InBiegeversuchenstelltensieeinesignifikanteVerringerungderBiegefestigkeitund-steifigkeit derElementeinAbhängigkeitvonderLagendichte fest.InScheibenschubversuchenzeigtesichebensoeine signifikanteVerringerungderScheibentragfähigkeit.

DieKomplexitätderVorhersagevonFestigkeits-und SteifigkeitswertenvonaufgelöstemBSPzeigtsichu.a. beiFeichter[12]undFranzoni[13].FranzonileitetmithilfevonVersuchen,Simulationenundeinererweiterten PlattentheorieeinenanalytischenAnsatzzurBerechnung vonBiege-und(Roll-)SchubspannungeninaufgelöstemBSPausNadelholzher.DerAnsatzbleibtjedoch aufsymmetrischeQuerschnittemitgleichenLagendicken beschränkt.

ImForschungsprojektLaNaSyswurdedieVerwendung vonLaubholzmitderAuflösungderinnerenLagen kombiniert.Zielwares,gegenüberherkömmlichemBSP Materialeinzusparen,ohnediemechanischeLeistungsfähigkeitzuverringern.

3.2Plattentragverhalten

ZunächstwurdeeineVariantenstudiemittelsFiniteElemente-Methode(FEM)durchgeführt,umgeeignete AufbautenfürDeckenelementeausAHBSPzuidentifizieren.InderVariantenstudiewurdeeinegeringe AbhängigkeitderDurchbiegungenvonderLagendichte derinnerenLagenundeinehoheAbhängigkeitder Querzug-undRollschubspannungenindenQuerlagen festgestellt.MiteinerAuflösungvon50%,d.h.Einspa-

rungjederzweitenLamelleindeninnerenLagen,konnte fastdiegleicheDurchbiegungwiebeiherkömmlichem BSPerreichtwerden,währenddieRollschubspannungen sichetwaverdoppelten.DieQuerzugspannungenstiegen signifikant,eineBewertungausTragfähigkeitssichtwar aberaufgrundvonSingularitätenimModellnurbegrenzt möglich[1].EineAuflösungvon50%derinnerenLagen wurdeschließlichalsAusgangspunktfürdieweiteren Untersuchungenfestgelegt.

ZurweiterenOptimierungundzurBestimmungder bemessungsrelevantenKennwertewieBiegesteifigkeit und-tragfähigkeitwurdenanschließendBiegeversuche unterschiedlicherSpannweitendurchgeführt.Wieu.a. in[18]beschrieben,neigenüblicheBSP-Elementebei einemSpannweiten-zu-Höhen-Verhältnisvon l /h = 18 (inÜbereinstimmungmitDINEN408:2012-10[19])zu einemRollschubversagen.BeidenAHBSP-Elementen wirdaufgrundderAuflösungtrotzderwesentlichhöherenRollschubfestigkeitenvonBuchegegenüberFichte ebenfallseinRollschub-bzw.Längsschubversagenerwartet.UmabersowohlRoll-bzw.Längsschubversagen alsauchBiegezugversagenuntersuchenzukönnen, wurdendieAHBSP-ElementeinAnlehnungandie (nochnichtbauaufsichtlicheingeführte)Produktnorm fürBSP,DINEN16351:2021-06[20],geprüft.IndieserNorm,dieausführlichimCOSTActionReportzu BSP[21]diskutiertwird,sindBiegeprüfungenmit l /h = 12und l /h = 24 30vorgesehen.DieVersuchemit kürzererSpannweite–unddadurch,beigleicherQuerschnittshöhe,höhererSchubbeanspruchung–werdenals Biegeschubversuchebezeichnet,dieVersuchemitlängererSpannweitealsBiegeversuche.JeeinPrüfkörpermit kurzerundlangerSpannweiteistinBild4dargestellt.

AllegeprüftenVariantenberuhtenaufdemgleichenfünflagigenAufbau,nurdieAusführungderinnerendrei LagenunterschiedsichhinsichtlichdesMaterials(Fichte oderBuche),derBreitederLamellenunddesGradesder Auflösung,d.h.,desAbstandsderLamellenzueinander, sieheTab.2.AußerdemwurdebeieinigenVarianteneine Auflagerverdichtungumgesetzt,d.h.,imBereichdesAuflagerswurdendieLamellenderQuerlagenohneAbstand verlegt.ZweiVariantenmitvollenQuerlagenausFichte bzw.BuchedientenalsReferenzen.JeVariantegabes dreigleichePrüfkörper.AufgrunddiesergeringenPrüfkörperanzahlwurdenkeine5%-Quantilwertebestimmt. DieHolzfeuchtenderPrüfkörperwurdenstichprobenhaft

N.Schumacher,L.Viereck:LaNaSys–Developmentofatimberconstructionsystemmadeofhardwoodandsoftwood

Tab.2 ÜberblicküberdieindenBiegeschub-undBiegeversuchenuntersuchtenVariantennach[22] Overviewofthevariantstestedinthebendingshearandthebendingtestsaccordingto[22]

BezeichnungAnsicht

QuerschnittQuerlagendichte

1 MaterialderLängs-undQuerlagen:F = Fichte;B = Buche;*mitAuflagerverdichtung

2 Versuche:BS = Biegeschubversuche;B = Biegeversuche

kontrolliertundlageninnerhalbvon12% ± 3%.Eine detaillierteBeschreibungderVersuchefindetsichin[22], indiesemAbschnittwerdendiewichtigstenErkenntnisse zusammengefasst.

DieAbmessungenderPrüfkörperinAnlehnunganDIN EN16351:2021-06[20]sindinTab.3wiedergegeben.Die größerenDickenderDecklagengegenüberdeninnerenLagenergebensichzumeinenausderangestrebten, aberindenmechanischenVersuchennochnichtrealisiertenIntegrationeinerBrandstopplageausmodifiziertem CottonidindieuntereDecklageundzumanderenaus derOptimierungdesQuerschnittsaufbaushinsichtlich MaterialeinsparungundBiegesteifigkeit,wiez.B.von Mayencourt[10]vorgeschlagen.DieDickenderQuerlagenergabensichausdemverfügbarenMaterial,das möglichstohneVerlusteverwendetwerdensollte.In SummewirdsoeinQuerschnittsaufbauerreicht,dermit h = 148mmnahamReferenzquerschnittfürBSPmit h = 150mmliegt,vgl.[2].

DiezuerstdurchgeführtenBiegeschubversuchedienten v.a.derErmittlungdermaßgebendenTragfähigkeithinsichtlichPlattenschub.DiemaximalermitteltenLasten sindinBild5dargestellt.

DieTragfähigkeitderVarianteF-0,dieherkömmlichem BSPentspricht,stelltdenZielwertfürLaNaSysdarund

Tab.3 AufbauderBiegeschub-undBiegeprüfkörper Layupofthebendingshearandbendingspecimens

beträgt254kN.B-0isthybridesBSPmitvollenBuchenQuerlagen;dessenTragfähigkeitvon377kNstelltdamit dieobereGrenzederTragfähigkeitendar.DieverschiedenenaufgelöstenVariantenbewegensichmehrheitlich unterhalbdesZielwerts.DiebesteaufgelösteVariante istB-4mit246kN.MiteinerVerlängerungderAuflagerverdichtungwäreeshiermöglich,denZielwertzu erreichen.DieStreuungenderaufgelöstenVariantensind nichtsignifikantgrößeralsbeimherkömmlichenBSP (F-0).

AusdenermitteltenPrüflastenlassensicheffektiveRollschubfestigkeitenfürdieverschiedenenVariantennach Gl.(2)berechnen.

f r,eff = Fmax /2 · ES EIeff b (2) mit

Fmax = imVersuchgemessenemaximaleBelastung

ES = mitdenE-ModulngewichtetesstatischesMoment EIeff = effektiveBiegesteifigkeit

b = BreitedesPrüfkörpers

FürdasFichten-BSP,VarianteF-0,daswiezuerwartenaufRollschubversagte(vgl.Bild6a),ergibtsicheine

VersuchLagenaufbau QuerschnittshöhePrüfkörperbreiteSpannweitezu Querschnittshöhe Spannweite

Bild5 MaximalePrüflastenderBiegeschubprüfkörper Maximumloadsofthebendingsheartests

Festigkeitvon1,87N/mm2 ,wasgutmitRollschubfestigkeitenausderLiteraturübereinstimmt,z.B.1,88N/mm2 nach[23].DiehybrideVarianteB-0versagtezugroßen TeilenindenFichten-LängslagenaufLängsschubund nurlokalbegrenztaufRollschubineinerderBuchenQuerlagen,vgl.Bild6b,underreichteineFestigkeitvon 2,77N/mm2 .EinähnlichesVersagenstelltenauchAicher etal.[16]inihrenUntersuchungenmitHBSPfestund ermittelteneineFestigkeitvon3,30N/mm2 .Einmöglicher GrundfürdiegeringereFestigkeitindenvorliegen-

denVersuchenistdieausschließlicheVerwendungvon Buchenrestholzmitz.T.markantenRissenbereitsvorder Prüfung.

WieinBild6czuerkennen,istdieaufgelösteVarianteB-1 ähnlichwieB-0durcheinLängsschubversagengekennzeichnet,fürB-2giltdasGleiche.UnterderAnnahme eineslinearenZusammenhangszwischenLagendichte undTragfähigkeitwürdesichdieTragfähigkeitderaufgelöstenVariantenausgehendvonB-0zu δ F B 0 max = 0,5 377 = 189kNergeben.DiegemessenenTragfähigkeiten derVariantenB-1undB-2liegenmit195kNbzw.197kN etwasüberdemerwartetenWert,sodassdiegenannte AnnahmefürdieseVariantenaufdersicherenSeite zuliegenscheint.DieeffektivenRollschubfestigkeiten derbeidenVariantenergebensichzu1,44N/mm2 bzw. 1,45N/mm2 .

B-3hingegenversagtedurcheinAbrollenderQuerlagenlamellen,s.Bild6d.DasAbrollenentstehtdurch konzentrierteQuerzugspannungenandenEckender Querlagenlamellen,dieimFE-Modellsichtbarwerden, sieheBild7(dasFE-ModellistmitdermaximalenLast ausderPrüfungbelastet).DurchdasgeringereVerhältnisvonLamellenbreitezuLamellendickeistbeiB-3der Abroll-EffektstärkeralsbeiB-1undB-2undwirdhier zummaßgebendenTragfähigkeitskriterium.

InBild8isteinGedankenmodelldargestellt,dasden ZusammenhangzwischenQuerzugunddemVerhältnis vonLamellenbreitezu-dickezeigt.IstdieLamellenbreitegroßimVergleichzurDicke,istderresultie-

Bild7 VerteilungderQuerspannungeninnerhalbdesBiegeschubprüfkörpersB-3[N/mm2 ] DistributionofthestressesperpendiculartothegrainwithinthebendingshearspecimenB-3[N/mm2 ] rendeQuerzugklein(Bild8a).WirddieLamellenbreite kleiner,erhöhtsichderQuerzugentsprechend(Bild8b). DerZusammenhanglautetgemäßGl.(3):

v = s 2 w/t

mit v = Querzug s = Schubfluss w/t = VerhältnisvonLamellenbreitezu-dicke

AufgrunddersehrgeringenQuerzugfestigkeitvonHolz (0,4N/mm2 fürC24[24])führtderbeschriebeneEffekt zueinerdeutlichenAbnahmederTragfähigkeitgegenüberB-1undB-2,trotzgleicherLagendichte.Die maximalePrüflastvonB-3liegtbei166kN,woraus sicheineeffektiveRollschubfestigkeitvon1,22N/mm2 ergibt.

DesWeiterenzeigtderVergleichvonB-1undB-2,dass esfürdieTragfähigkeitkeinengroßenUnterschiedzu machenscheint,obdiemittlereLängslagevollinFichte oder50%aufgelöstinBucheausgeführtwird.Dieskann mitderetwadoppeltsohohenLängsschubfestigkeitvon Buchemit9,3N/mm2 fürD35(von[15]vorgeschlagenercharakteristischerWert,abweichendvonDINEN 338:2016-07[24])gegenüberFichtemit4,0N/mm2 fürC24 [24]erklärtwerden.

BeiderVarianteB-4mitAuflagerverdichtunghandelt essichquasiumeineKombinationvonB-0undB-1. DasVersagensbildentsprichtdemvonB-0mitLängs-

schubversagenindenLängslagen.Wirdfürdeninneren, aufgelöstenBereichvonB-4diegleicheeffektiveRollschubfestigkeitwiefürB-1angesetzt,lässtsichfür dieAuflagerverdichtungeineseparateFestigkeitvon 2,55N/mm2 ermitteln,wasnahanderfürB-0ermittelten effektivenRollschubfestigkeitvon2,77N/mm2 liegt.

MitdenermittelteneffektivenRollschubfestigkeitensoll eineBemessungwiefürherkömmlichesBSPmöglichsein. Dabeiistzubeachten,dassessichbeidiesenWertennicht umMaterialkennwertehandelt,sondernumBauteilkennwerte,dievomjeweiligenAufbauabhängenundmehrere Versagensarten,v.a.QuerzugundAbscherenlängszur Faser,vereinen.

DieBiegeversuchemitlängererSpannweitewurden anschließenddurchgeführt,umdieerzieltenErgebnisse zuverifizierenundeffektiveBiegesteifigkeitenfürdie NachweisederDurchbiegungundderSchwingungen (Gebrauchstauglichkeit)zuermitteln.DasVerhältnisvon SpannweitezuQuerschnittshöhe l /h solltenachDINEN 16351:2021-06[20]zwischen24und30liegen,gewählt wurdeeinVerhältnisvon26,waseinerSpannweitevon 3,85mentspricht,vgl.Tab.3.

DieerreichtenTragfähigkeitenderBiegeversuchesindin Bild9dargestellt.DieErgebnissederbeidenReferenzen F-0undB-0mit88kNund96kNMaximallastliegennäher beieinanderalsbeidenBiegeschubversuchen,dabeide durcheinBiegezugversagenderunterstenLagegekennzeichnetsind.DieLastbeiF-0istetwasgeringer,da diegrößereNachgiebigkeitindenFichten-Querlagenzu höherenNormalspannungenindenDecklagenführt.

Bild8 AbrollenderLamellenindenQuerlagenvonaufgelöstemBSPinfolgeQuerzuginAbhängigkeitvonderLamellenbreite w und-dicke t:a)großes w/t-Verhältnis, b)kleines w/t-Verhältnis

Rolling-OffofthelaminationsinthecrosslayersofdisintegratedCLTduetotensionperpendiculartothegraindependingonthelaminationwidth w andthicknes t: a)high w/t ratio,b)low w/t ratio

Bild9 MaximalePrüflastenderBiegeprüfkörper Maximumloadsofthebendingtests

BeideraufgelöstenVarianteB-1versagteeinPrüfkörperebenfallsaufBiegezug,dieanderenzweijedochtrotz derdeutlicherhöhtenSpannweiteaufgrundvonLängsschubundAbrollenderQuerlagenlamellen,vgl.Bild10. DiemittlereTragfähigkeitlagunterdemZielwertvonF-0 undbetruglediglich80kN.

DieVarianteB-4mitAuflagerverdichtungerreichte dagegensogardenGrenzwertvonB-0mitebenfalls96kN;hierversagteebenfallseinPrüfkörperauf Biegezug,einandereraufLängsschubamAuflager (derdrittemussteaufgrundeinesFehlersabgebrochenwerden).VarianteB-5versagtefrühzeitigauf SchubaufgrundvonstumpfgestoßenenBuchenlamelleninderMittellage,dieserAnsatzwurdedahernicht weiterverfolgt.

AusdenaufSchubbzw.AbrollenderQuerlagenlamellenversagtenPrüfkörpernderVarianteB-1konnte wiedereineeffektiveRollschubfestigkeitermitteltwerden.Jedochlagdiesemit0,59N/mm2 deutlichunterdem WertausdenBiegeschubversuchenvon1,44N/mm2 .Eine ErklärungkannindenNormalspannungskonzentrationen liegen,dieandengleichenStellenauftretenwiedie Querzugspannungskonzentrationen,sieheFE-Modellin Bild11(dasFE-Modellistwiedermitdermaximalen LastausderPrüfungbelastet).DieNormalspannungensindbeidenBiegeversuchenimVerhältniszuden SchubspannungenhöherundverringerninderInteraktionmitdenQuerzugspannungendieGesamttragfähigkeit.DasBerechnungsmodellmiteffektivenRollschubfestigkeitenmussdaheraufverschiedeneSpannweiten undLastsituationenerweitertwerden.

EinersterAnsatzfürdasBerechnungsmodellistinGl. (4)wiedergegeben.DerAnsatzgehtvondereffektiven RollschubfestigkeiteinesHBSPmitvollenQuerlagenaus Buche(VarianteB-0)ausundmindertdieseüberdie

VersagensmechanismusdesBiegeprüfkörpersB-1–Längsschubund AbrollenderQuerlagenlamellen

FailuremechanismofthebendingtestspecimenB-1–longitudinalshear androlling-offofthetransverselaminations

QuerlagendichtesowiezweiweitereFaktorenab,diedie beschriebenenEffekteberücksichtigensollen.

f r,eff = effektiveRollschubfestigkeiteinerAHBSP-Platte

αs = AbminderungsfaktorfürdieSpannweite

αg = AbminderungsfaktorfürdieGeometriederQuerlagenlamellen

δ = Querlagendichte

f 0 r,eff = effektiveRollschubfestigkeiteinerHBSP-Platte mitvollenQuerlagen

DerAbminderungsfaktor αs berücksichtigtdenEffektder InteraktionmitdenNormalspannungen.Diesehängen indenhiergezeigten4-Punkt-Biegeversucheneinerseits linearvomAbstandderLasteinleitungzumAuflager(l2 ) undandererseitsquadratischvonderQuerschnittshöhe ab σx ∼ l2 /h2 .KalibriertanhandderErgebnisseder Biegeschub-undBiegeprüfungen,ergibtsichderinGl.(5) dargestellteZusammenhangfür αs .

αs = min h2 /l2 h2 0 / (600

(5) mit

h0 = ReferenzquerschnittshöhefürAHBSP, h0 = 148mm

Diesbedeutet,abeinemAbstandderLasteinleitungvom Auflagervon l2 = 600mmhabendieNormalspannungen einenEinflussaufdieeffektiveRollschubfestigkeitund minderndieseab(z.B.beidenBiegeversuchenmit l2 = 1482mm).Darunter(z.B. l2 = 444mmwiebeidenBiegeschubversuchen)trittderEffektnichtaufundesfindet keineAbminderungstatt.

DerAbminderungsfaktor αg wiederumberücksichtigtdie InteraktionmitdenQuerzugspannungen,die–wieim obigenGedankenmodelldargestellt–vonderGeometrie derQuerlagenlamellenabhängen σz ∼ (w/t ) 1 ,wobei w dieLamellenbreiteund t dieLamellendickeist.Der

Bild11 SpannungsverteilungeninnerhalbdesBiegeprüfkörpersB-1[N/mm2 ]:a)Querspannnungen,b)Normalspannungen

StressdistributionswithinthebendingtestspecimenB-1[N/mm2 ]:a)Stressesperpendiculartothegrain,b)Stressesparalleltothegrain

Zusammenhangfür αg lässtsichanhandderentsprechendenBiegeschubversuchekalibrierenundistinGl.(6) wiedergegeben.

αg = min w/t 2 1 (6)

DieGrenze,abderdieQuerzugspannungenzueiner AbminderungdereffektivenRollschubfestigkeitführen, ergibtsichzu w/t = 2.BeibreiterenLamellen(z.B.bei B-2mit w/t = 120/24 = 5)istsomitkeineAbminderung erforderlich,beischmalerenLamellen(z.B.beiB-3mit w/t = 40/24 = 1, 67)dagegenschon.

DadiedargestelltenAbminderungsfaktorennuran einerkleinenAnzahlvonPrüfergebnissenkalibriertwurden,isteineValidierungdesAnsatzesnochzwingend erforderlich.DiebeschriebenenmechanischenModelle sindArbeitshypothesenundsolleninzukünftigenVeröffentlichungenkritischuntersuchtwerden.Außerdem fehlteineAnpassunganverschiedeneLastsituationen.FürdievorliegendenVersucheergibtsichmit dembeschriebenenAnsatzabereineguteÜbereinstimmungbzw.liegendieErgebnisseaufdersicheren Seite.

AusdenaufBiegungversagtenPrüfkörpernkonntenaußerdemnochBiegefestigkeitenbestimmtwerden. Dieselagenbei33,0N/mm2 fürF-0,36,1N/mm2 für B-0und36,7N/mm2 fürB-4,wasfürFichterealistischeWertesind.FürB-1ergabsichdagegeneine wesentlichgeringereBiegefestigkeitvon25,5N/mm2 Dieskönnte(abgesehenvondernatürlichenSchwankung

derHolzeigenschaften,diebeidergeringenAnzahlan Prüfkörpernstetsmitbedachtwerdensollte)mitderAuflösungdieserVarianteerklärtwerden.Wiebereitsu.a. vonFranzoni[13]berichtet,führenstarkeAuflösungen zulokalenBiegemomenten,wieineinemVierendeelTräger,diedieGesamttragfähigkeitverringern.BeiB-4 istdieserEffektdurchdieAuflagerverdichtungweniger ausgeprägt.

DieErmittlungdereffektivenBiegesteifigkeitenausden gemessenenlokalenVerformungenzwischendenEinzellastenzeigte,dassalleVariantenetwadiegleiche effektiveBiegesteifigkeitvonca.1750kNm2 aufweisen. Fürdiei.d.R.bemessungsmaßgebendenGebrauchstauglichkeitsnachweisekannalsovondergleichenLeistungsfähigkeitwiebeiherkömmlichemBSPausgegangen werden.

FürdiegegebeneSpannweiteergibtsichunterder AnnahmeeinesRollschubmodulsvonBuchevon 370N/mm2 (vgl.Abschnitt2)nachWallner-Novak[25] einNachgiebigkeitsbeiwert(γ -Faktor)von γ = 0,98 fürdieQuerlagen.FürdieaufgelöstenVarianten miteinerQuerlagendichtevon50%ergibtsichunter AnsatzeineseffektivenRollschubmoduls(vgl.[8])von δ Gr = 0,5 370 = 185N/mm2 immernoch γ = 0,96.Es kanndamitbeidiesenPrüfungennäherungsweisevon einemstarrenVerbundausgegangenwerden,wasdie vernachlässigbarenUnterschiedebeidengemessenen Biegesteifigkeitenerklärt.DerrechnerischeElastizitätsmodulderLängslagenkannmitdembeschriebenen Ansatzzu E = 11 900N/mm2 ermitteltwerden,was einemrealistischenWertentspricht.

N.Schumacher,L.Viereck:LaNaSys–EntwicklungeinesHolzbausystemsausLaub-undNadelholz

Scheibenschubprüfkörper,Referenz(PK0)undhybrideAufbauten(PK2, PK3)

In-planeshearspecimens,referenceandhybridlayups

3.3Scheibentragverhalten

DamitBSP-ElementefürdieAussteifungeinesTragwerksangesetztwerdenkönnen,müssendieseKräfte sowohlsenkrechtzurEbenealsauchinderEbeneabtragenkönnen.UmdieLeistungsfähigkeitvonAHBSPals Scheibezeigenzukönnen,wurdenzweiPrüfkonfigurationensowieeineReferenzkonfigurationausFichten-BSP inmechanischenVersuchengetestet.DieReferenzbildeteinherkömmlicherBSP-Aufbau(PK0)mitdenselben LamellendickenwiebeidenaufgelöstenPrüfkörpern. DerzweitePrüfkörperaufbau(PK2)entsprichtdem angestrebtenfinalenAufbauausFichtendecklagen,aufgelöstenBuchenholzlamellenindeninnerenLagenund einerCottonidlageindergeteiltenunterenDecklage. BeimdrittenAufbau(PK3)wirdaufdieCottonidlage verzichtet.DadurchkannhierderBeitragdesCottonidsanderGesamtsteifigkeitüberprüftwerden.Die SchmalseitenderDecklamellenwurdennichtplanmäßigverklebt.JeweilsdreiPrüfkörperjeAufbauwurden hergestelltundgetestet.DieSchnittederhybridenAufbautensowiederSchnittdurchdenReferenzaufbausind inBild12dargestellt.DieLagendickenbetrugenje40mm fürdieDecklagenund20mmfürdieinnerenLagen.Das CottonidhateineDickevon3mm.

DurchgeführtwurdendieVersucheineinemneuentwickeltenSchubrahmen.ZieldieserEntwicklungist dieErzeugungreinerScheibenschubbeanspruchungohne einezusätzlicheDruck-oderZugkomponenteaufden

Prüfkörper,welchebeianderenVersuchsaufbautenauftritt.Bild13zeigteineSystemskizzedesSchubrahmens. DersichimInnerendesRahmensbefindendePrüfkörper(Bild13a)wirdüberdieRahmenschenkelinRichtung derPrüfkörperränderbeansprucht(Bild13b).Einereine Schubbeanspruchungstelltsichein(Bild13c).

UmdieKräftevondenRahmenschenkelnindenPrüfkörperzuübertragen,müssenderRahmenunddasBauteil möglichststeifmiteinanderverbundenwerden.Umeinen gutenVerbundherzustellen,dergleichzeitigleichtmontierbarunddemontierbarist,wurdenKervenindas BauteileingefrästundStahlkeileandenSchenkelndes Rahmensmontiert.DerAufbaudesSchubrahmensmit KervenistinBild14dargestellt.

MithilfederGl.(7)könnendieErgebnissederScheibenschubversucheausgewertetwerden.Bild14zeigtdiefür dieAuswertungbenötigtenAbmessungen.

G = ScheibenschubmodulvonAHBSP

τ = Scheibenschubspannungen

γ = Scheibenschubverzerrung

F = KraftaufPrüfrahmen

a = SeitenlängedesMessquadratsinderScheibenmitte = vertikaleundhorizontaleLängenänderungdesMessquadrats

lAHBSP = LängederLasteinwirkungüberdenRahmenschenkel

tAHBSP = DickedesaufgelöstenBSP-Elementsunter BerücksichtigungderLagendichte

Bild13 SchubrahmenprinzipundhervorgerufenerSchubspannungszustand[26]:a)TestkonfigurationmitPrüfkörperunterBelastung,b)BelastungaufdenPrüfkörper,c) SpannungenamdifferenziellenElement

Principleoftheshearframeandresultingstressstate[26]:a)PictureFrametestconfigurationwithspecimenunderload,b)forcesonthespecimen,c)stresses onthedifferentialelement

Bild14 SchubrahmenmitKervenundAbmessungenfürdieErmittlungdes Schubmoduls[27]

Exampleofanin-planeshearspecimenintheshearframe[27]

DieErgebnisse(Bild15)derVersuchezeigen,dassherkömmlichesBSPdiehöchsteSteifigkeitundauchFestigkeitgegenüberdenhybridenVariantenaufweist.Bei denhybridenVariantenistzuerkennen,dassdasineiner deräußerstenLageneingebrachteCottoniddieSteifigkeit undauchdieFestigkeiterhöht.DienichtschmalseitenverklebtenFichtenlamellenderäußerenLagewerdendurch dasCottonidzueinerEinschichtplatte.GrößereLamellenbreiten,diegrößeralsdieBreitedesHohlraumsund derLamellenbreitenderinnerenLagensind,odereine schmalseitenverklebtePlatte,könnenvermutlichdieSteifigkeitunddieFestigkeitvonaufgelöstenVariantenweiter erhöhen.

3.4Holz-Beton-Verbund-System

AufbauendaufdenErkenntnissenausdenBiegeversuchenwurdenAnsätzefüreineeffizienteAusbildungvon

Holz-Beton-Verbund-Decken(HBV-Decken)entwickelt. DiebisheramhäufigstenangewendetenAnsätzefürBSP imVerbundmitBetonsindSchraubenundKerven,siehe z.B.[28].LetzteremüssenlautdertechnischenSpezifikationfürHBV-BauteileCEN/TS19103:2022-02[29] ebenfallsmitVerbindungsmittelnalsAbhebesicherung ausgeführtwerden.DahersindbeideAnsätzemitnicht unerheblichemAufwandinderAusführungverbunden. EinneuererAnsatzbestehtinderVerklebungdesBetons mitdemHolz[30],derallerdingsbishernurineinem kleinenPilotprojektumgesetztwurde[31].

BeiLaNaSys-ElementenkannderVerbundzwischen HolzundBetonohnezusätzlichenProduktionsaufwand übereineVerzahnungdesBetonsinderaufgelöstenStrukturderLaNaSys-Elementeausgebildetwerden. Dieswirddadurcherreicht,dassdieobereDecklage ausFichteaufgelöstwirdundderBetonbeimEinfüllenindieaufgelösteinnereStruktureindringtund dieobereDecklageumschließt,s.Bild16.Zusätzliche Abhebesicherungenkönnensomitentfallen.Diemittlere Längslagewirdvollausgelegt,damitderBetonnichtbis indenunteren,zugbeanspruchtenQuerschnittsbereich vordringt.

MithilfevonBiegeversuchenunterschiedlicherSpannweitenwurdedasneuartigeHBV-Systemuntersucht,s. Bild17.AllePrüfkörperwurdenmitAuflagerverdichtung ausgeführt,umeinSchubversagenderHolzquerschnitte auszuschließen.BeimBetonhandelteessichumeinen selbstverdichtendenBetonmit2mmGrößtkorn,damit diesergutindieaufgelösteStruktureindringenkann. MittelsseparatenWürfeldruckprüfungenwurdeeinemittlereFestigkeitvonca.100N/mm2 undeinE-Modulvon 37.500N/mm2 ermittelt.DerBetonhatteeineDicke von50mmoberhalbderoberenDecklageundwurde unbewehrtausgeführt.DerAufbaudesHolzquerschnitts entsprachdemderPrüfkörperohneBeton,vgl.Abschnitt 3.2,sodasssicheineGesamtquerschnittshöhevon198mm ergab.

DieBiegeschubversuchemitkürzererSpannweite(l /h = 12, l = 2,38m)warendurcheinVersagenderVerbundfugegekennzeichnet,derBetonschertegegenüberdemHolzab.DiemaximalePrüflastergabsich imMittelzu262kN(Standardabweichung25,3kN,

Variationskoeffizient9,7%),waseinerrechnerischen SchubspannungimBetoninderVerbundfugevon 4,4N/mm2 undimHolz(amÜbergangobereBuchenlage zuFichtenmittellage)von2,2N/mm2 entspricht.

DasSchubversagendesBetonsimBereichdesVerbundeswarinsofernzuerwarten,alsderBetonquerschnitt indiesemBereichstarkaufgelöstistundnurnochca. 22%derFlächezurÜbertragungdesSchubflusseszwischenBetonundHolzzurVerfügungstehen.Soerklären sichauchdieobengenanntenhohenSchubspannungenimBeton.AußerdemwurdederBetonunbewehrt ausgeführt,sodassdiesichparallelzudenHauptdrucktrajektorienimBetonbildendenRisseohnewesentliche LastumlagerungsmöglichkeitenzumVersagenführen.

BeidenBiegeversuchen(l /h = 26, l = 5,15m)trat dagegennurnocheinBiegezugversagenderuntersten Holzlamelleauf.DiemaximaleBelastunglagimMittel bei92kN(Standardabweichung2,3kN,Variationskoeffizient2,5%).DieDruckspannunganderOberkanteBeton ergibtsichzu34,7N/mm2 ,wasnochweitunterhalbder entsprechendenFestigkeitliegt.DieSchubspannungim BetonbeträgtunterdenmaximalenLasten2,2N/mm2 DieBiegezugspannungbeiVersagenanderUnterkante Holzergibtsichzu23,0N/mm2 ,waswesentlichgeringerist alsderindenBiegeversuchenohneBetonermittelteWert von36,7N/mm2 (VarianteB-4mitAuflagerverdichtung,s. o.).EinemöglicheErklärungist,dassandersalsbeiden BiegeversuchenohneBetoneineZugkraftkomponente ausderVerbundwirkungimHolzquerschnittvorhanden ist(äquivalentzurDruckkraftimBetonquerschnitt)und dieZugfestigkeitdesHolzesdeutlichgeringeristals dieBiegefestigkeit(14,5N/mm2 gegenüber24N/mm2 als charakteristischeWertefürC24nach[24]).Lautdem COSTActionReportzuHBV[32]sinddieSpannun-

geninfolgeZugundBiegungimHolzquerschnittseparat nachzuweisenundzuüberlagern.

InAnlehnunganDINEN16351:2021-06[20]wurden außerdemdielokaleVerformungzwischendenEinzellastenunddieglobaleVerformungüberdiegesamte Trägerlängegemessen.AusdemVergleichlässtsichder AnteilderSchubverformungunddamitdieNachgiebigkeitinderVerbundfugeermitteln.DerVerschiebungsmodulinderVerbundfugeergibtsichmitdem γ -Verfahren zuca.490kN/mmbezogenauf1mBreite.ZumVergleich:BeiSchraubenkannvon10kN/mmjeSchraube (beiEinschraubwinkel45°undEinschraubtiefe100mm, vgl.[33])undbeiKervenvon1000kN/mmje1mBreite (beiKerventiefe20mm,vgl.[29])ausgegangenwerden.

3.5VorspannungundzweiachsigeTragwirkung

DieaufgelösteStrukturvonLaNaSysmachtesebenfalls ohneMehraufwandinderProduktionmöglich,Litzen zurVorspannungindenElementenanzuordnen.Die VorspannungvonPlattenbzw.BalkenausHolzwerkstoffenwurdebisherhauptsächlichlängszurSpannrichtung erforscht[34],wobeidieVorteilevoralleminder VerbesserungderGebrauchstauglichkeit(Verringerung derDurchbiegungdurchÜberhöhung),wenigerinder VerbesserungderTragfähigkeitliegen.

DasPotenzialderVorspannungvonLaNaSys-Elementen liegtdagegenv.a.darin,einezweiachsigeTragwirkung erzielenzukönnen.BeiherkömmlichemBSPscheitertdie AusnutzungderzweiachsigenTragwirkungmeistdaran, dassdieProduktionderElementedurchdieGeometriederindustriellenPressenaufeineBreitevonz.B. 3,5mbegrenztist.DurchdieVorspannungisteinrelativeinfachesunddurchdenSpannbetonbauerprobtes Systemgegeben,einzelneElementeinNebentragrichtung kraftschlüssigmiteinanderzukoppeln.

FürdieEntwicklungeinesvorgespanntenElementstoßesinNebentragrichtungwurdenzunächsteinachsige Biegeversuchedurchgeführt,indenenreindieNebentragrichtunguntersuchtwurde,sieheBild18.ImUnterschiedzudenbisherigenPrüfkörpernwurdendiese sechslagigausgeführt,umeineähnlichgroßeBiegesteifigkeitinNeben-wieinHaupttragrichtungzuerreichen. DiezusätzlicheLagehatteeineStärkevon20mmund wurdeanderOberseite,inNebentragrichtungverlaufend,

Bild18 EinachsigerPrüfkörpermitvorgespanntemStoßimPrüfstand Uniaxialspecimenwithprestressedjointinthetestbench

angeordnet.DieSpannweitebetrug3,02munddamit inBezugaufdieäußersten,parallelzurSpannrichtung (Nebentragrichtung)verlaufendenLagenca.24h.

EswurdenzunächstPrüfungenmitnichtgestoßenen,d.h. durchlaufendenPrüfkörpern,alsReferenzdurchgeführt. DieseversagtenwiezuerwartenaufBiegezuginder untersten,parallelzurSpannrichtungverlaufendenLage, wobeiessichhierumeineBuchenlagehandelte.

FürdiePrüfseriemitderVorspannungwurdendie Prüfkörpermittigaufgetrennt,stumpfgestoßenund schließlichmitjezweiSpannlitzenà90kNexzentrisch, d.h.inderunterenBuchenlage,vorgespannt.Esergab sicheineÜberhöhungvonbiszu25mm.AnschließendwurdendiePrüfkörperbelastet,daszugehörige Last-VerformungsverhaltenistinBild19dargestellt. SolangederStoßüberdrücktist,zeigendiePrüfkörper diegleicheglobaleBiegesteifigkeitwiedieReferenzPrüfkörper,ca.600kNm2 .Rechnerischergibtsichunter derAnnahmeeinesE-Modulsvon11.900N/mm2 (vgl. BiegeprüfungeninAbschnitt3.2,dadiePrüfkörperfür dieUntersuchungderVorspannungausdergleichen Produktionschargestammten)eineBiegesteifigkeitvon 583kNm2 ,wasgutmitdenMesswertenübereinstimmt. NachdemÖffnenderStoßfugenimmtdieSteifigkeit deutlichabundfälltaufgut100kNm2 .EinVersagen konntenichtherbeigeführtwerden,diePrüfungwurde beiDurchbiegungenvonmehrals150mmabgebrochen. InsgesamtkonntesomitdieEignungderVorspannungzur kraftschlüssigenKopplungvonElementennachgewiesen werden.

NachdiesenerfolgreichenTestskonntenanschließendPrüfungenmitzweiachsigspannendenPrüfkörpern durchgeführtwerden.DafürwurdejeweilseinesechslagigePlatte,geteiltinzweigleichgroßeHälften,vierseitig gelenkigaufgelagertundinNebentragrichtungmitsechs Litzenà50kNvorgespannt,sieheBild20.DieSpannweite betruginbeideRichtungen2,84m.

ÄhnlichwiebeideneinachsigenPrüfungenvorherwurde durchdieVorspannungzunächsteineÜberhöhungvon biszu13mmerreicht.DieanschließendeBelastung erfolgtedurchvier,etwaindenDrittelspunktenderPlatte angeordneteEinzellasten.

ImGegensatzzudeneinachsigenPrüfungenistinder Last-VerformungskurvekeinKnickzuerkennen,vgl. Bild21,dadieStoßfugesichnurnachundnach,beginnendinderMittederPlatte,hinzudenbeidenRändern öffnete.AuchamEndederPrüfungwarvonaußen keinÖffnenderStoßfugezuerkennen,währendderin derMittederPlatteüberdenStoßhinwegangeordnete WegaufnehmereindeutigeinÖffnenderFugeanzeigte.

AllerdingstratbeidenzweiachsigenPrüfungeneineindeutigesVersagenauf.Zuerstversagtedieunterein HaupttragrichtungverlaufendeLageaufBiegezug,wasin derLast-VerformungskurvedurchdiekleinerenLasteinbrüchebeginnendabca.300kNerkennbarist.Dadurch verlagertensichdieLastenzunehmendindieNebentragrichtung,woesschließlichzueinemLängsschubversagenimHolzkam,welchessichindemstarkenLastabfall amEndederKurvewiderspiegelt.DieVorspannungblieb jedocherhalten.EswurdeeinemaximaleBelastungvon imMittel354kNerreicht.

MithilfeeinereinfachenFE-Berechnung(orthotrope Platte)kannunterderAnnahmeeinerBiegefestigkeitdes Holzesvon36N/mm2 (vgl.Abschnitt3.2)einemaximale Belastungvorhergesagtwerden.FürdasFE-ModellwerdendieBiege-,Drill-undSchubsteifigkeitenderPrüfkörperinHaupt-undNebentragrichtungbenötigt.Solange derQuerschnittüberdrücktist,könnendieSteifigkeiten rechnerischermitteltwerdenundsindinderSteifigkeitsmatrix K inGl.(8)inFormeinerABD-E-Matrix zusammengefasst.DieDrill-undSchubsteifigkeitenwurdennachSilly[35]abgemindert,dadiePrüfkörpernicht schmalseitenverklebtwaren.

DaessichumeineorthotropePlattehandeltunddie Querdehnungvernachlässigtwird,istnurdieHauptdiagonalederSteifigkeitsmatrixbelegt.DieeinzelnenEinträge sind,derReihenach:dieBiegesteifigkeiteninHauptundNebentragrichtung[kNm2 /m],dieDrillsteifigkeit [kNm2 /m],dieSchubsteifigkeiteninHaupt-undNebentragrichtung[kN/m],DieDehnsteifigkeiteninHaupt-und Nebentragrichtung[kN/m]sowiedieSchubsteifigkeitin derEbene[kN/m].

DiesoermitteltemaximaleLastliegtbei440kN,was erwartungsgemäßdeutlichüberdenMesswertenliegt (+ 24%).UnterderAnnahmeeineroffenenFugein NebentragrichtungundeinerentsprechendvermindertenBiegesteifigkeitvon186kNm2 /m(abgeleitetausden einachsigenvorgespanntenVersuchen)ergibtsicheine maximaleLastvon296kN,waswiederumdeutlichunter

Bild19 Last-VerformungsdiagrammundmaximalePrüflastendereinachsigenPrüfkörpermitElementstoß Loaddeformationbehaviorandmaximumloadsoftheuniaxialspecimenswithjoint

Bild20 ZweiachsigerBiegeprüfkörpermitVorspannunginNebentragrichtung Biaxialbendingspecimenwithprestressinginthesecondary load-bearingdirection

denMesswertenliegt(–16%),dadieFugeinRealitätwie obenbeschriebennichtüberdiegesamteBreitederPlatte geöffnetist.

EinegenauereVorhersageistohneaufwendigeres3D-FEModellzunächstnichtmöglich.DasbestehendeModell kannabergenutztwerden,umimNachgangderPrüfungenmithilfedertatsächlichenmaximalenLasteneine Ersatz-BiegesteifigkeitinNebentragrichtungherzuleiten. Dieseergibtsichzu470kNm2 /m,alsoetwaderHälfteder BiegesteifigkeitimüberdrücktenZustand.

AlsweitereEntwicklungwurdedasPrinzipderVorspannungmitdemLaNaSys-HBV-Ansatzkombiniertund

zweiachsigspannendeHBV-Elementehergestelltund geprüft,sieheBild22.DurchdieobenbeschriebeneVerzahnungdesBetonsimHolzquerschnittistautomatisch eineKraftübertragunginbeideRichtungengegeben. GegenüberalternativenLösungenwieeinemkraftschlüssigenStoßinNebentragrichtungmittelsVergussmit Beton(siehez.B.[36])sindalsvorteilhaftdieeinfacheUmsetzung,diehoheMaterialeffizienz,aberauchdie Trenn-undWiederverwendbarkeitzunennen.

DerHolzquerschnittderPrüfkörperwurdeerneutsechslagiggewählt.DieSpannweitebetrug4,42minbeide Richtungen.Eswurden10Spannlitzenangeordnetund mitjeca.76kNvorgespannt.

DererstePrüfkörperkonntenichtbiszumVersagenbelastetwerden,dadiegewähltePrüfeinrichtung ihremaximaleTragfähigkeiterreichte.Fürdiebeiden folgendenPrüfungenwurdediePrüfeinrichtungdann erfolgreichverstärkt.BeimzweitenPrüfkörperwarallerdingsBetonindieunterenHohlräumeeingedrungen, wahrscheinlichdurchAstlöcherinderMittellageder LaNaSys-Elemente,sodassnichtalleSpannlitzenwie geplanteingefädeltwerdenkonntenunddieGesamtzahl derSpannlitzenfürdiesenVersuchvonzehnaufsechs reduziertwurde.

DerdrittePrüfkörperschließlichkonntewie geplantvorgespanntundbelastetwerden.DasLastVerformungsverhaltenistinBild23dargestellt.Das eindeutigzuerkennendeVersagenistdurchdieTrennung

ZweiachsigerHBV-BiegeprüfkörperimPrüfstand Biaxialtimberconcretecompositebendingspecimeninthetestbench

desBetonsvomHolzquerschnittgekennzeichnet.Es handeltsichdabeiumeinSchubversageninderVerbundfuge,wasmitdenErfahrungenausdeneinachsigen HBV-Biegeschubversuchenzuerwartengewesenwar. AlssekundäresVersagenergabsicheinDurchstanzenderLasteinleitungspunktedurchdieBetonplatte. EinBiegezugversagenderunterstenLageimHolzquerschnitttraterstnachdemSchubversageninder Verbundfugeauf,daheristdieVorankündigungdes VersagensschlechteralsbeidenzweiachsigenVersuchenohneBeton.DieVorspannungbliebjedoch ebenfallserhaltenundsorgtefüreinegewisseResttragfähigkeit.DiemaximaleBelastungergabsichzu 748kN.

DieanderenbeidenPrüfkörperverhieltensichsehrähnlich.DerPrüfkörpermitnursechsSpannlitzenerreichte eineetwasgeringeremaximaleBelastung(665kNanstatt 748kN),beietwagleicherBiegesteifigkeit.Wiederwurde SchubversagenimBetonmaßgebend.

DieBeobachtungenzurRissentwicklungstimmengut mitdenErkenntnissenausdenzweiachsigenHolzBeton-Verbund-PrüfungenimRahmendesabgeschlossenenForschungsvorhabens„ZweiachsigeTragwirkungbei

Holz-Beton-Verbundkonstruktionen“[36]überein.Ein wesentlicherUnterschiedist,dassbeidiesenPrüfkörperneineMindestbewehrung(BetonstahlmatteQ188A) eingebautwurde,wodurchdieDuktilitätdesVersagens gegenüberdenhiervorgestelltenVersuchengesteigert werdenkonnte.

EineModellierungalsorthotropePlattewarindiesemFallnichterfolgreich,dau.a.Drill-undSchubsteifigkeitennichtbekanntwaren.Einvereinfachter AnsatzunterVernachlässigungdesinfolgeSchwindens gerissenenundunbewehrtenBetonsführtenichtzu plausiblenErgebnissen.

4Zusammenfassung

ImLaNaSys-Projektistesgelungen,einProduktzu entwickeln,dasdieRessourceneffizienzvonBSPsignifikanterhöht,dieVerwendungvonbisherungenutztem Buchen-Restholzermöglicht,dieHerstellungvonHBV wesentlichvereinfachtunddurchVorspannungPotenzialfüreineErweiterungderAnwendungsgebietedes Holzbausbietet.

DasverwendeteRestholzstammteausder Buchenfurnier-undBuchenschnittholzproduktion,bei denenderKernbereichnichtverwendetwerdenkann bzw.darf.DieFestigkeiten,insbesonderedieRollschubfestigkeitendermarkhaltigenLamellenwaren ausreichendfürdenEinsatzindenMittellagendes AHBSP.

EswurdeeineGeometriefürAHBSPgefunden,die gegenüberherkömmlichemBSPbeigleicherLeistungsfähigkeitbiszueinDrittelanMaterialspart.

DasAHBSPkannunterPlattenbeanspruchunghöhere TragfähigkeitenerreichenalsherkömmlichesBSP.Ein ersterBemessungsansatzzurErmittlungvoneffektiven Rollschubfestigkeitenwurdevorgestellt.InsbesonderefürdieErmittlungcharakteristischerFestigkeiten istabernocheinegrößerePrüfkörperanzahlnötig. DieBiegesteifigkeitbleibtbeigleichenLagendicken

N.Schumacher,L.Viereck:LaNaSys–EntwicklungeinesHolzbausystemsausLaub-undNadelholz etwagleich,sodassdermeistbemessungsmaßgebende Gebrauchstauglichkeitsnachweispraktischunberührt bleibt.

DiefürdiePlattenbeanspruchungentwickeltenAufbautenerreicheninScheibentragrichtungnochnichtdie SteifigkeiteinerherkömmlichenBSP-Scheibe.Durcheine SchmalseitenverklebungderDecklagenkannabereine ErhöhungderScheibensteifigkeiterfolgen.

EineVariantevonAHBSPimVerbundmitBeton,bei dersichderBetoninderaufgelöstenStrukturverzahnt unddamiteinezusätzlicheAbhebesicherungüberflüssig macht,wurdeerfolgreichgetestet.Weiterentwicklungspotenzialstecktz.B.inderOptimierungderbenötigten Betonmenge.

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DieVorspannungmitSpannlitzenausdemSpannbetonbaukonntealsAnsatzzurAusbildungkraftschlüssiger ElementstößeinNebentragrichtungerfolgreichgetestet werden.DamiteröffnetsichprinzipielldieMöglichkeit derzweiachsigenTragwirkung,verbundenmitdenentsprechendenVerbesserungsmöglichkeitenwieschlankerenQuerschnittenundbessererLastverteilunginnerhalb einesGebäudes.FüreinepraktischeUmsetzungmüssen DetailswiedieVerankerungspunktenochausgearbeitet werden.

VerfasserdereinzelnenAbschnittesind:NilsSchumacher für1,2,3.3undLucasViereckfür3.1,3.2,3.4,3.5,4.

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Autor:innen

NilsSchumacher(Korrespondenzautor:in) nils.schumacher@tum.de

TechnischeUniversitätMünchen

LehrstuhlfürHolzbauundBaukonstruktion

Arcisstr.21

80333München

LucasViereck

lucas.viereck@tum.de

TechnischeUniversitätMünchen

LehrstuhlfürHolzbauundBaukonstruktion

Arcisstr.21

80333München

ZitierenSiediesenBeitrag

Schumacher,N.;Viereck,L.(2026) LaNaSys–EntwicklungeinesHolzbausystemsausLaub-undNadelholz..Bautechnik103,SonderheftHolzbau, Ausgabe1,S.39–55. https://doi.org/10.1002/bate.70069

DieserAufsatzwurdeineinemPeer-Review-Verfahrenbegutachtet. Eingereicht:18.November2024;angenommen:3.Dezember2025.

RessourceneffizientesBauenmitHolzund Holzwerkstoffen–Teil1

BiogeneEmissionenimHolzbauausderIngenieursperspektive

DieverstärkteNutzungvonHolzundanderennachwachsendenRohstoffenimBauwesenwirdaufgrundderimVergleich zumineralischenBaustoffeninderRegelgeringerenEmissionensowiederFunktionalstemporärer„Kohlenstoffspeicher“ währendderGebäudelebensdaueralswesentlichesElementvonEmissionsminderungsstrategienimGebäudesektor bewertet[1,2].WährendEmissionenausfossilenKohlenstofflagernnachüberwiegenderMeinungunmittelbarzum Klimawandelbeitragen,istdieKlimawirkungderzeitlich begrenztenKohlenstoffspeicherunginHolzgebäudenGegenstandkontroverserDiskussionen.GebäudemithohemAnteil anHolzwerkstoffenweiseninderHerstellungsphaseeinen erheblichenKohlenstoffspeicherbzw.einnegativesbiogenesTreibhauspotenzialauf.DieAnrechnungdiesesEffekts–sowohlinÖkobilanzenalsauchinförderpolitischenInstrumenten,dieandenKohlenstoffspeichergekoppeltsind–stehtjedochimSpannungsfeldzuEffizienzgrundsätzenund kannzuFehlanreizenführen.DervorliegendeBeitragistTeil einerzweiteiligenArtikelseriezumressourceneffizientenund treibhausgasoptimiertenBauenmitHolzundHolzwerkstoffen.ErbehandeltzentraleAspektederaktuellenDiskussion zurBilanzierungbiogenerKohlenstoffflüsseinÖkobilanzen undformuliertHandlungsempfehlungenfürderenBerücksichtigunginderGebäudeplanungaustragwerksplanerischer Perspektive.

Stichworte Holzbau;Ressourceneffizienz;Kohlenstoffspeicher;Holzwerkstoffe;biogenesErwärmungspotenzial;Lebenszyklusanalyse

1ÖkobilanzierungvonHolzundHolzwerkstoffen

NachwachsendeRohstoffesindbiotischeKreislaufmaterialien,derenKohlenstoffdynamikaufdemnatürlichenAustauschzwischenBiosphäreundAtmosphäre durchWachstum,ZersetzungoderVerbrennungbasiert. DasVerhältniszwischendemausderAtmosphäreaufgenommenenKohlendioxid(CO2 )unddeminder BiomassegebundenenKohlenstoffergibtsichausder chemischenZusammensetzungvonCO2 undbeträgt 44/12.Darausfolgt,dassproTonneCO2 etwa273kg KohlenstoffinderPflanzegespeichertwerden.In Lebenszyklusanalysen(Bild1)wirddieserZusammenhangdurchdasbiogeneTreibhauspotenzial(GWPBiogen inkgCO2 e)abgebildet,währendderinderBiomasse gebundeneKohlenstoffergänzendalsKohlenstoffspeicherbzw.„BiogenicCarbonContent“(inkgC)bilanziert wird.

Resource-efficientconstructionwithtimberandwoodbasedmaterials–Part1:Biogeniccarbonflowsintimber constructionfromanengineeringperspective Theincreaseduseoftimberandotherrenewablerawmaterialsinconstructionisconsideredakeyelementofemission reductionstrategiesinthebuildingsector,duetotheir generallyloweremissionscomparedtomineral-basedconstructionmaterialsandtheirfunctionasatemporary‘carbon sink’overthebuilding’slifecycle[1,2].Whileemissionsfrom fossilandgeogeniccarbonpoolsclearlyanddirectlycontributetoclimatechange,theclimateimpactoftemporally limitedcarbonstorageintimberbuildingsremainsasubject ofcontroversialdebate.Buildingswithahighproportionof wood-basedmaterialsexhibitasubstantialcarbonstockor anegativebiogenicglobalwarmingpotentialduringtheproductionphase.However,accountingforthiseffect–both inlifecycleassessmentsandinpolicyinstrumentslinked tocarbonstorage–mayconflictwithprinciplesofefficiencyandcreateperverseincentives.Thisarticleispart ofatwo-partseriesonresource-efficientandgreenhouse gas-optimisedconstructionwithtimberandwood-based materials.Itaddresseskeyaspectsofthecurrentdebateon theaccountingofbiogeniccarbonflowsinlifecycleassessmentsandprovidesrecommendationsfortheirconsideration inbuildingdesignfromanengineeringperspective.

Keywords timberconstruction;resourceefficiency;carbonstorage;woodbasedmaterials;biogenicglobalwarmingpotential;lifecycleanalysis

DieNormEN16485[4]behandeltdieLebenszyklusbewertungvonHolzundHolzproduktenimRahmen vonUmweltproduktdeklarationenundergänztdieinEN 15804[3]festgelegtenGrundregelnfürBauprodukteund -leistungen.DerIndikator„BiogenesTreibhauspotenzial“ gemäßEN15804+A2[3]berücksichtigtsowohldieKohlenstoffaufnahmedurchBiomassealsauchdiebiogenen Emissionen,diebeimAbbauoderbeiderNutzungfreigesetztwerden.GrundlageisteinstatischerAnsatz,die sogenannte„ 1/+1“-Methode:DieAufnahmevonbiogenemKohlenstoffwirdalsnegativerWert( 1),die FreisetzungalspositiverWert(+1)bilanziert.DerZufluss biogenenKohlenstoffsindasHolzproduktsystemwirdin HöhedesimHolzgespeichertenKohlenstoffs,umgerechnetinCO2 ,alsnegativerWert( 1)ausgewiesen.Verlässt dieserKohlenstoffdasSystemamEndedesLebenszyklus,erfolgteineentsprechendeAusbuchungalspositiver Wert(+1).ÜberdengesamtenLebenszyklusresultiert

Bild1 ÜbersichtderLebenszyklusphasen/-moduleinEN15804[3]

Overviewoflifecyclestages/modulesaccordingtoEN15804[3]

darauseineausgeglicheneBilanz(„Nullsumme“).Der Vorteilder„–1/+1“-MethodeliegtindertransparentenAbbildungsämtlicherbiogenerKohlenstoffflüsseim LebenszykluseinesBauprodukts[5].Demgegenüber ignoriertder„0/0“-AnsatzdieAufnahmeundFreisetzung biogenenKohlenstoffsvollständig.GemäßEN16449:2014 [6]wirdderbiogeneKohlenstoffgehaltvonHolzaufBasis derTrockenmasseberechnet.

BeiderBetrachtungvonHolzproduktenistzuberücksichtigen,dassfürdieHerstellungvonEndprodukten stetseingrößererInputanRohholzerforderlichist,da einTeildesMaterialsinfolgevonVerschnittnichtdirekt genutztwerdenkann.DiesesRestholzwirdimProduktionsprozessinderRegelenergetischverwertet,etwazur BereitstellungvonProzesswärmefürTrocknungsschritte, unddabeiverbrannt.Dadurchentstehenbereitsinder HerstellungsphasebiogeneCO2 -Emissionen[7].Jenach ArtderHalbware(z.B.Schnittholz,Holzwerkstoffe), desEndproduktsunddereingesetztenTechnologiekann derAnteildesRestholzesbiszu50%deseingesetzten Rohholzesbetragen[5].

DarüberhinausentstehendurchdieBaumerntezusätzlicheEmissionen,daWurzelnundTeilederÄsteim Waldverbleibenunddortmikrobiellzersetztwerden; dieseEmissionenbleibeninderBilanzierungjedoch unberücksichtigt[4].Co-Produkte(z.B.Späne),die innerhalbdesselbenWerksinandereProdukte(z.B. SpanplattenoderFaserstoffe)überführtwerden,werden demjeweiligenProduktsystemzugeordnetundnichtdem betrachtetenHauptprodukt.InderEntsorgungsphase wirdderimHolzproduktgespeichertebiogeneKohlenstoffschließlichausdemSystemausgebucht.Verwertungsszenarien(Verbrennung)werdenimLebenszyklusmodulC3,eineDeponierungimModulC4,berücksichtigt [4].DieKohlenstoffflüsseüberdengesamtenLebenszykluseinesHolzproduktssindexemplarischinBild2 dargestellt.

2UnterschiedeimTreibhauspotenzialvonHolzund Holzwerkstoffen

DasbiogeneTreibhauspotenzialvonHolzwerkstoffen prom3 WerkstoffimModulAhängtmaßgeblichvon derRohdichtedesMaterialsab.Hinsichtlichdesfossi-

lenTreibhauspotenzialsschneidenWerkstoffemithohem EnergieeinsatzinderHerstellungsowiemithohemAnteil anSekundärstoffenungünstigerabalsVollholzprodukte. SobeträgtdasfossileTreibhauspotenzialvonKonstruktionsvollholzetwa80kgCO2 e/m3 ,währendOSBund FurniersperrholzinderHerstellungsphaseWertevon über300kgCO2 e/m3 erreichen(Bild3).DerUnterschied zwischendemfossilenTreibhauspotenzialderHerstellungsphaseunddemüberdengesamtenLebenszyklus (ModuleA–C)istdabei–ohneBerücksichtigungvon Austauschzyklen–gering.

WirdHolzimProduktionsprozesszurEnergierückgewinnungeingesetzt(durchVerbrennungvonz.B.Verschnitt fürTrocknungsprozesse),sowirddabeiinnerhalbder ModuleA3genaujeneMengeanCO2 freigesetzt,die zuvorgebundenwurde.NachdenBilanzierungsregelnder „ 1/+1“-MethodegleichensichdiesebiogenenEmissioneninnerhalbdesModulsA3bilanziellaus(Bild4).

DieholzinhärentenbiogenenCO2 -Produktsystemeinund-ausgänge(imFolgendenals„biogeneKohlenstoffflüsse“bezeichnet)überdieProduktlebensdauerwerden fürtypischeHolzwerkstoffeaufBasisrepräsentativer DatensätzeinBild5dargestellt.BeiderHerstellungvon 1m3 Konstruktionsvollholzgehenrund990kgCO2 in FormvongebundenemKohlenstoffindasProduktsystemein.Davonverbleiben815kgCO2 imEndprodukt, währendca.184kgCO2 bereitswährenddesProduktionsprozesses–zurWärmeerzeugungfürdieTrocknung–emittiertwerden.DiegespeicherteRestmengevon815kg CO2 wirdamLebensendedesProduktswiederfreigesetzt, sodassbilanzielleineNullsummeentsteht.BeiFurniersperrholzmiteinerRohdichtevonca.800kg/m3 werden demSystemhingegenrund3123kgCO2 inFormvon gespeicherterBiomassezugeführt.Davonwerdenbereits 1872kgCO2 imHerstellungsprozessemittiert,während 1246kgCO2 imProduktgespeichertbleibenunderstbei derEntsorgungfreigesetztwerden.Somitwerdenvonder eingesetztenHolzmasse(ohneNebenprodukte)beiKonstruktionsvollholzetwa18%undbeiFurniersperrholz rund60%zurEnergiegewinnungimHerstellungsprozess verbrannt.DieProduktionvonHolzwerkstoffenistalso–jenachProdukt–bereitsmitderVerbrennungvonHolz (auchwennessichumVerschnitthandelt)unddamitgrößerenbiogenenEmissionenverbunden.Derlangjährig aufgebauteKohlenstoffspeicherwird–genausowiebei derVerbrennungvonBiomasseinderGebäudebeheizung

Bild2 Kohlenstoffflüsse(kgCO2e )überdenLebenszykluseinesHolzprodukts(1m3 Brettschichtholz) Carbonflows(kgCO2e )overthelifecycleofawoodproduct(1m3 gluedlaminatedtimber)

–sehrkurzfristigaufgelöst.ObwohlsichdieseEmissionen bereitsinderPhaseA3ausgleichenunddamitimRahmenvonProduktökobilanzennichtablesbarsind,stellen siedennocheinrelevantesMaßfürdieRessourceneffizienzdesjeweiligenHolzproduktsdar.Unterschiede inProdukteigenschaftenwieSteifigkeitoderFestigkeit, diesichebenfallsaufdieEffizienzimUmgangmitder Ressourceauswirken,bleibenhierbeinochunberücksichtigtundwerdenimzweitenTeilderArtikelserievertieft behandelt.

3ZeitlicheAspektederBilanzierung

Gebäudelebenszyklusanalysenbasierenaufeinemzeitlich invarianten,„statischen“Ansatz,beidemsämtlicheüber dieNutzungsdauereinesGebäudesentstehendenEmissionenaufdenZeitpunktNullverlegtundimRahmen einerWirkungsabschätzungübereinennormiertenZeithorizontvon100Jahrenbilanziertwerden[9].DamitwerdenEmissionen,dieerstinspäterenPhasendesLebenszyklusauftreten,mitderselbenGewichtungberücksichtigt

Bild3 ÜbersichtderbiogenenundfossilenEmissionenvon1m3 Holzwerkstoffmenge(gemäßrepräsentativerÖkobilanzdatensätzedes Thünen-InstitutsfürHolzforschung)

Overviewofbiogenicandfossilemissionsper1m3 ofwood-based material(basedonrepresentativeLCAdataprovidedbytheThünen InstituteofWoodResearch)

wiesolche,dieunmittelbarinderGegenwartfreigesetzt werden.DiekomplexenzeitlichenInterdependenzenvon Kohlenstoffbindungund-speicherungentlangderforstundholzwirtschaftlichenWertschöpfungskettekönnen durchderartigezeitlichdimensionsloseProduktökobilanzennichtadäquatabgebildetwerden[5].Vielmehr resultiertdarauseinebilanziellalsNullsummenspielinterpretierteUmverlagerungvonKohlenstoffmassen–vom KohlenstoffpoolimWaldindiegebauteStruktur–biszur erneutenFreisetzungamEndederNutzungsdauer[10]. DiewährendderProduktlebensdauerrealisierteKohlenstoffspeicherungbleibtinihrerzeitlichenDimension, insbesondereimVerhältniszurUmtriebszeitderBäume, indenenderKohlenstoffüberJahrzehnteakkumuliert wurde,ohneRelevanzfürdieBewertung.Sowohlder

Bild5 HolzinhärenteCO2 -Produktsystemein-und-ausgänge(„biogene Kohlenstoffflüsse“)vonje1m3 HolzproduktaufBasisvon Ökobilanz-BasisdatenfürBauprodukteausHolz[8] Wood-inherentCO2 productsysteminputsandoutputs(‘biogeniccarbon flows’)per1m3 ofwoodproduct,basedonlifecycleassessmentbaseline dataforwood-basedconstructionproducts[8]

AspektdesBiomassewachstumsalsauchdieSpeicherdauerdesKohlenstoffsinHolzproduktenwerdeninder statischenBilanzierungausgeblendet[11].Aufgrundder postuliertenKohlenstoffneutralitätistesdahernichtmöglich,potenzielleklimawirksameEffekteeinesbiogenen KohlenstoffspeichersaufderEbeneeinzelner,stofflich genutzterHolzproduktedifferenziertdarzustellen[5].

Bild4 Bilanzierungdernegativenundpositivenbiogenenundpositivenfossilen Emissionenvon1m3 BrettschichtholzüberdenLebenszyklusA1–A3,C3 Accountingofnegativeandpositivebiogenicemissionsandpositivefossil emissionsfor1m3 ofgluedlaminatedtimberoveritslifecycleA1–A3,C3

DiegemäßEN16485[4]bilanzierteKohlenstoffneutralitätbiogenerEmissionenüberdenProduktlebenszyklus wirddurchdenGrundsatzdernachhaltigenForstwirtschaftlegitimiert,welcherdielangfristigeAufrechterhaltungderProduktionsfunktiondesWaldessicherstellt. DieBetrachtungerfolgtdabeinichtaufEbeneeinzelnerBestände,sondernaufderGesamtebenedesWaldes. Unterstelltwird,dassderKohlenstoffvorratimnachhaltig bewirtschaftetenWaldinsgesamtkonstantbleibtodersich sogarerhöht.EinelokaldurchHolzeinschlagverursachte AbnahmedesKohlenstoffpoolswirddemnachdurcheine ZunahmeinanderenTeilendesWaldesausgeglichen. DieEinhaltungforstwirtschaftlicherNachhaltigkeitsstandardswirddurchZertifizierungssystemeabgesichert.In DeutschlandbestehendreirelevanteSysteme:Nebenden strengerenRichtlinienvonNaturlandunddemForest StewardshipCouncil(FSC)existiertdasZertifikatdes ProgrammefortheEndorsementofForestCertification (PEFC),dasvomNaturschutzbundDeutschland(NABU) alsvergleichsweisewenigeranspruchsvolleingestuftwird [12].

Bild6 Links:biogeneundfossileEmissionenimZusammenhangmiteinemKubikmeterHolzwerkstoff(Brettsperrholz)überdieLebensdauerdesProdukts,idealisierte DarstellungderKohlenstoffbindungwährendderUmtriebszeitdesBaumssowieWiederbindungdurchNachwachsennachderErntedesHolzprodukts;rechts: unzureichenderAusgleichderbeiderEntsorgungdesProduktsfreigesetztenEmissionenbeikürzererSpeicherdaueralsdieUmtriebszeitaufgrundbegrenzter KohlenstoffbindungnachwachsenderBäume

Left:biogenicandfossilemissionsassociatedwithonecubicmetreofwood-basedmaterial(cross-laminatedtimber)overtheservicelife,idealised representationofcarbonsequestrationduringthetreerotationperiodandreplenishmentthroughregrowthafterharvest;right:incompleteoffsettingofemissions releasedatendoflifewhenstoragedurationisshorterthantherotationperiodduetolimitedcarbonuptakeofregrowingtrees

ImRahmenderBilanzierungsregelnwirdalsounterstellt,dassdieKohlenstoffbindungbereitsvorderErnte erfolgtundanschließendmitderNutzungindenHolzproduktespeicherüberführtwird.DieNachhaltigkeit vonHolzproduktenwirddamitimWesentlichenüber dasMengenverhältniszwischengeernteterundnachwachsenderHolzmengedefiniert[13].Alternativlässt sichjedocheinBewertungsansatzformulieren,derden FokusvonvergangenenBindungsprozessenaufzukünftigeKohlenstoffsenkendurchdas„Nachwachsen“von Biomasseverschiebt.Dabeiwirddavonausgegangen, dassdieKohlenstoffflüsseausfrüherenSpeicherungen bereitsrealisiertundihreklimawirksamenEffekteeingetretensind.ImMittelpunktstehenfolglichderNachweis zukünftigerBindungsleistungensowiedieVermeidung vorzeitigerEmissionendurcheinefrühzeitigeAuflösung desKohlenstoffspeichers.InsbesondereindiesemZusammenhangerweisensichsowohldieUmtriebszeitder PflanzealsauchdieSpeicherdauerdesProduktsalszentraleBewertungsparameter.DiePrinzipdarstellungaus Bild6verdeutlichtdiesexemplarischanhandderbiogenenundfossilenEmissionenimZusammenhangmit einemKubikmeterBrettschichtholzüberdessenLebensdauer.DieKohlenstoffbindungwährendderUmtriebszeit desBaums(vereinfacht:80Jahre)wirddabeiidealisiertdargestelltunderfolgtnachderErntedurchdas WachstumneuerBäume.LiegtdieSpeicherdauerdes ProduktsjedochunterhalbderUmtriebszeit,sokönnen diebeiderEntsorgungfreigesetztenEmissionennicht vollständigdurchdieKohlenstoffaufnahmedernachwachsendenBeständekompensiertwerden.Diesführtzu einerBilanzlücke(„CarbonGap“),diedaraufhinweist, dasseinenachhaltigeNutzungvonHolznichtgegebenist,

wenndiestofflicheVerwertungschnellererfolgt,alsder Waldnachwachsenkann.EinsolcherBewertungsansatz führtinsbesonderebeischnellnachwachsendenRohstoffenwieStroh,HanfoderFlachs,derenSpeicherdauer einVielfachesdesPflanzenwachstumsbeträgt,zueiner deutlicherenEntlastungswirkung[14].Dementsprechend weisenDämmstoffeausnachwachsendenMaterialienmit kurzerUmtriebszeitundgleichzeitiglangerSpeicherdauerindieserBetrachtungsweiseeinbesondershohes Senkenpotenzialauf[11].

NebenderinderPraxisetabliertenstatischenBilanzierungwerdeninderwissenschaftlichenDiskussionauch sogenanntedynamischeLebenszyklusanalysen(„DynamicLCA“)betrachtet,welchedenZeitpunktderEmissionenexplizitberücksichtigen.DabeiwirddieWirkung vonTreibhausgasemissionenentlangeinesdefinierten Zeithorizontshinwegbewertet.Diesimpliziertjedoch zugleich,dassStrahlungsantriebseffekte,diejenseitsdiesesBetrachtungszeitraumsauftreten,unberücksichtigt bleibenunddassEmissionen,dieerstspäterinnerhalbdesgewähltenZeithorizontsanfallen,miteinem geringerenberechnetenTreibhausgaseffektindieBilanz eingehen.Levasseuretal.[15]führtenhierfüreinVerfahrenein,daszeitabhängigeCharakterisierungsfaktorenfür dieBilanzierungvonEmissioneninLebenszyklusanalysennutzt.DaraufaufbauendentwickeltenCherubinietal. [16]spezifischeCharakterisierungsfaktorenfürbiogenes CO2 unterBerücksichtigungderUmtriebszeitenvonBiomasse.Guestetal.[17]erweitertendiesenAnsatz,indem siedieKohlenstoffspeicherunginHolzproduktenexplizit einbezogen.Wird–wieimobenbeschriebenenSzenario–dieCO2 -BindungerstnachderErntedurchdas

Bild7

ImpulsantwortenzumAbbauvonbiogenenCO2 -Emissioneninder AtmosphäreinAbhängigkeitvonSpeicherdauerundUmtriebszeit[17] ImpulseresponsesofbiogenicCO2 emissiondecayintheatmosphereas afunctionofstoragedurationandrotationperiod[17]

NachwachsenvonBiomasseberücksichtigt,ermöglicht diedynamischeBilanzierungeinedifferenziertereErfassungderzeitabhängigenCO2 -Aufnahme.Währendder KohlenstoffinBauteilenderAtmosphäreentzogenbleibt, wirdgleichzeitigdiezusätzlicheReduktiondesatmosphärischenCO2 durchdasWachstumnachfolgenderBäume währendderNutzungsphaseinRechnunggestellt(Bild7). FürdiepraktischeAnwendungsindjedochAnnahmen zurGebäudelebensdauer,zurweiterenMaterialverwertungundzuspezifischenBaumartenerforderlich,was miterheblichenUnsicherheitenindenErgebnisseneinhergeht[7].InzwischenliegteineVielzahlvonStudien zurdynamischenBilanzierungvonHolzwerkstoffenvor [13,14,18].Gleichwohlistnichtdavonauszugehen,dass sichdieserAnsatzinderPraxisetablierenwird.Solange HolzausnachhaltigbewirtschaftetenWäldernstammt, bestehtausmethodischerSichtkeinzwingenderBedarf füreinedynamischeAnalyse,auchaufgrundderoben genanntenmethodischenUnsicherheiteninBezugauf dengewähltenBetrachtungszeitraum.DieDiskussionver-

deutlichtjedoch,dassfüreinetatsächlichnachhaltige HolznutzungdieSpeicherdauerderProduktediejeweiligeUmtriebszeitübersteigensollte,umdasNachwachsen desRohstoffssicherzustellen.

4Der(temporäre)Kohlenstoffspeicherin Holzgebäuden

ZuletztstelltsichdieFrage,welcherpositiveEffekt durchdieKohlenstoffspeicherunginGebäudenentsteht. GrundsätzlichhandeltessichbeiderKohlenstoffspeicherunginGebäudenzunächstumeinenTransfervomKohlenstoffpoolderBiomasseimWaldindenKohlenstoffpoolderHolzprodukte.ImUnterschiedzurdynamischen KohlenstoffsenkedesWaldökosystems,inderCO2 aktiv durchPhotosynthesegebundenwird,fungierenHolzprodukteausschließlichalspassiveSpeicher[19].Derinitiale AufbaueinesKohlenstoffspeichersbeiderErrichtung einesGebäudesentfaltetdaherkeineunmittelbarepositiveWirkungaufdenTreibhauseffekt;imungünstigsten FallkannerkurzfristigsogardurchdieEntnahmevon HolzzueinerVerringerungderSenkenleistungdesWaldesführen.EinpositiverKlimaeffektentstehterstdann, wenndergespeicherteKohlenstoffübereinenlängeren ZeitraumerhaltenbleibtunddadurchdieReemission–beispielsweiseinfolgevonZersetzungoderthermischer Verwertung–hinausgezögertoderverhindertwird.Damit stelltsichauchdieFragenachderDauerhaftigkeitder Speicherung.EinepermanenteSpeicherungimGebäudebereichistausheutigerSichtjedochnichtrealistisch.Eine SpeicherungübertypischeGebäudelebensdauernvon50 bis100Jahrenbleibtstetstemporär[20].

AufderEbeneeinzelnerGebäudeergibtsich–unter BerücksichtigungsowohlderErrichtungs-alsauchder Rückbauphase–eineNullsummenbilanzhinsichtlichder BindungvonbiogenemCO2 .BetrachtetmanhingegendeneinenGebäudebestand(„Gebäudepark“),so nimmtderGesamtspeichereffektzu,solangemehrHolz inneuenGebäudenverbautwird,alsdurchRückbauundthermischeVerwertungwiederfreigesetztwird [1,18].EinkontinuierlicherNettozuwachsanHolzgebäudenführtsomitlangfristigzueinerErhöhungdes biogenen,„urbanen“Kohlenstoffspeichers.DietemporäreNatureinzelnerSpeicheristindiesemZusammenhangunerheblich,solangeVerlustedurchRückbau–analogzurnatürlichenDynamikeinesWaldes,indem einzelneBäumealternundabsterben–durchNeubautenkompensiertwerden[7].Damitgilt:Einpositiver NettoeffektfürdasKlimaresultiertnichtausdemeinmaligenAufbau,sondernausschließlichausdemErhaltund derkontinuierlichenAusweitungdesKohlenstoffspeichers(Bild8).GleichwohlbleibtdieFragenachder tatsächlichenKlimawirkungunsicher,daderzukünftige UmgangmitrückgebautemHolz–etwastofflicheWiederverwendung,energetischeNutzungodertechnologische Sequestrierung–nichtzuverlässigprognostiziertwerdenkann.Matthewsetal.[21]modelliertenverschiedene SzenarienzurBewertungdertemporärenSpeicherung biogenenKohlenstoffs.IhreErgebnissezeigen,dasseine solcheSpeicherungaufGebäudeparkebenedenglobalen

Bild8 VerknüpfungvonKohlenstoffaufbauimBaumbestand(überdrei Rotationsperioden),KohlenstoffspeicherungimGebäudeundder AuswirkungaufdenKohlenstoffspeicheraufGebäudeparkebenebei konstanterSenkenwirkungdurchdenBaumbestand Linkingcarbonaccumulationinforeststands(overthreerotationperiods), carbonstorageinbuildings,andtheresultingimpactoncarbonstocksat thebuildingstocklevelwithaconstantsinkeffectoftheforeststands

TemperaturanstiegzwarumeinigeJahreverzögernkann, derMinderungsbeitragjedochverschwindet,sobalddas gespeicherteCO2 wiederfreigesetztwird.Dahernähern sichdieglobalenTemperaturverläufemitundohnetemporäreSpeicherungbeiausreichendlangenZeiträumen an.DietemporäreSpeicherungbiogenenKohlenstoffs bewirktsomitprimäreinezeitlicheVerschiebungvon Emissionen.DiesschafftjedochHandlungsspielräume, insbesondereumtechnologischeAnsätzezurAbtrennungundpermanentenSequestrierung–etwadurch Pyrolyse–weiterzuentwickelnundzurMarktreifezu bringen[7].ZusätzlichkanndieAuflösungdesKohlen-

stoffspeichersdurchStrategienderKaskadennutzungund Kreislaufwirtschaftweiterhinausgezögertwerden.

UmnebenderzeitlichenVerzögerungderReemission auchdenAufbaueinesurbanenKohlenstoffspeichers kausalmiteinerdauerhaftenReduktiondesTreibhauseffektsverknüpfenzukönnen,müsstederverstärkte EinsatzvonHolzimBauwesentatsächlichzueiner ErhöhungderWaldproduktivitätunddamitzueiner SteigerungderSenkenleistungderWälderführen.Dies hängtmaßgeblichvondenzukünftigenEntwicklungspotenzialenderdeutschenWälderab.DieWirkungeiner intensivenHolznutzungsowieeinesurbanenKohlenstoffspeichersdarfdahernichtisoliertvonderSenkenfunktionderWälderbetrachtetwerden.EineAusweitung derHolznutzungmussimmerimKontextdesErhalts bzw.AusbausderforstlichenSenkenfunktionerfolgen. DieselässtsichetwadurchdieAufforstungdegradierter AgrarflächenoderdieVerjüngungüberalterterBestände steigern.DarüberhinauswirdeinTeildesdurchZersetzungsprozessefreigesetztenKohlenstoffsalsorganischer KohlenstoffimWaldbodengespeichert[19].TreibhausgasemissionenimZusammenhangmitLandnutzung,LandnutzungsänderungenundForstwirtschaftwerdenimRahmendernationalenTreibhausgasberichterstattungder Quellgruppe„LULUCF“(LandUse,LandUseChange, Forestry)zugeordnet.DerKohlenstoffvorratinderHolzbiomasseistunmittelbarmitdemKohlenstoffspeicherin Holzproduktenverknüpft:WährenddieHolzernteden KohlenstoffpooldesWaldesreduziert,wirdzugleichder Produktespeicheraufgefüllt.AusSichtdesWaldesstellt dieHolzernteeineEmissiondar,diejedochdurchdie temporäreSpeicherungimProduktpoolzeitlichverzögert wird.ErfolgtübereinendefiniertenZeitraumhinwegeine NettozunahmedesbetrachtetenKohlenstoffspeichers,so wirddieserbilanziellalsSenkeausgewiesen.DieBundeswaldinventur2024[22]zeigtjedocheinegegenläufige Entwicklung:Zwischen2017und2022istderKohlenstoffvorratinderlebendenBiomassedeutscherWälder um41,5Mio.Tonnen( 3%)zurückgegangen.Dieser VerlustübersteigtdieimgleichenZeitraumverzeichnete ZunahmedesKohlenstoffsimTotholz(+11,3Mio.Tonnen)deutlich.BesonderskritischistdieSituationbei derFichte,derenstofflicheNutzungintensiverfolgt:Hier überstiegenHolznutzungundnatürlichesAbsterbenden

Bild10 AuswirkungeneinererhöhtenHolzbauquoteaufHolzproduktespeicher, WaldsenkesowiealsSubstitutionspotenzialfürdenZeitraum2015–2030 [5]

Impactsofanincreasedtimberconstructionshareonthewoodproduct carbonstock,theforestcarbonsink,andsubstitutionpotentialforthe period2015–2030[5]

Zuwachsum63%[22].AuchdieWaldbödenkonntendiesenRückgangnichtkompensieren,sodassderWaldim Zeitraum2017–2022nettozueinerCO2 -Quellewurde (Bild9).

Wirdeinkonventionellhergestelltes,nichtbiogenesMaterialdurcheinHolzproduktersetzt,resultiertdaraushäufig eineVerringerungdesfossilenTreibhausgaspotenzials oderdesPrimärenergieaufwands(Substitutionseffekt). Hafneretal.[24,25]ermitteltenbeispielsweisefürneu errichteteMehrfamilienhäuserinHolzbauweiseSubstitutionspotenzialezwischen9%und48%imVergleich zukonventionellenMassivbauten.Darausergibtsichein realerMinderungseffekt,dermiteinerhöherenHolzbauquoteeinhergeht.Wiein[5]gezeigt,entstehtdurch denverstärktenEinsatzvonHolzproduktenimBauwesenzudemeinzusätzlicherbiogenerKohlenstoffspeicher. AllerdingsreduziertdererhöhteBedarfanHolzbauproduktensowieanStamm-undIndustrieholzzugleichden KohlenstoffvorratimWald.DadurchkannderVorteildes urbanenKohlenstoffspeichersdurcheineVerringerung derforstlichenSenkenleistungteilweiseodervollständig kompensiertwerden.InderSzenarienstudie[5]übersteigtderVerlustderSenkenwirkungdenZugewinn anbiogenemKohlenstoffspeicherdurcheinegesteigerte HolzbauquoteinDeutschlanddeutlich(Bild10).Was

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bleibt,istdieSubstitutionswirkunggegenüberkonventionellenBauweisen,solangeHolz-undHolzwerkstoffe geringerefossileTreibhausgasemissionenalsfunktional äquivalenteBeton-undMauerwerkbauteileaufweisen. ZugleichverdeutlichendieaktuellenErgebnissederBundeswaldinventur,dassdielangfristigeEntwicklungder SenkenfunktionvonWäldernnurschwerprognostizierbar ist.

5Schlussfolgerungen

DasZieldiesesArtikelsbestehtdarin,denaktuellenwissenschaftlichenKenntnisstandzubiogenenEmissionen imHolzbau–insbesonderebasierendaufForschungsarbeitenausderSchweiz[1,7,10,14,18,20]–fürdie PraxisaufzubereitenunddarausEmpfehlungenfürden UmgangmitdembiogenenTreibhauspotenzialbzw.dem KohlenstoffspeicheralsOptimierungskriteriuminder Gebäudeplanungabzuleiten.Insgesamtistfestzuhalten, dassdiezeitlichbefristeteZwischenspeicherungvon biogenemKohlenstoffinGebäudenprimäreineUmverlagerungvonKohlenstoffmassendarstellt[18],deren RelevanzimHinblickaufdieErreichungderKlimazielesowiedenstarkbegrenztenHandlungszeitraumbis 2050kritischhinterfragtwerdensollte.Holzprodukten kann–nebenihrem(fossilen)Substitutionspotenzial –keineeigenständigeklimaminderndeWirkungallein durchdenKohlenstoffspeicherzugeschriebenwerden. FürdieGebäudeplanungbedeutetdies,dassimRahmen vonÖkobilanzendasbiogeneTreibhauspotenzialsowie derKohlenstoffspeichernichtalsOptimierungskriteriumherangezogenwerdensollten.Konsequenterweise sindauchimHolzbau–entgegeneinerMaximierung desKohlenstoffspeichers–materialsparendeundressourceneffizienteKonstruktionsweisenzubevorzugen, ummöglichstvieleGebäudeausdemzurVerfügung stehendenHolzaufkommenzugenerierenundeinemöglichsthoheSubstitutionsleistunganzustreben.Darüber hinaussolltebeiderBilanzierungfossilerundbiogenerEmissionenaufeineZusammenrechnungverzichtet werden,dafossileEmissionennichtdurchbiogene Emissionenkompensiertwerdenkönnen[26].VordiesemHintergrundgewinnenStrategiendereffizienteren Holznutzung,insbesondereKaskadennutzungundmehrfacheWiederverwendung,zunehmendanBedeutung, dasiegleichzeitigeinvorzeitigesAuflösendesbiogenen KohlenstoffspeichersinHolzproduktenverhindern.

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Bautechnik103(2026),SonderheftHolzbau,Ausgabe1

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Autor:innen

DanielDieren,M.Sc.(Korrespondenzautor:in) daniel.dieren@tu-braunschweig.de TechnischeUniversitätBraunschweig InstitutfürBaukonstruktionundHolzbau(IBHolz) Schleinitzstraße21a 38106Braunschweig

Prof.Dr.-IngMikeSieder m.sieder@tu-braunschweig.de TechnischeUniversitätBraunschweig InstitutfürBaukonstruktionundHolzbau(IBHolz) Schleinitzstraße21a 38106Braunschweig

ZitierenSiediesenBeitrag

Dieren,D.;Sieder,M.(2026) RessourceneffizientesBauenmitHolzund Holzwerkstoffen–Teil1:BiogeneEmissionenimHolzbauausder Ingenieursperspektive.Bautechnik103,SonderheftHolzbau,Ausgabe1, S.56–64. https://doi.org/10.1002/bate.70093

RessourceneffizientesBauenmitHolzund Holzwerkstoffen–Teil2

THG-optimiertesundmaterialgerechtesEntwerfenundBemessenimHolzbau

DasZieldes„klimaoptimierten“Bauensbestehtdarin,fossileTreibhausgasemissionenzureduzierenundRessourcen durcheineneffizientenMaterialeinsatzbeiderErrichtung vonGebäudenausHolzbauteilenzuschonen.ImHolzbau stehtIngenieur:inneneinebreiteundkomplexeAuswahlan Werkstoffen,BauteilenundBauweisenzurVerfügung,die–inKombinationmitAusbaustoffen–zuvielfältigen,jedoch gleichwertigenLösungenführenkann.Nachdemimersten TeilderBeitragsreihedierelevantenAspektederaktuellen DiskussionumbiogeneEmissionenunddieRollederKohlenstoffspeicherungimHolzbauausderPerspektivedes HolzbauingenieurwesenszusammengefasstundEmpfehlungenfürdieBilanzierungabgeleitetwurden,werdenim vorliegendenzweitenTeilMaßnahmenfürden„klimaoptimierten“EntwurfunddieBemessungvonTragwerkenaus HolzaufderBasisdesneuenEurocode5vorgestellt.

Stichworte Holzbau;Ressourceneffizienz;Holzwerkstoffe;Eurocode5; Lebenszyklusanalyse

1Rückblick

WieimerstenTeilderBeitragsseriedargelegt,wird empfohlen,beimEntwurfvonGebäudenausHolzdas imRahmenvonÖkobilanzenermitteltebiogeneTreibhauspotenzial(GWPBiogen inkgCO2 e)sowiedenbiogenenKohlenstoffgehalt(„carboncontentinkgC“)nicht alsOptimierungskriteriumheranzuziehen,sondernlediglichinformativzudokumentieren.DieBewertungund derVergleichfunktionaläquivalenterHolzbauteileim SinneeinertreibhausgasoptimiertenKonstruktionerfolgendaherausschließlichaufBasisdesfossilenTreibhauspotenzials(GWPFossil inkgCO2 e)sowiegegebenenfalls weitererIndikatorenwiedemPrimärenergieeinsatz.Als KonsequenzsindauchimHolzbau–entgegeneinerMaximierungdesKohlenstoffspeichers–materialsparendeund effizienteKonstruktionenzubevorzugen.MitdenverfügbarenRohstoffressourcensollteeinemöglichsthohe Substitutionsleistungerzieltwerden.Diesgiltinsbesonderedann,wennmaterialeffizienteHolzleichtbauweisen gegenüberfunktionaläquivalentenMassivholzkonstruktionensowohleinengeringerenHolzbedarfalsauchniedrigerefossileTreibhausgasemissionenaufweisen.Viele material-undbauweisenübergreifendeEffizienz-und Suffizienzprinzipien–wieetwaeineinfacherLastabtrag,angemesseneSpannweitenundLastansätze–sind bereitsallgemeinbekannt.DervorliegendeBeitraggeht

Resource-efficientconstructionwithtimberandwood-based materials–Part2:GHG-optimisedandmaterial-appropriate designanddimensioningintimberconstruction

Theobjectiveof‘climate-optimised’constructionistoreduce fossilgreenhousegasemissionsandconserveresourcesby ensuringefficientmaterialuseintheerectionofbuildings basedontimbercomponents.Intimberconstruction,engineersareconfrontedwithabroadandcomplexspectrumof materials,components,andconstructionsystemswhich–whencombinedwithfinishingmaterials–canyielddiverse yetequivalentsolutions.Thefirstpartofthisarticleseries summarisedthekeyaspectsofthecurrentdebatefromthe perspectiveoftimberengineeringandprovidedrecommendationsforaddressingbiogenicemissionsaswellasthe roleofcarbonsequestrationinbuildingdesign.Building uponthis,thepresentsecondpartintroducesmeasuresfor the‘climate-optimised’designandstructuralassessmentof timberstructuresaccordingtothenewEurocode5.

Keywords timberconstruction;resourceefficiency;wood-basedmaterials; Eurocode5;lifecycleassessment

dahergezieltaufBesonderheitenundMaßnahmenim UmgangmitHolzbauteilenein,dievonPlaner:innen, Ingenieur:innenundTragwerksplaner:innenumgesetzt werdenkönnen.BetrachtetwerdenAspektevonder WerkstoffauswahlüberdieTragwerksdimensionierungbis hinzumBauteilentwurf.

2THG-optimierteWerkstoffauswahl

DieAuswahlvonBaustoffenundMaterialgütenerfolgt inAbhängigkeitvondenerforderlichenmechanischen Eigenschaften,insbesondereFestigkeitundSteifigkeit, sowieteilweisezurErfüllungbauphysikalischerAnforderungen.ZugelasseneHolzprodukteunterscheidensich jenachHerstellungsverfahren,AnteilanZusatzstoffenundSekundärmaterialienhinsichtlichihresfossilen undbiogenenTreibhauspotenzials.AufdieseUnterschiedewurdeimvorangegangenenBeitragbereits eingegangen.

JenachNachweissituationbzw.mechanischerZielgröße könnendurchdieWahlvonBauproduktenmiteinem günstigenVerhältnisvonFestigkeitundSteifigkeitzum TreibhauspotenzialrelevanteEinsparungenerzieltwerden.Tab.1zeigtaufBasiseinerQuerschnittsdimensionierungmitvariablerBreite,welcherWerkstoffin

D.Dieren,M.Sieder,M.Müller:RessourceneffizientesBauenmitHolzundHolzwerkstoffen-Teil2

Tab.1 BewertungunterschiedlicherFestigkeitsklassenundHolzwerkstoffehinsichtlichMaterialverbrauchundfossilemTHG-Potenzial(A–C)[in%relativzu C24KVH]

Evaluationofdifferentstrengthclassesandwood-basedmaterialswithrespecttomaterialconsumptionandfossilGHGpotential(A–C)[in%relativeto C24KVH]

Biegung

verbrauch

Poten

verbrauch

Zug II

Druck II

Poten

verbrauch

verbrauch

Schub

Poten al

AbhängigkeitvondermechanischenZielgrößesowohl hinsichtlichMaterialverbrauchalsauchhinsichtlichfossilemTreibhauspotenzialdiegünstigstenErgebnisseliefert. DieAuswertungerfolgtjeweilsimVergleichzueinem handelsüblichenVollholzquerschnittderFestigkeitsklasse C24.Dabeiistzuberücksichtigen,dasssichdieErmittlung derBemessungsfestigkeitenzwischendenHolzwerkstoffenunterscheidet.NebenTeilsicherheitsbeiwertengehen auchmodifizierendeFaktorenein,diederunterschiedlichenHomogenitätderWerkstoffeRechnungtragen.So werdenimkünftigenEurocode5[1]dieTeilsicherheitsbeiwertefürBrettschichtholz(GL)undFurnierschichtholz(LVL)vonderzeit1,3(entsprichtVollholz)auf1,25 (GL)bzw.1,2(LVL)reduziert,waseinerzusätzlichen Effizienzsteigerungvonrund4%bzw.8%gegenüber demaktuellenStandentspricht.ÜberÄnderungsfaktoren ki ,diefürverschiedeneHolzwerkstoffeunterschiedlich definiertsind,werdencharakteristischeFestigkeitenje nachAnwendungsfallweitererhöhtoderreduziert.BeispielsweiseberücksichtigtderFaktor kh denEinflussder Bauteilgröße–einAspekt,derinderPraxishäufigvernachlässigtwurde,obwohlhierdurchEffizienzgewinne vonbiszu10%möglichsind(Bild1).

AusTab.1gehthervor,dassHolzwerkstoffemithöheremBearbeitungsgradimVergleichzuVollholzbzw. KonstruktionsvollholzzwarkleinereQuerschnittsdimensionenermöglichen,inderRegeljedochmiteinem höherenfossilenTreibhauspotenzialverbundensind–trotzdesgeringerenMaterialeinsatzes.ZudemschränkendefinierteVorzugsquerschnittedievollständigeAusschöpfungdermechanischenLeistungsfähigkeitein.Eine höhereFestigkeitsklassebzw.MaterialgüteresultiertprimärauseinerstrengerenSortierungdesAusgangsmaterials,sodassWerkstoffehöhererFestigkeitsklassenbei gleichemRohstoffstetsvorteilhafterabschneiden.Ein besonderesPotenzialbietenLaubhölzermithohenSortierklassen,diejedochaktuellnochnichtflächendeckend verfügbarsind.UrsachehierfüristunteranderemdiebislangkonservativeFestlegungderSortierklassenaufgrund fehlenderDatengrundlagen.KünftigistmiteinerEinstufungvonLaubholzbauteileninhöhereFestigkeitsklassen zurechnen,waszueinerverbessertenMaterialausbeute beiträgt.ImZugedesklimawandelbedingtenWaldumbauswirddieszudemeinerverstärktenstofflichenNutzungvonLaubhölzernalsSubstitutfürNadelhölzer zugutekommen.

EinflussderBeiwerte kh ,kv undderunterschiedlichenTeilsicherheitsbeiwerteaufdieBiege-undSchubfestigkeit Influenceofthefactors kh ,kv andthevariouspartialsafetyfactorsonbendingandshearstrength

3MaterialeffizienteTragwerksbemessung:Stabilität undGebrauchstauglichkeit

EinfachgerechtkonzipiertesTragwerkundeinenormgerechte,optimierteBemessungführenzueinemgeringeren MaterialeinsatzundreduziertenTreibhausgasemissionen. ImRahmenderBemessungsnormEurocode5wirdzwischenAnforderungen(zwingendeinzuhalten),Empfehlungen(dringendempfohlen,alternativeAnsätzetechnischbegründbar),Zulässigkeiten(zulässiginnerhalbdes Eurocodes)sowieBemessungsoptionenunterschieden. DiesesVorgehenentsprichtdemausanderenEurocodesbekanntenPrinzipmehrstufigerNachweisebenenmit unterschiedlicherKomplexitätundGenauigkeit.VereinfachteNachweisführungenverbessernzwardieAnwendbarkeit,könnenjedochzukonservativenErgebnissen führen,dieletztlichgrößereBauteildimensionennachsich ziehen.InderzweitenGenerationdesEurocode5werdeninsbesondereRegelungenzuStabilitätsnachweisen, GebrauchstauglichkeitundBrandschutzhervorgehoben, beidenenPlaner:innendurchdieWahldesBemessungsverfahrensdirektenEinflussaufdieDimensionierung unddieGenauigkeitderBerechnungsergebnissenehmen können.

DerStabilitätsnachweisimperfektionsempfindlicher, schlankerBauteile,dieaufDruck,Biegungodereine KombinationbeiderBeanspruchungenausgelegtsind, kanndabeiaufzweiWegenerfolgen:

–explizit:durchBerechnunggeometrischnichtlinearer MomentenachderTheorieII.OrdnungunterBerücksichtigungstrukturellerImperfektionen –implizit:durchdieBerücksichtigungimperfekter DruckstäbeundgeometrischnichtlinearerMomente mittelsderFaktorenkc(wirktaufDruckspannungen) und/oderkm(wirktaufBiegespannungenumdie Hauptachse).

BeitypischenSchlankheitenkanndieVerwendung des kc /km -Verfahrens,allgemeinalsErsatzstabverfahren

Bild2

VergleichderErgebnissezwischenErsatzstabverfahrenundTheorie II.OrdnunghinsichtlichdermaximalenNormalkraftbeanspruchungeiner exemplarischenStützeGL28hundb × h = 16cm × 48cmbeivariabler Länge,jeweilsumdiestarke(Y-Y)undschwacheAchse(Z-Z)(inkl. Kriechen)

Comparisonofresultsbetweenthe kv /km methodandsecond-order theoryregardingthemaximumaxialloadonanexamplecolumnGL28h andb × h = 16cm × 48cmofvaryinglength,forbothstrong(Y-Y)and weakaxes(Z-Z)directions(includingcreep)

bezeichnet,zugrößerenerforderlichenQuerschnittsdimensionenführen.DieBerechnungnachTheorie II.OrdnungstelltdiemechanischkorrekteLösungdes nichtlinearenProblemsdar.EineBerücksichtigungdes nichtlinearenVerhaltensinFormeinerkubischenBemessungsgleichungkannjedochnichtaufpraxistaugliche Weisegelöstwerden.FüreinewirtschaftlicheBemessungvonstabilitätsgefährdetenTrägernisteineBerechnungnachTheorieII.OrdnungmitImperfektionsannahmengegenüberdem kc /km -Verfahrenzubevorzugen.InBild2wirdeineVergleichsrechnunganhand einestypischenStützenquerschnittsgezeigt.Mitdem NachweisnachTheorieII.Ordnungbestehtebenfallsdie

Bild3 HolzwerkstoffverbrauchundfossilesTreibhauspotenzialvondreitypischenDeckensystemenaufBasiseinerAuslegungauf8Hz Wood-basedmaterialconsumptionandfossilgreenhousegaspotentialofthreetypicalfloorsystemsdesignedforan8Hzbasis

Möglichkeit,zwischeneinzelnenzuversagendenDruckstäben(Ansatz:E-Modul E0,05 )undgemeinsamenzu versagendenDruckstäben(Ansatz:E-Modul Emean )zu unterscheiden.AuchdieBetrachtungvonAussteifungssystemensolltenachMöglichkeitanhanddreidimensionalerModellesowienachTheorieII.Ordnungerfolgen, dasichsodieAuswirkungenderVerformungvonBauteilenaufanderePrimärbauteile,dieüberSekundärbauteilemiteinandergekoppeltsind,präzisernachvollziehen lassen.

DerGrenzzustandderGebrauchstauglichkeitbietetdie Möglichkeit,durcheinegezielteReduzierungderAnforderungenandieGebrauchstauglichkeitMaterialeinzusparen.DieFestlegungvonVerformungsgrenzwerten unddesAnforderungsniveausfürDeckenschwingungen („FloorPerformanceLevels“)istdaherbereitsinder EntwurfsplanungsorgfältigzuprüfenundmitallenbeteiligtenPlanendensowiedenBauherr:innenabzustimmen. ImEurocode5selbstwerdenkeinespezifischenGrenzwertefürvertikaleVerformungendefiniert;stattdessen verweisteraufdieinEN1990:2023[2]enthaltenen indikativformuliertenVerformungsgrenzwerte.AlspraxisorientierteOrientierungshilfefürdieVereinbarung geeigneterGrenzwerteaufBasisbewährterKonstruktionenkannzudemdasInformationsblatt„QualitätsklassenfürzulässigeVerformungenimHolzbau(Holzbau Deutschland)“[3]herangezogenwerden.ImneuenEurocode5wirddermehrteiligeSchwingungsnachweisweiter untergliedertundinacht„FloorPerformanceLevels“ differenziert.FürdasBeschleunigungskriteriumerfolgt hierbeieineAbstufungzwischen0,02m/s2 und0,08m/s2 inSchrittenvon0,02m/s2 .DieBeschleunigungiststets imZusammenhangmitderzuerwartendenGrenzfrequenzderDeckesowiedemSteifigkeitskriteriumzu beurteilen.Sokannz.B.diehöchsteAnforderungsstufe

(„PremiumChoice“)imGeschosswohnbaunurerreicht werden,wennmindestensdiePerformanceLevelsI–III eingehaltenwerden.FürdiePraxiswärenhierzusätzlicheHinweisewünschenswert,dieUnterschiedezwischen deneinzelnenStufenimHinblickaufdieNutzerbehaglichkeitklarerherausstellenunddamitÜberdimensionierungenausUnsicherheitvermeidenhelfen.Darüber hinausempfiehltdieNorm(„should“),dassbeimehrgeschossigenWohngebäudenindenStufenIundIIstets eineGrenzfrequenzvonmindestens8Hzeinzuhaltenist. DiesstellteineVerschärfunggegenüberderaktuellen Normdar,indereineUnterschreitungderGrenzfrequenznochdurcheineErhöhungderBauteilmasse (EinhaltungdesBeschleunigungskriteriums)kompensiert werdenkonnte.AuchfürdenSchwingungsnachweiswerdenkonservativeVereinfachungenbeschrieben,etwa dieReduktionvonMehrfelddeckenzuEinfeldsystemen. DaderSchwingungsnachweisjedocheinenwesentlichenEinflussaufdieDeckendimensionierunghat,solltenMehrfelddeckenundzweiaxialgespannteDecken anstellevereinfachterVerfahrengrundsätzlichnachdem genauenNachweisverfahrenimRahmendynamischer UntersuchungengemäßNormanhang(E.3)bemessen werden.

FüreinbehaglichesSchwingungsverhaltensindHolzdeckeninderRegelaufdiepositivenEffekteeines schwerenDeckenaufbausmitquerverteilendem,schwimmendemNassestrichangewiesen.Dieserbeeinflusst dasSchwingungsverhaltenmaßgeblich,erhöhtjedoch zugleichdasfossileTreibhauspotenzialderGesamtkonstruktion,sodassderEinflussdestragendenDeckenquerschnittsindiesemKontextgeringerausfällt.In Bild3sindexemplarischdererforderlicheHolzbedarf desTragsystemssowiedasfossileTreibhauspotenzialder GesamtkonstruktionvondreitypischenDeckensystemen

fgrenz = 8,0 Hz

fgrenz = 6,3 Hz

fgrenz = 4,6 Hz

Bild4 ExemplarischeDimensionierungeinerHohlkastendeckeinAbhängigkeitvonderSpannweiteundderangesetztenGrenzfrequenz Exemplarydimensioningofahollow-boxslabasafunctionofspanandthespecifiedlimitingfrequency –Holzbalkendecke,BrettstapeldeckeundBrettsperrholzdecke–inAbhängigkeitvonderSpannweitedargestellt, jeweilsausgelegtaufeineempfohleneGrenzfrequenzvon 8Hz.AlleDeckenaufbautenenthalteneinenschwimmendenZementestrichmit60mmDickesowieeinezusätzlicheBeschwerung:60mmSchüttungbeiBrettstapel-und Brettsperrholzdeckenbzw.40mmbeiHolztafeldecken. Bereitsder60mmstarkeZementestrichweisteinTreibhauspotenzialvon26,6kgCO2 e/m2 auf.Aufgrunddes insgesamtschwerenAufbausunterscheidensichdieTreibhauspotenzialederverschiedenenDeckensystemebei Spannweitenbis5mlediglichummaximal10kgCO2 e/m2 . DerEinflussunterschiedlicherdynamischerAnforderungsstufenaufdenHolzbedarfeinesDeckensystems wirdinBild4amBeispieleinerHohlkastendeckeverdeutlicht.BeieinerSpannweitevon7merfordertdie EinhaltunghöhererAnforderungen(u.a.Grenzfrequenz fgrenz = 8,0Hz)einenHolzbedarfvonca.49kg/m2 ,währendbeigeringerenAnforderungen(u.a. fgrenz = 4,6Hz) lediglich30,6kg/m2 benötigtwerden.

4MaterialeffizienteTragwerksbemessung: HeißbemessungundweiterführendeAnsätze

InderneuenDINEN1995-1-2[4]wurdedasausanderen EurocodesbekanntePrinzipeinerdreistufigenNachweisstrukturmitunterschiedlichenKomplexitäts-und GenauigkeitsstufennunauchfürdieHeißbemessungim Holzbauvollständigübernommen[5].Indernächsten GenerationdesEurocode5istkünftigausschließlichdas VerfahrenmiteffektivemQuerschnittals„vereinfachtes“Berechnungsverfahrenvorgesehen.Hierbeiwirdder verbleibendeRestquerschnittnachdemEuropäischen AbbrandmodellmitlinearenAbbrandratenwährenddifferenzierterAbbrandphasenbestimmt.DasbislangzulässigeVerfahrenmitreduziertenQuerschnittseigenschaften entfällt.InsgesamtwurdedasBemessungsverfahrenim VergleichzuraktuellgültigenNormumfassendüberarbeitet.NeueingeführtwerdenunteranderemBerechnungsmöglichkeitenfürdenNachweisderDämmungsowie desRaumabschlusses.Dieseweisenjedocheinenhohen

Bild5 Links:tabellierteNachweiseaufBasisgelisteterBrandschutzsystemegemäßDINEN1995-1-2[4];rechts:ErmittlungderAbbrandtiefezurvereinfachten NachweisführunganhandeffektiverQuerschnittswerte

Left:tabulatedverificationsbasedonlistedfireprotectionsystemsaccordingtoDINEN1995-1-2[4];right:determinationofchardepthforsimplifiedverification usingeffectivecross-sectionalvalues

Komplexitätsgradauf,derfürIngenieur:innenmitgeringerErfahrunginderBrandschutzbemessungschwerzu handhabenist.EinezusätzlicheVereinfachunggegenüber demVerfahrenmiteffektivemQuerschnittstellendie tabelliertenNachweisedar.Hierwerdenunteranderem BrandschutzsystemefüranfänglichgeschützteHolzbauteileaufgeführt,dieeineFeuerwiderstandsdauervon30 bzw.60MinutenohneweiterenNachweisgewährleisten. ZudementhaltendieTabellenAngabenzuRestquerschnittenvonBrettsperrholzelementeninAbhängigkeit vonderBrandeinwirkungsdauer,differenziertnachder IntegritätderKlebefugensowiederArtderBrandschutzbekleidung.DiekonservativeAusrichtungdertabelliertenNachweisewirdanhanddesfolgendenBeispiels verdeutlicht(Bild5):FürBauteilemiteinemerforderlichenFeuerwiderstandvonR60wirdetwaeinBrandschutzsystemaus2mm × 18mmGipskartonfaserplatten (GKF/GF)ohneweiterenNachweisaufgeführt.Beieiner alternativenBerechnungdesAbbrandsaufBasiseffektiverQuerschnittswerteergibtsichdagegenbeireduzierter

Beplankungmit2mm × 12,5mmlediglicheinzusätzlicherAbbrandvon4mm(zuzüglichderSchichtohne Festigkeitseigenschaften d0 ).DiesergeringereRestquerschnittkannbeideminderRegeldeutlichreduzierten LastniveaubeinichtzukleinenQuerschnittennochgut nachgewiesenwerden.

IndiesemZusammenhangwirdderhoheBedarfan GipsbaustoffenfürBrandschutzbekleidungenhäufigkritischimHinblickaufNachhaltigkeitsaspektediskutiert. IhreVerwendungistjedochunabhängigvomkonkreten BrandschutznachweisdurchdieaktuelleNeufassungder Muster-Holzbaurichtlinie[6]fürdieGebäudeklassen4 und5sowohlbeiTafel-alsauchbeiMassivholzbauten vorgeschrieben.HinsichtlicheinesmöglichsttreibhausgasarmenBauteilaufbauskannderEinsatzvonBrandschutzbeplankungenausGipskarton-Feuerschutzplatten gegenüberunbeplankten,ausschließlichaufAbbrand bemessenenKonstruktionenvorteilhaftsein.DasinBild6 dargestellteBerechnungsbeispielzeigthierzudasfossile

D.Dieren,M.Sieder,M.Müller:Resource-efficientconstructionwithtimberandwood-basedmaterials

Treibhauspotenzialeinerbeidseitigbrandbeanspruchten Massivholz-InnenwandmiteinerBemessungslastvon 250kN/mfürdieBrandschutzanforderungenREI30, REI60undREI90,jeweilsinunbeplankter,einfach beplankterunddoppeltbeplankterAusführung.Eine REI-90-Wandkanndemnachentwederauseiner180mm starkenBrettsperrholzplatteoderalternativauseiner doppeltbeplankten80mmBrettsperrholzplattehergestelltwerden.DiebeplankteVarianteweistdabeiein umrund25%geringeresfossilesTreibhauspotenzial auf.DieseGegenüberstellungverdeutlichtexemplarisch, dassbeplankteAufbautenimVergleichzuunbeplankten Bauteilen,dieaufgrunddesAbbrandsdeutlichgrößere Holzquerschnitteerfordern,insbesonderebeidenKlassenREI60undREI90zueinemniedrigerenfossilen Treibhauspotenzialführen.

DarüberhinausbestehenweitereAnsätzezurOptimierungderModellerstellung,diezueinerReduzierungder erforderlichenBemessungsansätzeführenkönnen.Soist beispielsweisebeiTragwerken,dieausmehrerenähnlichenBauteilenbestehenunddurcheinkontinuierliches Lastverteilungssystemgekoppeltsind,eineErhöhung derBemessungswertederTragfähigkeitdurchBerücksichtigungderSystemfestigkeit(Beiwert ksys )möglich. UmeinenübermäßigkonservativenAnsatzderSteifigkeitenbeiBerechnungennachTheorieII.Ordnungzu vermeiden,kannzudemeineUmverteilungderSchnittgrößen(Beiwert ksim )inBetrachtgezogenwerden.Im BereichderVerbindungsmittelbestehtweiterhinein erheblicherForschungsbedarf,umdenEinflussunterschiedlicherVerbindungsmittelsowiediePotenziale gezielterAuswahlstrategiensystematischzubewerten.ImHolzbauwirdhäufigargumentiert,dassdie DimensionierungvonBauteilenmaßgeblichdurchden NachweisderAnschlüssebestimmtwird.Aufgrundder heutigenVerbindungsmitteltechniktrifftdiesjedoch fürtypischeHochbaukonstruktionennichtmehrzu, sondernvorallemfürbesondersschlankeIngenieurbauten,welchemitFachwerkknotenrealisiertwerden. AndersstelltsichdieSituationbeiderBemessung vonHolzverbindungenunterBrandbeanspruchung dar.HierwirddieGeometriederVerbindungmaßgeblichdurchbrandschutztechnischeAnforderungen wieSeitenholzdickensowieEnd-undRandabstände bestimmt.EinweitereswichtigesAnwendungsfeld stellenVerstärkungenmitVollgewindeschraubendar, etwabeiLagern,Ausklinkungen,Durchbrüchen, QueranschlüssenundgekrümmtenTrägern.Unter hohenQuerdruck-bzw.Querzuglastenkannhierbei einadditivesZusammenwirkenzwischendembeanspruchtenHolzquerschnittunddendruckbeanspruchten Schraubengenutztwerden,soferneineplastischeVerformungdesHolzquerschnittsakzeptiertwird,um Materialeinsatzzureduzieren.Zimmermannsmäßige Verbindungen,dieohnestiftförmigeVerbindungsmittelauskommen,spielenimHoch-undIngenieurbau bislangeineuntergeordneteRolle.Insbesonderebei derVerwendunghochfesterLaubholzwerkstoffeunter vergleichsweisegeringerBrandbeanspruchungkönntensiejedochkünftigeinestahlfreieAlternative darstellen.

DurchdenEinsatzstabförmigerBauteileauszusammengesetztenElementen,vonBauteilenmitspezieller GeometrieoderdieKombinationunterschiedlicherHolzqualitätenkönnenTragwerkeentwickeltwerden,die gezieltandenKraftflussangepasstunddadurchbesondersmaterialeffizientausgeführtsind.Dabeiistder Materialeinsparungstetsdererforderlichekonstruktive Mehraufwandgegenüberzustellen.InAnalogiezutypischenQuerschnittsformendesStahlbauslassensichauf dieseWeiseleistungsfähigeQuerschnittsgeometrienmit hohenTrägheitsmomentenbeigleichzeitigreduziertem Materialeinsatzrealisieren.„Dünnwandige“Querschnitte weisenjedocheinenvergleichsweisegeringenBrandwiderstandauf,wodurchihreAnwendungimWesentlichenaufBauteileohneBrandschutzanforderungenoder aufvollständiggeschützte(gekapselte)Konstruktionen beschränktbleibt.EineweitereMöglichkeitderEffizienzsteigerungbestehtindergezieltenKombination verschiedenerHolzqualitätenentlangderLängsrichtung vonaufBiegungbeanspruchtenTrägern.SolchebauwerkspezifischoptimiertenTrägerermöglicheneinebesonders effizienteNutzunglamellierterHölzerunterschiedlicher QualitätenundFestigkeitsklassen.

5MaterialübergreifenderEntwurfvonBauteilenin Holzbauweise

BeimEntwurfraumabschließenderWand-,Decken-und DachbauteilesindnebendenstatischenAnforderungen auchVorgabenzumSchall-,Wärme-undBrandschutzzu berücksichtigenundineinenoptimierten,materialgerechtenGesamtbauteilaufbauzuüberführen.DieVielzahl möglicherBaustoffeundKonstruktionsvariantenführt insbesondereimHinblickaufSchall-undBrandschutzanforderungenhäufigzumehrschichtigenundkomplexen Bauteilstrukturen.DieKonzeptioneinerabgestimmten undzugleichoptimiertenBauteilauswahlstelltdaherim mehrgeschossigenHolzbaueinebesondereHerausforderungdar.BeimehrschichtigenKonstruktionentragendie TreibhausgasemissionendertragendenHolzstruktur,die gemäßEurocode5bemessenwird,oftmalsnureinenvergleichsweisegeringenAnteilzudenGesamtemissionen desBauteilsbei(Bild7).

DiePotenzialezurReduktionvonTreibhausgasemissionendurcheineoptimierteZusammensetzungvon BauteilenwerdenexemplarischanhandeinerzweischaligenTrennwandfürAnwendungenbiszurGebäudeklasse4(REI60)aufgezeigt.DeruntersuchteWandaufbaubestehtausmitMineralwollegefüllten,mitOSBPlattenausgesteiftenKVH-ElementenundeinerBrandschutzbekleidungausGipsfaserplattenundentspricht einemtypischenReferenzaufbauausderHolzbaudatenbankDataholz[7].DasfossileTreibhauspotenzialdieses Aufbausbeträgt54kgCO2 e/m2 .DurchgezielteAnpassungenkanndieserWertaufmindestens20,7kgCO2 e/m2 reduziertwerden(Bilder8und9):

1.GipsfaserplattenweisenimVergleichzuGipskartonFeuerschutzplatteneinmehralsdreifachhöheres

Bild7

ZweimöglichegleichwertigeAußenwandaufbauten–links:massives BauteilausnatürlichenVollholzwerkstoffen;rechts:Leichtbauteilmit deutlichreduziertemHolzeinsatzmithochfesten,aberauch hochbearbeitetenHolzwerkstoffen,wieLVLundMDFsowieeinem höherenBedarfanweiterenholzfremdenMaterialien

Twopossibleequivalentexteriorwallassemblies–left:asolidelement madeofnatural,solid-woodmaterials,right:alightweightelementwitha significantlyreducedwoodcontent,usinghigh-strengthyethighly processedwood-basedmaterialssuchasLVLandMDF,andrequiring morenon-woodmaterials

fossilesTreibhauspotenzialauf(gemäßUmweltproduktdeklarationendesBundesverbandsderGipsindustrie).HinsichtlichBrandschutzesundAussteifung sindGKFundGFgleichwertig.DahersollteimSinne einertreibhausgasarmenBauweisedieVerwendung vonGKFbevorzugtwerden,sofernkeinebesonderen AnforderungenandieDiffusionsoffenheitdesBauteilaufbausbestehen(z.B.anderAußenseitevon Außenwänden).

2.OSB-PlattenweiseneinvergleichsweisehohesfossilesTreibhauspotenzial(über300kgCO2/m3 )auf.Sie werdenimTafelbautypischerweisezurAussteifung

BewertungderOptimierungsstufenanhanddesTafelbau-Beispiels TrennwandGKL4

Evaluationoftheoptimisationstagesbasedonthetimber-panel constructionexampleofapartitionwallinBuildingClass4

derRippen(Rahmenhölzer)eingesetzt.BeigeringerenLastenundzurKnickaussteifungderStänderprofile kanndieAussteifungjedochauchüberdieBrandschutzbeplankungerfolgen,sodassaufeinezusätzliche OSB-Schichtverzichtetwerdenkann.

3.UmdieAnforderungenandenLuftschallschutzzwischenNutzungseinheitenzuerfüllen,werdenTrennwändeinderRegelmehrschaligausgeführt.Eine zweite,nichttragendeSchalekanninFormeinerleichtenMetallständerkonstruktionmitLuftschichtausgebildetwerden,soferndiesnichtzueinersignifikanten ErhöhungdesHolzquerschnittsinderverbleibendenHolzkonstruktionführt.AufdieseWeiselässt sicheinvergleichbarerSchallschutzbeireduziertem Materialeinsatzerreichen.

Bild10 Auswertungder„Referenz“-BauteilehinsichtlichdesfossilenTHG-Potenzials(A1–A3) Evaluationofthe‘reference’componentsregardingfossilGHGpotential(A1–A3)

GemäßdenaktuellgültigenMuster-Holzbaurichtlinien sindabGebäudeklasse4ausschließlichMineralwolldämmstoffemiteinemSchmelzpunktvonüber1000°C zulässig.HolzfaserdämmstoffeweisenimVergleichzu Mineralfaserdämmstoffen–abhängigvomspezifischen Anwendungsfall–nichtzwingendeingeringeresTreibhausgaspotenzialauf,sodasseinedifferenzierteBetrachtungerforderlichist.EineEinschränkungfürdenEinsatzvonNaturfaserdämmstoffenergibtsichzudemaus derenRückzugsverhaltenimBrandfall:UnterBrandbeanspruchungbestehtdieGefahr,dassdieDämmstoffe ausdemBauteilverbundherausfallenunddamitihre Schutzwirkungverlieren.AbweichendvondenVorgabenderMuster-Holzbaurichtliniekannjedochdurch denEinsatzvonEinblasdämmung(ohneenergieintensiveStützfasern)ausZelluloseoderHolzfaser,aber auchdurchMineralwolleinblasdämmung,einzusätzliches Minderungspotenzialerzieltwerden.

BauteileinHolztafel-undHolzmassivbauweisesind immodernenHolzbaugrundsätzlichfreikombinierbarundimRahmenderNovellierungderMusterHolzbaurichtlinieauchfürAnwendungenbisGebäude-

klasse5geregelt.WährenddieHolzleichtbauweiseeinen geringerenHolzbedarfaufweist,erfordertsiezugleich einenhöherenAnteilholzfremderBaustoffe.DerdarausresultierendehöherebiogeneKohlenstoffspeicher fürMassivholzbauteileistgemäßdenAusführungenim erstenBeitragnichtanzurechnen.InBild10wirdeine exemplarischeGegenüberstellungtypischer,hinsichtlich ihresfossilenTreibhauspotenzialsoptimierterReferenzbauteiledargestellt.AlleBauteileerfüllendieAnforderungenaneinenerhöhtenSchallschutz(BASIS+)[8];die AußenbauteileweiseneinenU-Wert < 0,14W/m2 Kauf, fürDeckengilteineSpannweite < 5,0m.DieErgebnissezeigen,dassdieHolztafelbauweisebeiTrennwänden undAußenwändenhinsichtlichdesTreibhauspotenzialstendenziellgünstigerabschneidet.BeiHolzdecken hingegenistaufgrunddesdominantenEinflussesdes schwimmendenEstrichskeinsignifikanterUnterschied festzustellen.

HinsichtlichdesSchallschutzeswerdeninDIN4109-33 [9]geprüfteAufbautenunterAngabedesbewerteten Schalldämm-Maßes Rw sowieinDIN4102-4[10]klassifizierteAufbautenfürdieFeuerwiderstandsklassenF30bis

Bild11 BewertungvonHolztafel-Innenwand-AufbautennachDIN4109-04[10]in AbhängigkeitvonFeuerwiderstandsklasseundBeplankungsvariante (GF:Gipsfaserplatte/GKF:Gipskarton-Feuerschutzplatte/HWP: Holzwerkstoffplatte)

EvaluationofinteriortimberpanelwallassembliesaccordingtoDIN 4109-04[10]asafunctionoffireresistanceclassandsheathing configuration(GF:gypsumfibreboard/GKF:fire-resistantgypsum plasterboard/HWP:wood-basedpanel)

F90angegeben.DerEinflussderFeuerwiderstandsklasse unddesSchallschutzesaufdasfossileTreibhauspotenzial wirdindenBildern11und12exemplarischfürbeidseitigbrandbeanspruchteInnenwändeinHolztafelbauweise untersucht.Bild11zeigtdasfossileTreibhauspotenzial inderHerstellungsphasefürdengesamtenTafelaufbau inAbhängigkeitvonunterschiedlichenBeplankungen.

Bild12 BewertungvonHolztafel-Innenwand-AufbautennachDIN4102-33[9]in AbhängigkeitvonbewertetemSchalldämm-MaßundRippenhöheh sowieBeplankungsart(GF:Gipsfaser/GK:Gipskarton/GKF: Gipskarton-Feuerschutz/HW:Holzwerkstoffplatte/SP:Spanplatte/ OSB:OSB-Platte)

EvaluationofinteriortimberpanelwallassembliesaccordingtoDIN 4102-33[9]asafunctionoftheweightedsoundreductionindexRw ,stud height h,andtypeofsheathing(GF:gypsumfibreboard/GK:gypsum plasterboard/GKF:fire-resistantgypsumplasterboard/HW:wood basedpanel/SP:particleboard/OSB:orientedstrandboard)

DargestelltsindjeweilsdieMinimal-undMaximalwerte fürdieFeuerwiderstandsklassenF30,F60undF90.Es zeigtsich,dassdieMinimal-undMaximalwertemit steigenderFeuerwiderstandsklasseumetwa30–40% zunehmen.GleichzeitigliegendieExtremwerteinnerhalbderselbenFeuerwiderstandsklasseumbiszuFaktor 2,5auseinander.Diesverdeutlicht,dassdieWahlder BeplankungeinengrößerenEinflussaufdasfossileTreibhauspotenzialhatalsdieFeuerwiderstandsklasseselbst. InBild12wirddasfossileTreibhauspotenzialinder HerstellungsphasedembewertetenSchalldämm-Maß Rw gegenübergestellt.DabeiwirdzwischenKonstruktionen mitBekleidungenüberwiegendausGipskarton,Gipsfaser oderHolzwerkstoffensowiekomplexerenKonstruktionenmitzusätzlichenLeichtmetall-Vorsatzschalen(VS), Holz-Unterkonstruktionen(UK)undgetrenntenRippen(DR)unterschieden.Obwohleinannäherndlinearer ZusammenhangzwischenTreibhauspotenzialundSchalldämmungbesteht,lassensichdurcheinegezielteWahl deskonstruktivenAufbauserhöhtefossileEmissionen vermeiden.

6Zusammenfassung

ImzweitenTeilderSeriezumressourceneffizienten BauenmitHolzundHolzwerkstoffenwurdenexemplarischPotenzialefüreinentreibhausgasreduzierten Holzbauaufgezeigt.DieindiesemBeitragdargestelltenErgebnisseberuhenunteranderemaufder ZuarbeitimRahmeneinesTeilprojektsdesDIBtForschungsvorhabens„TechnischeBaubestimmungenfür denKlimaschutz“derInitiativePraxisgerechteRegelwerkeimBauwesene.V.DenBeteiligtendankenwirfür diewertvolleUnterstützung.

ZusammenfassendsolltenimRahmendesTragwerksentwurfsinsbesonderefolgendeAspekteberücksichtigt werden:

–TreibhausgasoptimierteWerkstoffauswahl:Abhängig vondenmechanischenAnforderungenergebensich teilserheblicheUnterschiedehinsichtlichMaterialeinsatzundfossilemTreibhausgaspotenzial.EinverstärkterEinsatzvonLaubhölzernkannzukünftigeinen weiterenEffizienzgewinnversprechen.

–MaterialeffizienteBemessungvonHolztragwerken: DieBemessung–insbesonderehinsichtlichStabilität,GebrauchstauglichkeitsowieimBrandfall–sollte möglichstohnepauschaleoderkonservativeVereinfachungenerfolgen,dadiesezuüberdimensionierten QuerschnittenunddamitzueinemerhöhtenRessourceneinsatzführenkönnen.

–MaterialgerechterBauteilentwurf:TreibhausgasreduzierteHolzbauteileentstehendurcheinenabgestimmtenAufbauvonDämmung,Brandschutzbeplankung undTragwerk(ggf.ergänztdurcheineAussteifungsebene).DerEinsatzemissionsarmerMaterialienund LeichtbauprinzipiensowiederVerzichtaufredundanteSchichtensolltenunterEinhaltungnormativerundbaurechtlicherVorgabensorgfältiggeprüft werden.

Literatur

[1]FprEN1995-1-1:2024–Entwurf(2024) Eurocode5:BemessungundKonstruktionvonHolzbauten–Teil1-1:Allgemeines –AllgemeineRegelnundRegelnfürdenHochbau(prEN 1995-1-1:2024).Berlin:DINMedia.

[2]BSEN1990:20230830(2023) Eurocode.GrundlagenderPlanungvonTragwerkenundgeotechnischenBauwerken(BSEN 1990:2023).Berlin:Beuth.

[3]HolzbauDeutschland(2018) Information–Verformungsgrenzwerte–QualitätsklassenfürzulässigeVerformungenim Holzbau.AusgabeFebruar2018.Berlin:HolzbauDeutschland –BunddeutscherZimmermeister.

[4]prEN1995-1-2:202309–Entwurf(2023) Eurocode5:BemessungundKonstruktionvonHolzbauten–Teil12:TragwerksbemessungfürdenBrandfall(prEN1995-1-2:2023).Berlin: Beuth.https://dx.doi.org/10.31030/3479710

[5]Frangi,A.;Schmid,J.;Werther,N.(2022) DieneueGenerationderEurocodes–EntwicklungenbeiEN1995-1-2in: 6.InternationaleTagungBauphysik&Gebäudetechnik(BGT 2022).Rosenheim,28./29.Apr.2022.Biel:ForumHolzbau,S. 303–312.

Autor:innen

DanielDieren,M.Sc.(Korrespondenzautor:in) daniel.dieren@tu-braunschweig.de TechnischeUniversitätBraunschweig InstitutfürBaukonstruktionundHolzbau(IBHolz) Schleinitzstraße21a 38106Braunschweig

Prof.Dr.-IngMikeSieder m.sieder@tu-braunschweig.de TechnischeUniversitätBraunschweig InstitutfürBaukonstruktionundHolzbau(IBHolz) Schleinitzstraße21a 38106Braunschweig

[6]MHolzBauRL(2024) Muster-RichtlinieüberbrandschutztechnischeAnforderungenanBauteileund AußenwandbekleidungeninHolzbauweise–Fassung: 24.September2024.Berlin:DeutschesInstitutfür Bautechnik.

[7]HolzforschungAustria(2025) Dataholz.eu [online].Wien: HolzforschungAustria.www.dataholz.eu[Zugriffam:1.Sept. 2025]

[8]Blödt,A.;Rabold,A.;Halstenberg,A.(2019) Schallschutzim Holzbau–GrundlagenundVorbemessung.Berlin:Holzbau Deutschland-Institute.V.

[9] DIN4109-33:2016-07SchallschutzimHochbau–Teil33:Daten fürdierechnerischenNachweisedesSchallschutzes(Bauteilkatalog)–Holz-,Leicht-undTrockenbau(DIN4109-33). Berlin: DINMedia

[10] DIN4102-4:2025-06(2025)BrandverhaltenvonBaustoffenund Bauteilen–Teil4:ZusammenstellungundAnwendungklassifizierterBaustoffe,BauteileundSonderbauteile(DIN4102-5) Berlin:DINMedia

MichaelMüller,M.Sc. micha.mueller@tu-braunschweig.de TechnischeUniversitätBraunschweig InstitutfürBaukonstruktionundHolzbau(IBHolz) Schleinitzstraße21a 38106Braunschweig

ZitierenSiediesenBeitrag Dieren,D.;Sieder,M.;Müller,M.(2026) RessourceneffizientesBauenmit HolzundHolzwerkstoffen-Teil2:THG-optimiertesundmaterialgerechtes EntwerfenundBemessenimHolzbau.Bautechnik103,SonderheftHolzbau, Ausgabe1,S.65–75. https://doi.org/10.1002/bate.70094

Ulf Nürnberger

Korrosion und Korrosionsschutz der Verbindungsmittel und Anbauteile in der Befestigungstechnik

erstes und einziges Referenzwerk für alle Bauarten im konstruktiven Ingenieurbau

mit Schadensbeispielen, Regelwerken und konkreten Handlungsempfehlungen

Material- und Baustoffkunde kompakt und verständlich aufbereitet

Dieses Buch liefert das entscheidende Know-how, um Korrosionsschäden zu vermeiden – von der Planung über die Ausführung bis zur Instandsetzung. Es deckt nicht nur die Korrosionsmechanismen und Schutzmaßnahmen für eine Vielzahl von Verbindungsmitteln und Materialien ab, sondern liefert auch konkrete Schadensbeispiele, Vergleichsstudien und aktuelle Regelwerke.

Unverzichtbares Nachschlagewerk und einziges Referenzwerk für die Planung, Ausführung und Instandhaltung langlebiger Bauwerke

Aus dem Inhalt

Holzbauplanung – Kompendium für die Praxis  77

Biobasierte Glutinklebstoffe machen Holzbau nachhaltiger 77

Für eine Nachhaltige Architektur der Stadt 78 Veranstaltungskalender 78

BAUTECHNIK aktuell Sonderheft

Holzbau Ausgabe 1

FIRMEN UND VERBÄNDE

Holzbauplanung – Kompendium für die Praxis

Ein Leitfaden für effiziente, integrierte und qualitätsorientierte Holzbauprojekte

Die Publikation „Holzbauplanung – Kompendium für die Praxis“ bietet einen umfassenden Überblick über die Anforderungen und Methoden des modernen Holzbaus. Es richtet sich insbesondere an Architektinnen und Architekten, Ingenieurinnen und Ingenieure sowie Fachplanerinnen und Fachplaner und beschreibt deren Rollen, Kompetenzen und Schnittstellen in allen Projektphasen detailliert.

NACHRICHTEN

Die Studie untersucht die Entwicklung und Leistungsfähigkeit modifizierter Glutinklebstoffe für den Einsatz im konstruktiven Holzbau, insbesondere zur Verklebung von eingeklebten Stäben (Glued­in Rods, GiR). Vor dem Hintergrund der zunehmenden Nachfrage nach nachhaltigen, biobasierten Alternativen zu petrochemischen Klebstoffen rücken Glutinklebstoffe aufgrund ihrer natürlichen Herkunft und historischen Nutzung wieder in den Fokus. Ihre Anwendung im strukturellen Bereich war bislang jedoch durch unzureichende Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und erhöhten Temperaturen limitiert.

Um diese Schwächen zu überwinden, wurden verschiedene Modifikationsstrategien

Der moderne Holzbau ist geprägt von hohem Vorfertigungsgrad, industriellen Produktionsprozessen und der engen Verzahnung von Planung und Ausführung. Daraus ergeben sich erhöhte Anforderungen an die Koordination aller Beteiligten sowie an transparente und effiziente Planungsabläufe. Das Kompendium macht diese Prozesse nachvollziehbar und unterstützt als praxisnahes Nachschlagewerk bei der qualitäts­ und kostenorientierten Projektgestaltung. Auf 156 Seiten werden grundlegende Planungsprinzipien, Produktionswissen sowie der Einsatz digitaler Methoden wie Building Information Modeling (BIM) behandelt. Ebenso erklärt werden die Bedeutung von Bauteilkatalogen, die Koordination von Gewerke­Schnittstellen sowie Aspekte der Ausschreibung, Vergabe und Objektüberwachung.

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der frühzeitigen und vollständigen Bedarfsplanung sowie der konsequenten 3D­Planung.

machen Holzbau nachhaltiger

erprobt. Dazu zählten die Reduktion des Wassergehalts, die Zugabe von Füllstoffen wie Kreide oder Sägemehl sowie die Verwendung phenolischer Vernetzer wie Tanninsäure und Gallussäure. Die mechanischen Eigenschaften der modifizierten Klebstoffe wurden auf drei Skalen getestet: in Lap­Shear­Proben, in mittelgroßen und in großformatigen GiR­Verbindungen.

Die Ergebnisse zeigen, dass einige der modifizierten Glutinklebstoffe – insbesondere die Formulierungen M31 (Kreide + Gallussäure) und M35 (Kreide + Tanninsäure) –unter moderaten klimatischen Bedingungen (45 °C, 50–65 % relative Luftfeuchtigkeit) Scherfestigkeiten von über 6 MPa erreichten. Diese Werte liegen im Bereich

Das Werk betont zudem, wie wichtig es ist, Holzbaukompetenz von Beginn an in alle Projektphasen einzubinden. Leitgedanken, Grundregeln und Erfolgsfaktoren geben konkrete Orientierung für eine strukturierte Umsetzung in der Praxis. Die Autoren –ein Architekt, ein Bauingenieur und ein Holzbauplaner – verdeutlichen, dass wirtschaftliche und qualitätsgesicherte Holzbauprojekte nur durch integrative, holzbaugerechte und digital gestützte Planung erreicht werden können. Weitere Informationen: ibo.at

Das Kompendium ist somit ein wertvolles Werkzeug für alle, die Holzbauprojekte verantwortungsvoll, effizient und auf dem aktuellen Stand der Technik planen und umsetzen möchten.

Abrufbar unter: https://informationsdienstholz.de/fileadmin/Publikationen/2_Holzbau_Handbuch/R00_T01_F02_Holzbauplanung­Kompendium_fuer_die_Praxis.pdf

konventioneller Epoxidharzklebstoffe, die als Referenz dienten. Unter extremen Bedingungen (60 °C, 85 % r.F.) kam es jedoch zu einem deutlichen Festigkeitsverlust, wobei der Versagensmodus von Holzversagen zu adhäsivem Versagen wechselte.

Die Studie zeigt zudem, dass die Klebschichtdicke, die Holzart der eingeklebten Stäbe (Buche, Eiche, Esche) sowie deren Oberflächenstruktur (glatt oder geriffelt) die Festigkeit der Verbindungen beeinflussen. Esche erwies sich als besonders leistungsfähig. Die modifizierten Glutinklebstoffe zeigten unter moderaten Bedingungen eine vergleichbare Performance zu Epoxidharzen, jedoch mit Einschränkungen bei hoher Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

aktuell / Veranstaltungskalender

Insgesamt belegt die Untersuchung, dass durch einfache, kostengünstige Modifikationen die hygrothermische Stabilität von Glutinklebstoffen signifikant verbessert werden kann. Für Anwendungen im konstruktiven Holzbau unter gemäßigten klimatischen Be­

NACHRICHTEN

dingungen stellen diese Klebstoffe eine vielversprechende, nachhaltige Alternative dar

Kolbe, J.; Koesling, S.; Steinberg, T.; Haupt, J.; Schröder, L.; Vallée, T.; Grunwald, C. (2026) Modified glutine adhesives for struc-

Für eine Nachhaltige Architektur der Stadt

Jens Jakob Happ, Helmut KleineKraneburg (Hrsg.) Verlag Klaus Wagenbach (2025) 160 S., Softcover, 15 Euro

Nachhaltigkeit ist zu einem Leitmotiv des Bauens geworden, und der Sammelband „Für eine nachhaltige Architektur der Stadt“ zeigt, wie breit und vielschichtig die Diskussion darüber inzwischen geführt wird. Er versammelt Stimmen aus Architektur, Stadtplanung, Ökonomie und Kultur und macht deutlich, dass eine zukunftsfähige Baukultur weit über Fragen technischer Effizienz hinausgeht.

Im Zentrum stehen Beiträge verschiedener Autor:innen, die unterschiedliche Aspekte nachhaltiger Stadtentwicklung beleuchten: Volker Mosbrugger beschreibt die Dringlichkeit einer systemischen Nachhaltigkeit und betont die Verbindung von Human­, Natur­ und Wirtschaftskapital. Gerrit Confurius entwickelt die Idee der Permanenz und erklärt, warum Umnutzung und Weiterbauen historisch gewachsene Konstanten der Architektur sind. Ernst Böhm fordert eine radikale Neuordnung des Wohnungsbaus, von der Priorisierung des Bestands über Bürokratieabbau bis hin zu steuerlichen Anreizen. Michael Mönninger analysiert die Eigentumsfrage und zeigt, wie Bodenpolitik, Marktmechanismen und soziale Erwartungen das Bauen prägen. Jutta Albus und Kirsten E. Hollmann­Schröter widmen sich dem Potenzial serieller und modularer Bauweisen, während Dirk E. Hebel und Felix Heisel Wege in eine echte Kreislaufwirtschaft aufzeigen. Auch der Baustoff Lehm erhält mit dem Gespräch mit Anna

Kongresse – Symposien – Seminare – Messen

tural bonding of glued-in rods in timber engineering  International Journal of Adhesion and Adhesives 144. https://doi. org/10.1016/j.ijadhadh.2025.104164

Heringer ein starkes Plädoyer für regionale Materialien und materielle Authentizität. Diese Vielfalt macht sichtbar, wie eng ökologische, soziale, ökonomische und ästhetische Fragen miteinander verwoben sind.

„Für eine nachhaltige Architektur der Stadt“ überzeugt durch Klarheit der Analysen und Offenheit der Diskussion. Es werden keine einfachen Rezepte geboten, sondern ein produktiver Denkraum geöffnet, in dem Konflikte sichtbar bleiben und zugleich neue Perspektiven entstehen. Die Mischung aus Theorie, Praxisbeispielen und politischen Impulsen macht das Buch zu einem kleinen Kompass für alle, die an einer verantwortungsvollen Weiterentwicklung unserer gebauten Umwelt interessiert sind. Es ist ein anregendes, vielschichtiges und aktuelles Grundsatzwerk – und eine klare Einladung, Architektur wieder als kulturelle Aufgabe zu begreifen, die weit über das Planen und Bauen hinausreicht.

Änderungen vorbehalten – bitte beachten Sie die aktuellen Informationen der jeweiligen Veranstalter:innen.

Ort und Termin Veranstaltung

Kopenhagen

21.–24. April 2026

München 23.–24. April 2026

Friedrichshafen

28.–29. April 2026

Online

28.–30. April 2026

Leipzig 06. Mai 2026

Online 05.–07. Mai 2026

IABSE Symposium Copenhagen 2026

Münchener Stahlbautage 2026

8.Internationale Bauphysik & Gebäudetechnik Tagung (BGT)

Holzbau, Trockenbau, Innenausbau

WU-Bauwerke aus Beton

Seminar Spezialtiefbau kompakt

Dauerhaftigkeit von Parkbauten kompakt

16. Fachtagung Baustatik – Baupraxis

Auskünfte und Anmeldung

https://iabse.org/copenhagen2026

www.cee.ed.tum.de/metallbau/muenchener­stahlbautage­2024

https://events.forum­holzbau.com/BGT/index.php

www.betonverein.de/veranstaltungen

www.dggt.de/images/06052026.pdf

www.betonverein.de/veranstaltungen Dresden 28.–29. Mai 2026

Online 09. Juni 2026

Nürnberg/online 24.–25. Juni 2026

Freiberg 13. November 2026

Weiterbildung Ingenieurholzbau

Eurocode 5: Weiterbildung „Ingenieurholzbau“ mit aktualisierten Inhalten

FeuerTrutz – Treffpunkt der Brandschutz-Branche

55. Geomechanik-Kolloquium

www.bb16.baustatik­baupraxis.de

www.ebu­kassel.de/weiterbildung/seminare­undlehrgaenge/ingenieurholzbau

www.feuertrutz.de/brandschutzkongress

https://tu­freiberg.de/55­geomechanik­kolloquium

Werner Seim

Ingenieurholzbau

Vertiefung: Tragwerke und Berechnungsmethoden

- für erfahrene Praktiker zum Quereinstieg und für Berufseinsteiger gleichermaßen

- bietet Hintergrundwissen statt reiner Norme nanwendung

- ein eigenes Kapitel ist der Schwingungsberechnung und Erdbebenbemessung gewidmet

Das Buch umfasst wichtige Grundlagen der Berechnungsmethoden und des Tragwerksentwurfs für Verbindungen, Tragelemente und Gesamttragwerke. Es vermittelt über das Basiswissen und die Normenanwendung hinaus ein grundlegendes Verständnis der Phänomene und der Zusammenhänge.

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Ingenieurholzbau

Vertiefung: Tragwerke und Berechnungsmethoden

2021 · 208 Seiten · 184 Abbildungen ·

56 Tabellen Softcover

ISBN 978-3-433-03234-3 € 59* eBundle (Print + PDF)

ISBN 978-3-433-03235-0 € 79*

Impressum

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Prof. Dr.-Ing. Benno Hoffmeister RWTH Aachen University Ingenieurholzbau | Timber Structures Mies-van-der-Rohe-Str. 1 52074 Aachen hoff@stb.rwth-aachen.de

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Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Technische Universität Braunschweig Institut für Baukonstruktion und Holzbau Schleinitzstraße 21 A 38106 Braunschweig m.sieder@tu-braunschweig.de

Em.o.Univ.Prof. DDI Wolfgang Winter Technische Universität Wien Karlsplatz 13 1040 Wien winter@iti.tuwien.ac.at

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Woodrock Protect ist die auf den Holzbau zugeschnittene Fassadendämmplatte von ROCKWOOL. Sie überzeugt durch starken Brand- und Wärmeschutz und eignet sich ideal für hinterlüftete Außenwände. Entdecken Sie vielfältige Konstruktionen, konform zur neuen MHolzBauRL 2024. www.rockwool.de/woodrock-protect