Projekt Oekostab: Verbindungen im konstruktiven Holzbau durch Laubholzstäbe ersetzen
Im Verbundvorhaben Oekostab wurden erfolgreich neue Möglichkeiten für den Einsatz von Laubholz im konstruktiven Holzbau untersucht. Vorrangiges Ziel des Projektes war es, die bislang verwendeten Stahlstäbe in Nadelholz durch Laubholzstäbe zu ersetzen und dabei Klebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe einzusetzen. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.
Holztragwerke werden traditionell mit Bolzen, Dübeln oder Schrauben aus Stahl über Stahlbleche und -winkel miteinander verbunden. Alternativ kommen zur Verstärkung in Anschlüssen und Stößen bislang mit Epoxid- oder Polyurethanharzen eingeklebte Stahlstäbe zum Einsatz, die Biegekapazität und Steifigkeit erhöhen.
Ausschlag für das Verbundvorhaben war die Überlegung, die in Nadelholz eingeklebten Stahlstäbe durch Stäbe aus Laubholz in lastabtragenden Funktionen zu substituieren. „Die potenzielle Leistungsfähigkeit von Holz wird an dieser Stelle noch nicht voll ausgenutzt“, heißt es im Abschlussbericht des Projektteams unter Verweis auf den CO2-Ausstoß bei der Stahlherstellung, auf die Gesundheitsgefahr beim Umgang mit synthetischen Klebern und die eingeschränkte Recyclingfähigkeit konservativ geklebter Holzverbindungen. Die Substitution metallischer Stäbe trage zu Energie- und Rohstoffeinsparungen und zur verstärkten Laubholzverwendung bei.
Im Projektverlauf testeten die Beteiligten für die Stäbe die Laubholzarten Buche, Esche und Eiche sowie Fichtenholz für die Kanteln und entwickelten für die Laubholzverbindungselemente Klebstoffe auf Proteinbasis. Parallel zur Verarbeitung der Glutinleime kamen zwei synthetische Klebstoffe als Referenz zum Einsatz. Nach vielversprechenden Tests wurden Großbauteilversuche durchgeführt. Die verklebten Stäbe in Fichtenkanteln zeigten eine Klebkraft, die mit handelsüblichen petrochemischen Klebstoffen vergleichbar ist. Anschließend wurde eine Computersimulation basierend auf den Großbauteilversuchen erstellt, um die Tragfähigkeit der Verbindungen unter realistischen Bedingungen zu berechnen. Schließlich wurden Bemessungsregeln für eingeklebte Laubholzverbindungselemente erarbeitet, um deren Verwendung im Holzbauingenieurwesen zu ermöglichen.
Durch den Einsatz von nachhaltigen Glutinleimen konnten stabile Verbindungen geschaffen werden, die den Anforderungen im konstruktiven Holzbau gerecht werden. Die proteinbasierten Klebstoffe haben sich unter Raumtemperaturbedingungen als tragfähig erwiesen, und die Feuchtebeständigkeit konnte im Laufe des Projekts weiter verbessert werden. Dennoch sind bei höheren Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten zusätzliche Untersuchungen nötig, um die Langzeitbeständigkeit zu gewährleisten.
Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) konnte bei dem Forschungsvorhaben auf umfangreiche Vorarbeiten zurückgreifen. Unterstützt wurde es von den Praxispartnern Fritz Häcker GmbH + Co. KG, die die Glutinleime bereitstellte, sowie von Pollmeier Massivholz GmbH & Co. KG und Pirmin Jung Deutschland GmbH, die beratend rund um das Thema konstruktiver Holzbau tätig waren.
Insgesamt eröffnen die Forschungsergebnisse nicht nur Möglichkeiten im konstruktiven Holzbau, sondern könnten auch neue Anwendungsfelder für feuchtebeständige Klebstoffe erschließen, wie etwa die Hydrophobierung von Dämmstoffen. Weitere Einsatzmöglichkeiten bieten die papierverarbeitende Industrie oder der Buchdruck.
Hintergrund:
Da klimakrisenbedingt zukünftig mehr Laub- als Nadelholz zur Verfügung stehen wird, ist die Förderung des Einsatzes von Laubholz im Bausektor sinnvoll. Zum einen lassen sich bei steigender Verfügbarkeit neue Einsatzmöglichkeiten für das Laubholz erschließen. Zum anderen profitiert der Bausektor von den Vorzügen des Laubholzes gegenüber Nadelholz, etwa von der hohen Festigkeit und Steifigkeit. Der verstärkte Einsatz von Laubholz ist auch einer der Ansätze der Charta für Holz 2.0.
Quelle: Pressemitteilung der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. vom 17. Dezember 2024