HCH – 4. Werkstattgespräch

HCH – 4. Werkstattgespräch

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29. November 2017_Kassel. Holzbauten halten Erdbeben besser stand, als Betonbauten. „Jedenfalls dann, wenn bei Planung und Umsetzung in den Details keine wesentlichen Fehler gemacht und alle wichtigen Parameter berücksichtigt wurden“, so Prof. Dr.-Ing. Werner Seim von der Universität Kassel. Zwar geht das Erdbebenrisiko in Hessen gegen Null, die Aussage des Professors verliert aber deshalb nicht an Bedeutung, sie spiegelt vielmehr das Potential von Holz als Hochleistungswerkstoff für mehrgeschossigen Holzbauten wider.

Und vielleicht braucht es erst ein Erdbeben, damit dem Holzbau in Hessen seitens der politischen Entscheider endlich mehr Aufmerksamkeit geschenkt wird. In Bauämtern und Planungsbüros wird der Betonbau dem Holzbau immer noch vorgezogen. Das ist auch der aktuellen Fassung der Hessischen Landesbauverordnung geschuldet, die sprichwörtlich „in Beton gegossen“ zu sein scheint. Aktuell wichtige Kenntnisse pro Holzbau werden im derzeitig vorliegenden Überarbeitungsentwurf nicht berücksichtigt. Dadurch werden zukunftsweisende Bauvorhaben in Holzbauweise auch zu Lasten des Klimaschutzes verhindert. Und das, obwohl auch die Fachleute aus dem Bundesbildungszentrum des Zimmerer- und Ausbaugewerbes (Bubiza) und dem Holzbau Cluster Hessen durch aktiven Wissenstransfer wichtige Fakten weitergaben.

Dieses Wissen stammt aus der Praxis, von Handwerksunternehmen, der Säge- und Holzverarbeitenden Industrie, dem Forst, Verbänden und Kammern, zudem gibt es wissenschaftliche Untersuchungen namhafter hessischer Hochschulen und Universitäten aus Kassel, Gießen oder Darmstadt. Diese belegen, was im Holzbau schon jetzt und was schon sehr bald möglich ist. „Es scheint alles nichts zu nützen, der Holzbau hat immer noch keine Stimme bei Hessen politischen Entscheidern“, sagte Helmhard Neuenhagen vom Bubiza im 4. Werkstattgespräch des HCH, zu dem die UNI Kassel geladen hatte.

Bei der Forschung und Lehre im Holzbau in Nordhessen ist die Universität Kassel ein wichtiger Partner für das HCH. Dessen Geschäftsführer, Heinz Moering, begrüßte 16 Mitglieder des HCH in einer Werkstatt von Prof. Dr. Ing. Werner Seim. Dieser rief bereits vor 18 Jahren das Fachgebiet Bauwerkserhaltung ins Leben und bietet den Masterstudierenden jetzt einen Schwerpunkt Holzbau im Bauingenieurwesen an. Im Werkstattgespräch referierte er über den Ingenieurholzbau und bot eindrucksvolle Blicke in die Versuchslabore angewandter Forschung. „Unser Ziel ist es, dass die Masterstudierenden später möglichst kreativ mit dem Werkstoff Holz umgehen können. Sie sollen neuartige Lösungen finden, Ideen weiterdenken und neues konstruieren“, so der Professor.

Bei einem Gang über den Campus, der über 25.000 Studierende am Hauptstandort Holländischer Platz beherbergt, machte er auf den einzigen sichtbaren Holzbau, die Dachkonstruktion der Mensa aufmerksam. Die Architektur ist dort geprägt vom Ziegelstein-Charme der späten 1970er Jahre, einem Schornstein als Industriedenkmal, von kleinteiligen Gassen und Räumen. Dort werden Geistes- und Kulturwissenschaften, Natur-, Gesellschafts-, Human- und Kunstwissenschaften und die Ingenieurwissenschaften, mit Architektur, Maschinenbau, Bauingenieurwesen, Elektrotechnik, Informatik sowie der Stadt- und Landschaftsplanung gelehrt.

In seinem Fachbereich geht Prof. Seim Kooperationen mit mittelständischen Unternehmen ein. Im Maschinenraum werden die Grundlagen der experimentellen Forschung für die spätere Umsetzung in der Praxis betrieben, Modelle für Biegeprüfungen von Holz-Beton-Verbundsystemen entwickelt und eingesetzt. „Am Wandprüfstand können wir die Kräfte simulieren, die bei einem Erdbeben auf das Material einwirken. Das ist einzigartig in Deutschland“, so der Professor. Hier gewonnene Erkenntnisse fließen in die Planungen von Bauwerken weltweit ein.

Dabei haben die Forscher in Nordhessen neben den Themen der Aussteifungssysteme aus Holztafel- und Brettsperrholzbauweise auch neue CNC-gefertigte formschlüssige Verbindungen, mit dem Holz-Beton-Verbundsystem gibt es zudem für den mehrgeschossigen Holzbau hervorragende Ergebnisse. Holz und Beton werden mit einem Polymermörtel miteinander verklebt, eine einfache und schnelle Verarbeitung bei Deckenkonstruktionen auf der Baustelle sei das Ziel. „Derzeit sind vier bis sechs Stockwerke im Holzbau der Standard, mit diesem Verbundsystem kann diese Grenze übertroffen werden. Weil Holz als Hochleistungswerkstoff neben Beton und Baustahl wunderbar mithalten kann“, so Professor Seim.

„Dieses System kann nicht nur im Gebäude eingesetzt werden, vielmehr eignet es sich auch für Brückenkonstruktionen. Eine Brückenkonstruktion aus diesem System soll im kommenden Jahr in Baden-Württemberg realisiert werden“, erzählte Prof. Seim.

Der Holzbau ist überall ein aktuelles Thema. Aufstockungen auf Bestandsgebäuden sind einfach umsetzbar. Auch auf Gebäuden der UNI Kassel wurde bereits auf einer Fläche von über 1.500 Quadratmetern in Holzbauweise aufgestockt, weitere 900 Quadratmeter seien in Planung, so Seim. Vielleicht werden bei diesem Erweiterungsbau bereits die neuesten Erkenntnisse aus der Verbindungstechnik angewandt, die ebenfalls in diesem Fachbereich entwickelt wurden. Die Jahrhunderte lang bekannte Zapfenverbindung, wurde in Kassel zum Mehrfachzapfen entwickelt. Die von Hand gefertigte Verbindungstechnik der Zimmermeister schien bereits mit dem CNC-Abbund eine ausgereifte Konkurrenz bekommen zu haben, seit kurzem ist klar, dass vier Zapfen, kürzer ausgeführt, größere Zug- und Druckbelastungen standhalten kann, als ein einzelner Zapfen.

„Ein solches Forschungsprojekt ergibt sich sehr oft aus persönlichen Gesprächen, bei Veranstaltungen wie diesem Werkstattgespräch“, sagte Prof. Seim. Und da der Holzbau zurzeit sehr gefragt sei, habe auch die UNI Kassel gute Chancen, im Holzbau immer mehr forschen zu können. Ein ganz eigenes Profil für den diesen Standort zu entwickeln, sei dadurch möglich. Dabei lege man Wert darauf, dass die Ergebnisse Vorteile gegenüber der derzeit möglichen Technik habe.

Ist ein Forschungsergebnis reif für die Praxis, beginnt das Ringen um Aufmerksamkeit und Akzeptanz in den Ingenieurbüros, den Bauämtern und bei den Bauherren. „In unserem Bundesland werden keine Hürden abgebaut, andere Länder ziehen im Holzbau an uns vorbei“, so Heinz Moering. Er wünsche sich Rückendeckung auch von der UNI Kassel, mehr Publikationen der Forschungsergebnisse und eine schnelle Anpassung der Hessischen Landesbauverordnung aufgrund dieser Erkenntnisse. Professor Seim kann natürlich keine Lobbyarbeit leisten, sieht aber viele seiner Holzbau-Absolventen aus Kassel irgendwann in Entscheider-Positionen bei Unternehmen und Behörden. Sie könnten den Weg endlich frei machen für ein „echt Hessisches Leuchtturmprojekt“, eine Brücke oder ein mehrgeschossiges Gebäude und so beweisen, dass Bauen mit Holz im waldreichsten Bundesland unerschütterlich ist.

Zusatzinformation UNI Kassel: Die gereihte Zapfenverbindung

„Im ZIM-Kooperationsprojekt wurden neue, formschlüssige Holz-Holz-Verbindungen zwischen dem Fachgebiet Bauwerkserhaltung und Holzbau und Cordes Holzbau untersucht. Auf Grundlage von experimentellen Tastversuchen und einer computergestützten Optimierung wurde die gereihte Zapfenverbindung entwickelt. Die Geometrie ergibt sich durch Auflösung der zimmermannsmäßigen Zapfenverbindung. Bei identischem Zapfenvolumen wird die Tragfähigkeit um ein Vielfaches erhöht und die Schwächung des Hauptträgers durch die Zapfenlöcher verringert. Durch Verstärkung der potentiellen Rissebenen mit Vollgewindeschrauben wird die Tragfähigkeit des Vollquerschnitts am Anschluss erreicht. Die gereihte Zapfenverbindung ist für die Fertigung durch CNC-Abbundmaschinen konzipiert. Hierdurch wird ein hoher Vorfertigungsgrad ermöglicht. Zudem wurden in dem abgeschlossenen Forschungsvorhaben weitere Anschlussvarianten mit Fremd- und Schleifzapfen untersucht. Die Tagfähigkeit einer gereihten Zapfenverbindung kann durch die Adaption von Bemessungsregeln des Eurocode 5 rechnerisch nicht ausgeschöpft werden. Die Entwicklung eines exakten Bemessungsverfahrens, welches das Versagen tatsächlich abbildet wird derzeit am Fachgebiet Bauwerkserhaltung und Holzbau entwickelt.“

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