Langzeit- und feuchteabhängiges Verformungsverhalten von Furnierschichtholz (FSH)

Federführendes Institut HF Institut für Holzforschung

Langzeitbiegekriechversuche und FEM Modellierung von Furnierschichtholz

Beobachtungen von unerwartet hohen Langzeitverformungen in realen Konstruktionen aus Laubholz-FSH legen nahe, dass die gängige Bemessungspraxis im Ingenieurholzbau durch Kriechen bedingte Langzeitverformungen rechnerisch nur unzureichend berücksichtigt. Durch systematische Experimente in Kombination mit Modellierung sollen das Kriechverhalten von FSH überprüft und neue Erkenntnisse für Forschung und Praxis verfügbar gemacht werden.

Hintergrund und Zielsetzung

Das Langzeit- und feuchteabhängige Verformungsverhalten von Holzbauteilen wird bei der Bemessung (Dimensionierung und Berechnung der Statik) über einen vereinfachten Kriechbeiwert berücksichtigt. In Abhängigkeit des (Holz-) Baustoffes (z. B. Vollholz, Furnierschichtholz, Sperrholz) und der Nutzungsklasse (1, 2 oder 3; jeweils gekennzeichnet durch die resultierende Holzfeuchte aufgrund u. a. der umgebenden Luftfeuchte) sind hier bestimmte Faktoren (z. B. 0,6, 0,8, 2,0) anzusetzen. Sind die Faktoren aufgrund mangelnder Datengrundlage ungeeignet und führen zu einer Unterschätzung des tatsächlichen Bauteilverhaltens (z. B. erhöhte Durchbiegung), kann es zu ästhetischen Einschränkungen bis hin zur Nichterfüllung von Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit kommen. Das kann zum Problem bei Planern, Unternehmern, Bauherrn und Baustoffherstellern führen.

Ziel des Projektes ist es, zu beantworten, ob sich (1) das Kriechverhalten von FSH von dem von Vollholz generell sowie (2) das von Laubholz-FSH sich von dem von Nadelholz-FSH unterscheidet. Liegen Unterschiede vor (Arbeitshypothese), soll geklärt werden, ob hierfür spezifische struktur- und herstellungsbedingte Gründe ursächlich sind. Weiter soll dann ermittelt werden, ob unter verschiedenen klimatischen Bedingungen (Feuchte, Temperatur, Wechselklima) ermittelte Kriechkurven und sich anhand dieser erstellten analytischen und numerischen Modelle besser als vereinfachte Kriechbeiwerte für eine Bemessung eigenen.

Das Projekt „Langzeit- und feuchteabhängiges Verformungsverhalten von Furnierschichtholz (FSH)“, kurz LuV-Holz, Projektnummer 10.08.18.7-24.39, wird aus Mitteln der „Zukunft Bau Forschungsförderung“ vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Auftrag des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB) gefördert. Vorarbeiten wurden von der Gesellschaft der Förderer und Freunde der Holzwissenschaft in Hamburg e. V. (GFF) finanziell unterstützt.

Zielgruppe

Planer im Ingenieurholzbau, Unternehmer im holzverarbeitenden Gewerbe, Holzbau- und Holzwerkstoffforschung

Vorgehensweise

In Kooperation führen Thünen-Institut für Holzforschung (TI-HF) und Universität Stuttgart (US), Institut für Werkstoffe im Bauwesen und Materialprüfungsanstalt, Forschungsarbeiten mit dem Ziel durch, über Kriechkurven und Kriechzahlen zu verfügen, die das tatsächliche Verhalten von Furnierschichtholz aus Buche, Fichte und Kiefer situativ, z. B. klima- und querschnittsbedingt, besser zu beschreiben vermögen. Projektpartner hierbei sind die Brüninghoff GmbH & Co. KG, Pollmeier Massivholz GmbH & Co. KG und Steico SE. Unter Variation von Umgebungsklima (Temperatur und relative Luftfeuchte) und verschiedenen Laststufen erfasst das TI-HF die Durchbiegung von kleinen und mittelgroßen Prüfkörper signifikanter Anzahl während der Be- sowie Entlastung. Als Referenz dienen Vollholzproben der jeweiligen Holzart. Die US führt die Modellbildung und Parameterbestimmung sowie Formulierung von Rückschlüssen für die Bemessung in der Ingenieurpraxis durch und bringt diese ggf. in die Normung ein. Über Brüninghoff werden Zustandserfassungen von tatsächlichen Verformungen an ausgewählten Bauwerken mit FSH-Bauteilen durchgeführt. Pollmeier und Steico stellen geeignetes Probenmaterial zur Verfügung.