Aufsatz: Modulares Bauen - Technologien und Konstruktionen im industriellen Holzbau – Fraunhofer IRB

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Modulares Bauen - Technologien und Konstruktionen im industriellen Holzbau

Autor: Albus, Jutta
Quelle: Forum Holzbau Urban Köln. 11. Europäischer Kongress (EBH 2018) 16./17. Oktober 2018, Gürzenich Köln (DE). Bauen mit Holz im urbanen Umfeld
Seiten: 31-40
2018

Publikationslisten zum Thema:
Bauweise, Vorfertigung, Zweckmäßigkeit, Wirtschaftlichkeit, Formfindung, Gestaltung, Fertigung, Prozess, Serienfertigung, Amortisation, Lebenszyklus, Nachhaltigkeit, Effizienz, Holzbauweise, Mehrgeschossbau, Montage, Skelettbau, Schottenbauart, Brettschichtholz, Brettsperrholz, Spannweite, Brandschutz, Schallschutz, Integration, Gebäudetechnik, Raumzelle, Laubholz, Nadelholz, Optimierung, Raummodul, Wärmeschutz, Holztafel, Bauelement, Richtlinie, Hybridbauweise, Geschosswohnungsbau, construction method, prefabrication, usefulness, economy, form determination, design, production, process, mass production, amortization, life cycle, sustainability, efficiency, timber construction method, multi-storey building, assembly, skeleton construction, crosswall constructrion type, laminated board, laminated-plywood, span, fire protection, protection against sound, integration, building technology, cellular box unit, leaf wood, resinous wood, optimization, room module, thermal protection, timber panel, building component, guideline, Hybrid building method,

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Holz ist aktuell der Bau- und Werkstoff, dem das größte Potenzial für zukunftsorientiertes Bauen zugeschrieben wird, der aber auch Forschung und Baupraxis vor neue Herausforderungen stellt. Auf dem 23. EIPOS-Sachverständigentag Holzschutz diskutierten Experten aktuelle Fragestellungen und stellten neueste Erkenntnisse vor, die in diesem Band zusammengefasst werden. Die Holzforschung AUSTRIA präsentiert in ihrem Beitrag ein Konzept zur gewerkeübergreifenden Optimierung der Schnittstellen bei der Implementierung von TGA im mehrgeschossigen Holzbau. Breiten Raum nimmt das Thema Holzschäden durch Schimmel, Pilze und Insekten ein. Anhand praktischer Beispiele werden Ursachenfindung und erfolgreiche Sanierungsverfahren erläutert. Ebenso wird der Frage nachgegangen, wie eine biologische Schädlingsbekämpfung durch den Einsatz natürlicher Feinde wie den Buntkäfer gelingen kann. Dazu werden die Neuerungen der überarbeiteten Holzschutznorm DIN 68800-4 zum Thema Bekämpfungs- und Sanierungsmaßnahmen gegen Holz zerstörende Pilze und Insekten erklärt. Abgerundet wird der Band mit der Vorstellung aktueller Forschungsergebnisse aus dem Holzverbundbau und ihrer praktischen Umsetzung sowie des derzeitigen Diskussionsstands zum Brandschutz im Holzbau.

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In Vorarlberg wachsen jedes Jahr 610.000 Vorratsmeter Tannen-, Fichten- und Laubholz nach. Der vorbildhafte Umgang mit diesen lokalen Ressourcen ist entscheidend für die herausragende Holzbautradition des österreichischen Bundeslands. Architekten und Holzbaumeister aus Vorarlberg setzen weltweit Maßstäbe im Umgang mit dem Werkstoff Holz. Ihre Entwürfe sowie Verarbeitungs- und Konstruktionsmethoden zeigen eine klare Perspektive für die Zukunft des Holzbaus auf. Das Buch dokumentiert anhand einer Auswahl beispielhafter aktueller Holzbauten in Vorarlberg die einzigartige Vielfalt der regionalen Holzbaukultur. Im Fokus stehen Gemeindehäuser und Bushaltestellen, Einfamilienhäuser und mehrgeschossige Wohnanlagen, Sporthallen und Kirchen, die in den letzten 10 Jahren in Holz- oder in Holzhybridbauweise errichtet wurden. Die jeweiligen Projektdokumentationen zeigen die architektonischen und handwerklichen, sinnlichen und funktionalen Qualitäten der jeweiligen Projekte.

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Holz ist aufgrund seiner vielen positiven Eigenschaften ein geeigneter Baustoff für Tragkonstruktionen von Bauwerken. Aufgrund seiner hohen Festigkeit im Verhältnis zum Eigengewicht lassen sich relativ filigrane Tragstrukturen mit großen Spannweiten aus Holz realisieren, wie z.B. für Tragwerke von Sport- und Mehrzweckhallen, Schwimm- und Freizeitbädern sowie Kulturbauten. Weitere Vorteile ergeben sich durch seine natürliche Resistenz gegenüber chemischen Stoffen, die Holz zum idealen Baustoff für Lagerhallen (z.B. für Tausalz) macht, und Holz eignet sich darüber hinaus aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit hervorragend für Gebäude, an die besonders hohe Anforderungen an die energetische Qualität gestellt werden, wie z.B. für Passivhäuser. Ein wesentlicher Vorteil, der für den Einsatz von Holz als Konstruktionsbaustoff spricht, ergibt sich durch seine positiven ökologischen Eigenschaften. Holz steht - eine nachhaltige Waldwirtschaft vorausgesetzt - als Baustoff quasi unendlich zur Verfügung und bindet schädliches Kohlendioxid. Das Buch gibt einen Überblick über das Sicherheitskonzept und behandelt die zu beachtenden Regeln für die Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit, die durch zahlreiche ausführliche Beispiele erläutert werden. Die grundlegende Norm ist der Eurocode 5 (DIN EN 1995) einschließlich des nationalen Anhangs (DIN EN 1995/NA).

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Mit der Liberalisierung der Brandschutzvorschriften im Jahr 2015 in der Schweiz ist die Höhenbeschränkung für Holzbauten gefallen und die Höhenregelung für Hochhäuser durch die VKF neu definiert worden. Dadurch ergeben sich neue Perspektiven für den Holzbau in der Schweiz. Holz, ein Baustoff mit hohen ökologischen und nachhaltigen Eigenschaften, hat die Chance, sein Potenzial nun auch im Bereich hochleistungsfähiger Bauweisen und Konstruktionen unter Beweis zu stellen. Die dazu notwendigen Erfahrungen im Segment des mehrgeschossigen Holzbaus konnten in den letzten Jahren in ausreichendem Masse aufgebaut werden. Im Hochhausbau fehlt diese Expertise aber weitestgehend. Aktuelle Hochhausprojekte in Holzhybridbauweise in- und außerhalb der Schweiz sind meist Leuchtturmprojekte. Es ist keine spezifische Typologie für den Hochhausbau in Holzhybridbauweise zu identifizieren und häufig kommt der Baustoff Holz in der hybriden Bauweise zu wenig deutlich zur Geltung. Vor diesem Hintergrund hat das Kompetenzzentrum Typologie und Planung in Architektur (CCTP) das Forschungs- und Entwicklungsprojekt lanciert. Bei diesem stand die folgende Frage im Zentrum der Betrachtung: Welche Merkmale weist eine spezifische Hochhaustypologie in Holzhybridbauweise auf und welchen Beitrag kann diese Typologie zur qualitativ hochwertigen Verdichtung im urbanen Raum leisten? Die Publikation führt die spezifische Hochhaustypologie basierend auf dem Modul 17 konzeptionell ein und erläutert anhand eines Prototyps deren Potenzial in der Umsetzung und den dabei generierten Mehrwert für unsere gebaute Umwelt. Die Ergebnisse basieren auf dem interdisziplinären Dialog zwischen Forschung und Umsetzung.

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Forschungsberichte

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Ondrej Kyjanek, Oliver David Krieg, Tobias Schwinn, Achim Menges
Mensch-Roboter-Kooperation im Holzbau: Potentiale für die Vorfertigung
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3180
2020, 69 S., 24 Abb. u. 2 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Der Holzbau basiert heute auf Leichtbausystemen mit einem sehr hohen Vorfertigungsgrad. Der Automatisierungsgrad der Fertigung im Holzbau ist jedoch im Vergleich zu anderen Industriebranchen immer noch sehr gering. Ziel dieses Projektes ist es daher, einen möglichen Einsatz der Mensch-Roboter-Kooperationsfertigung zu analysieren und zu bewerten, um den Automatisierungsgrad in der Holzbauvorfertigung zu erhöhen und flexibel zu halten. Die Forschungsarbeit verfolgt einen vierstufigen Forschungsansatz bestehend aus Analyse, Systematisierung, Entwicklung und Evaluierung: basierend auf der Analyse des aktuellen Stands der Technik im Holzbau und der verfügbaren Technologien der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) und der Systematisierung der Ergebnisse, werden praktikable MRK-Workflows entwickelt und diese abschließend durch eine Reihe von Produktionssystemprototypen bewertet.

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Übertragungsfunktionen im Holzbau
Prognose der Schallübertragung aus haustechnischen Anlagen mit einem tabellarischen, praxistauglichen Ingenieurersatzverfahren
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3163
2020, 105 S., 64 Abb. u. 1 Tab., Softcover
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Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Holzbau sind hierfür bislang keine Prognoseverfahren verfügbar. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Hierfür wird ein empirisches Verfahren basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen vorgeschlagen. Um ein empirisches Prognosemodell abzuleiten, wurden die vorhandenen Daten anhand von Kategorien gruppiert. Aus diesen Gruppen wurden repräsentative Spektren für die Übertragungsfunktionen abgeleitet. Damit ist nun erstmals eine Abschätzung des resultierenden Schalldruckpegels im Holzbau möglich.

Catherina Thiele, Dirk Lorenz, Thomas Scherer, Stephan Birk, Sebastian Simon
Leitungsdurchführungen im Holzbau
Abschlussbericht LeitHolz.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3159
2019, 118 S., 55 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Das Forschungsprojekt "Leitholz" beschäftigte sich mit der Anwendung und Prüfung von Leitungsabschottungen im Holzbau. Bekannte, im Massiv- oder Trockenbau zugelassene, Abschottungssysteme sollten bezüglich ihrer Anwendbarkeit im Holzbau untersucht werden. Weiterhin sollte überprüft werden, ob die Prüfbedingungen für Abschottungen im Massivbau auf Abschottungen in Holzbauteilen übertragen werden können. Aktuell stellt zur Leitungsabschottung im Holzbau eine gewerkübergreifende Lösung die gängige Praxis dar. An der Stelle der Leitungsdurchführung wird der Werkstoff Holz durch ein massives Bauteil (Beton / Mörtel) substituiert. Die Leitungsabschottung erfolgt dann innerhalb des massiven Bauteils. Abschottungssysteme können unter nicht wesentlicher Abweichung von ihren Anwendbarkeitsnachweisen eingebaut werden. Im Forschungsprojekt wird eine neue Methode "Holz-in-Holz" erarbeitet. Ziel ist an der Stelle der Leitungsdurchführung nicht weiter einen anderen Werkstoff einzubringen. Die Abschottung soll in Holzmodulen stattfinden.

Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise

Stefan Bacher, Camille Châteauvieux-Hellwig, Melina Martin, Thomas Ecker, Michael Rudolph, Andreas Rabold
Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise
Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
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2019, 120 S., 23 Abb. u. 10 Tab., Softcover
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Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Mangelnde Planungsdaten erschweren es gerade klein- und mittelständigen Unternehmen, zu denen sehr viele Holzbaubetriebe gehören, den Einstieg in den mehrgeschossigen Holzbau, der nicht nur aus ökologischer Sicht vorteilhaft ist. So wurden auch in der neuen DIN 4109 nur drei Aufbauten für leichte Flachdächer berücksichtigt. Die Zielsetzung des Projektes besteht daher in der Bereitstellung von Planungsunterlagen für verschiedene Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen sowie den weiteren Leistungseigenschaften wie Wärme- und Feuchteschutz entsprechen. Die Untersuchungen wurden an praxisnahen Dachaufbauten durchgeführt, um die Einflussgrößen auf die Schalldämmung von Flachdächern und leicht geneigten Dächern beschreiben und Planungsunterlagen gut geeigneter Konstruktionen zur Verfügung stellen zu können.

Jürgen Graf, Reiner Klopfer, Dennis Röver
Neue Potentiale im konstruktiven Holzbau durch acetylierte Buche. Abschlussbericht
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Buchenholz liegt zukünftig in großen Mengen vor und hat das Potential im konstruktiven Holzbau vermehrt zur Anwendung zu kommen. Die Verfügbarkeit als Bauprodukt kann in Zukunft deutlich zunehmen, wenn Fragen der Festigkeitssortierung, der Verwendung von Holzteilen geringer Qualität und der Marktbereitstellung auf der einen Seite sowie Fragen der Klebbarkeit, der Keilzinken-verbindungen und der Dauerhaftigkeit auch für Verwendungen im Außenbereich auf der anderen Seite besser untersucht und gelöst werden. In diesem Forschungsvorhaben sollen daher experimentelle Untersuchungen an hochwertiger, vorsortierter Buche für BS-Holz mit > GL 48 (astfrei, dyn. E-Modul > 15 000 N/mm2, Bauteilbreite 100 mm) an Kleinproben, Teilproben und Proben in Bauteilgröße nach DIN EN 384 und DIN EN 408 durchgeführt und daraus ableitende mittlere Festigkeiten und Steifigkeiten ermittelt werden. Die Eigenschaften von acetyliertem Buchenholz sollten mit den Eigenschaften von nativem Buchenholz verglichen werden. Damit sollen Grundlagen für die Bemessung von Bauteilen aus Buchen BS-Holz von frei bewitterten Brücken, Türmen, Hallentragwerken, Parkhäusern, Überdachungen, Fassaden, Balkonen etc. mit diesem innovativen Baustoff bereitgestellt werden.

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Breuer, Reinhard
Zukunft aus Holz. Materialien der Zukunft
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Otto, Andreas; Eberl-Pacan, Reinhard
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