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Verdichtung und Rückverformung von Holz unter besonderer Beachtung der technologischen Umsetzung zur Profilholzherstellung

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die universelle Verwendung von Holz wurde durch die Entwicklung moderner lignozellulosefreier Werkstoffe in den letzten Jahrzehnten zurückgedrängt. Anisotropie und Inhomogenität, geringe Dauerhaftigkeit und große Streuung prägen die ingenieurtechnische Wahrnehmung von Holz. Mit der Einführung und Adaption neuer Technologien zur Verarbeitung von Holz wurden materialspezifische Nachteile verringert und definierte, kontinuierlich reproduzierbare Eigenschaften umsetzbar. Trotzdem werden heute im Wesentlichen zwei Verarbeitungsverfahren für Holz genutzt: Schneiden und Kleben. In der Arbeit wurde ein Verfahren zur Umformung nach DIN 8582 untersucht: die thermo-hygro mechanische Verdichtung mit anschließendem Gesenkbiegen und Tiefziehen. Der Schwerpunkt der durchgeführten Untersuchungen lag auf der Ausrichtung der Holzfaser senkrecht zur Umformung und stützte sich folgerichtig auf die Patente DE 102 24 721 "Formteil aus Holz und Verfahren zu seiner Herstellung" und DE 502 08 785 "Profil aus Holz und Verfahren zu seiner Herstellung", deren Hauptmerkmal die Verdichtung und Umformung unter Nutzung der Rückerinnerung für technische Formholzelemente darstellt. In der Arbeit wurden somit die Rohdichteverteilung und das Spannungs-Dehnungs-Verhalten während der Verdichtung, Rückerinnerung und Umformung untersucht. Einen breiten Raum nahmen die Ermittlung der Materialkennwerte von Pappel (Populus sp.), Kiefer (Pinus silvestris L.), Balsa (Ochroma boliviana R.), Buche (Fagus sylvatica L.) und Linde (Tilia sp.) hinsichtlich der Querzugfestig- und Steifigkeit ein. Es erfolgten Messungen zum Verdichtungsverhalten und zur Rückerinnerung von Kleinprobekörpern sowie die Untersuchung von uni- und biaxial verdichteten Platten bezüglich der eingebrachten Verformung in Betrag und Verteilung. Es wurde eine Wichtung der Einflußgrößen Holzfeuchtigkeit, Temperatur, Jahrringlage und Holzart vorgenommen. In der Auswertung wurden Möglichkeiten zur Manipulation einzelner Parameter betrachtet. Die Erfassung der neutralen Faser, sowie der Zug- und Druckzonen am beanspruchten Probekörper lies Rückschlüsse auf das Materialverhalten bei der Umformung zu. Für die Berechnung der Probekörpergeometrie wurde ein Dehnungsverhältnis (Zug/Druck) von 70 Prozent zu 30 Prozent zu Grunde gelegt. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die technologischen Parameter beim Übergang vom Labormaßstab zur industriellen Anwendung, unter besonderer Beachtung der praktischen Aspekte der Herstellung von nachformbaren Massivholzplatten, beschrieben. Die Rasterfeldanalyse (GSA-Grid Strain Analysis) ermöglichte eine Abschätzung der Umformungsgrenzen von biaxial verdichteten Hirnholzplatten und deren Bewertung in einem FLD (Forming Limit Diagram). Es wurden Zug- und Tiefungsversuche in Anlehnung an Nakajiama (DIN EN ISO 12004-2) zur Charakterisierung der 3D-Formbarkeit, der Bestimmung des Umformgrades phi und der Versagensgrenzen zur fehlerfreien Herstellung eines Ellipsoidenelementes aus biaxial verdichteten Hirnholzelementen durchgeführt. Die Materialdehnungen betrugen mehr als 25 Prozent. Im Ergebnis der technologischen Umsetzung wurden 18 großformatige, uniaxial verdichtete Massivholzplatten im Gesenkbiegeverfahren zu Profilen mit 300mm Durchmesser und 3 m Länge für eine Windkraftanlage hergestellt.

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Bücher, Broschüren

Tagungsband: Sachverstand am Bau - Immobilienbewertung - Holzschutz 2021
Beiträge aus Praxis, Forschung und Weiterbildung
2021, 292 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Tagungsband des EIPOS-Sachverständigentages Holzschutz 2019
Beiträge aus Praxis, Forschung und Weiterbildung
Band zur Tagung am 13.12.2019.
2020, 154 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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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Tagungsband des EIPOS-Sachverständigentages Holzschutz 2018
Beiträge aus Praxis, Forschung und Weiterbildung.
2018, 106 S., 60 Abb. u. 4 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Auf dem 22. EIPOS-Sachverständigentag Holzschutz diskutieren Experten der Holzbranche aus Lehre und Praxis über Herausforderungen, neueste Erkenntnisse und Visionen für künftige Entwicklungen des Bau- und Werkstoffs Holz. Die Themen, die in dem Tagungsband zusammengefasst sind, reichen vom Fehlerpotenzial im Sockelbereich von Holzbauten und Fachwerkschäden über tragwerks- und brandschutztechnische Lösungen bei mehrgeschossigen Holzsystembauten und Fragen zur Holzfeuchteproblematik bis hin zur Planung von Flachdächern in Holzbauweise. Die Beiträge zeigen auf, wo Fehlerquellen liegen und wo Schäden an Holzbauten entstehen können. Anhand von Fallbeispielen werden Instandsetzungsmöglichkeiten und praxistaugliche Lösungsmöglichkeiten erläutert, um Schäden zu vermeiden. Darüber hinaus werden zwei überarbeitete WTA-Merkblätter zur Fachwerkinstandsetzung vorgestellt, die die energetische Verbesserung von Fachwerk-Außenwänden thematisieren.

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Tagungsband des EIPOS-Sachverständigentages Holzschutz 2017
Beiträge aus Praxis, Forschung und Weiterbildung.
2018, 130 S., 30 Abb. u. 5 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für alle Fachleute der Holzschutzbranche ist der EIPOS-Sachverständigentag Holzschutz ein wichtiger Branchentreff. Die Vorträge informieren über aktuelle Entwicklungen, neue Herausforderungen und Lösungsansätze für den baulichen, vorbeugenden sowie bekämpfenden Schutz des Holzes: Modifizierte und hydrophobierte Hölzer, Bambus: Was steckt dahinter? Entwicklung von Holzschutzwirkstoffen - Altbewährtes oder Suche nach Alternativen? Schimmel auf Holz: Alte Probleme und neue Lösungen! Oder ist es umgekehrt? Schäden an Brettschichtholzkonstruktionen - Ursachen und Instandsetzungsmöglichkeiten? Die bevorstehende Reform des Bauvertragsrechtes. Damit bilden die Themen eine Kombination aus wegweisenden Vorschlägen und praxiserprobten Hinweisen für alle am Holzschutz Beteiligten.

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Tagungsband Holzschutz 2016
Beiträge aus Praxis, Forschung und Weiterbildung
Tagungsband zur Tagung am 7. Dezember 2016.
2017, 124 S., zahlr. farb. Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Baustoff Holz in seiner vielfältigsten Form steht weiterhin im Fokus von Wissenschaft und Praxis. Fachvorträge zu den vielseitigen Themen des konstruktiven Holzschutzes, Fachinformationen über aktuelle Entwicklungen in der Normung sowie praxisorientierte Empfehlungen zur Vermeidung von Schäden stehen im Mittelpunkt des 20. Sachverständigentages Holzschutz. Der Tagungsband behandelt unter anderem Methoden der Bewertung und Sanierung von Holzkonstruktionen, insbesondere an denkmalgeschützten Bauwerken. Er gibt einen Überblick über aktuell zugelassene Holzschutzmittel und wie konstruktiver Holzschutz umweltschonend gegen Befall durch Insekten und Pilze angewandt werden kann. Die Vorteile und Anwendungsgrenzen werden diskutiert. Holzfäulepilze können Fachwerk schwer schädigen: Hausschwamm, Tintling, Stachelsporling - sie alle setzen dem Bauholz zu. Aber mit schonenden Sanierungsverfahren und baulichem Holzschutz sind sie in Schach zu halten. Darüber hinaus enthält der Tagungsband Informationen zu bevorstehenden Änderungen am WTA-Merkblatt Hausschwamm.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
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Holger Militz, Philipp Sauerbier
FiRetWood - Entwicklung innovativer Brandschutzmittel unter Verwendung von Textilvernetzungschemikalien für Bauprodukte aus Holz für den Außenbereich
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3229
2021, 47 S., 48 Abb. u. 2 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Brandverhalten von Holz erfordert vorbeugende Schutzmaßnahmen in der Bauanwendung. Derzeitig verfügbare Flammschutzsysteme basieren teils auf gesundheitlich bedenklichen Stoffen und sind nicht resistent gegenüber Witterungseinflüssen, sodass es bei Außenanwendung zu Auswaschungen kommt. Dies stellt gesundheitliche Risiken dar, als auch eine Einschränkung für einen permanenten Flammschutz im Außenbereich, was Forschungsbedarf aufwirft. Ziel des Forschungsvorhabens war es, durch in der Textilindustrie bereits etablierte Produkte das Brandverhalten von Holz in einer baulichen Anwendung im Außenbereich zu verbessern. Der Fragestellung der gesundheitlichen Risiken wurde mit Chemikalien begegnet, die frei von Halogenen und Boraten sind. Eine Auswaschung sollte durch Vernetzung der Chemikalien mit dem Holz erreicht werden, sodass eine Anwendung im Außenbereich ermöglicht wird.

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Martin Danzer, Philipp Dietsch, Stefan Winter
Verhalten verstärkter Brettschichtholzbauteile unter Schwindbeanspruchung
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3212
2020, 117 S., 42 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Material Holz reagiert bei einer Änderung der Materialfeuchte in Form von Quell- bzw. Schwinderscheinungen. Dem tragfähigkeitssteigernden Effekt von Verstärkungselementen in Holzbauteilen steht die Eigenschaft einer Behinderung des freien Schwindens des Holzes bei Feuchteänderungen gegenüber. Inwieweit infolge dieses Sperreffekts Risse induziert werden und welche Auswirkungen sich daraus auf die Tragfähigkeit ergeben, ist bisher ungeklärt. Daher wurden in diesem Forschungsprojekt Untersuchungen zum Schwindverhalten von verstärkten Brettschichtholzbauteilen durchgeführt. Als Verstärkungselemente kamen eingedrehte, innenliegende sowie aufgeklebte, außenliegende Verstärkungen zum Einsatz. Zur Klärung obiger Fragestellung wurde der Sperreffekt typischer Anwendungsfälle von Verstärkungen in 3 Bauteil-gruppen in Form experimenteller sowie numerischer Untersuchungen quantifiziert.

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H.J. Blaß
Herauswandern von Nagelplatten aus dem Holz - Identifizierung wesentlicher Einflussparameter
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3379
2020, 12 S., 4 Abb. u. 1 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In den letzten Jahren wurden zunehmend Schadensfälle in Dachkonstruktionen mit Nagelplattenbindern beobachtet, die auch durch das Herauswandern von Nagelplatten aus dem Holz verursacht wurden. Bereits ein Herauswandern von 1 mm kann zu signifikanten Reduzierungen der Tragfähigkeit von Nagelplattenverbindungen führen. Deshalb wurden im Forschungsprojekt besonders gefährdete Dachkonstruktionen mit Nagelplatten untersucht. Dazu wurden mögliche Parameter und ihre Kombinationen identifiziert und ihr Einfluss auf das Herauswandern von Nagelplatten abgeschätzt. Zusätzlich wurden Empfehlungen abgeleitet, wie bei der Errichtung von baulichen Anlagen mit Dachkonstruktionen in Nagelplattenbauweise im Hinblick auf Mindestanforderungen an Nagellänge oder Nagelform vorgegangen werden sollte.

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Jürgen Graf, Stefan Krötsch, Viktor Poteschkin, Wenchang Shi
Potentiale der Verwendung von Brettsperrholz-Produktionsabfällen zur Herstellung von Bauteilen im Holzbau - Recycling von Brettsperrholz-Produktionsabfällen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3204
2020, 83 S., 104 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Herstellung von Bauelementen aus Brettsperrholz (BSP) fallen produktionsbedingt große Mengen an Resten an. Zum Teil handelt es sich um Randabschnitte aus der Plattenproduktion, die durch Besäumung der Brettsperrholztafeln entstehen. Diese werden von den Holzplattenherstellern für den Transport als Kanthölzer und Abstandshalter verwendet. Die beim Zuschnitt der Bauelemente entstehenden großformatigen Tür- und Fensterausschnitte finden dagegen oft keine stoffliche Weiterverwendung. Genau diese Restplatten sind für das Recycling von Brettsperrholz-Produktionsabfällen in diesem Forschungsvorhaben von besonderem Interesse. Um die Reste optimal zu nutzen, wurde ein Script geschrieben, das für die gewünschten Decken- und Wandabmessungen die Anzahl und die notwendige Geometrie der einzelnen Elemente anhand von zur Verfügung stehenden BSP-Restholzplatten berechnet.

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Christoph Gengnagel, Alexander Pfriem, Jan Friedrich, Tom Brodhagen
Entwicklung von Fassadenelementen mit pyrolysierter Oberfläche mit verbesserten Brandschutzeigenschaften - PyroForCE 2.0
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3196
2020, 184 S., 114 Abb. u. 6 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Holz findet seit Jahrhunderten Anwendung als nachhaltiges Material für Fassadenbekleidungen. Die Zuordnung zu normalentflammbaren Baustoff lässt die Verwendung von Holz als Fassadenmaterial jedoch nur für Gebäude bis einschließlich Gebäudeklasse 3 zu. Mit der Oberflächenpyrolyse wird ein Verfahren aufgezeigt, den Feuerwiderstand von Fassadenhölzern ohne weitere chemische Behandlung soweit zu erhöhen, dass eine Klassifizierung als schwerentflammbarer Baustoff möglich wird. Zur Untersuchung der Pyrolyseschicht wurde eine autarke Pyrolyseanlage auf der Basis eines Bandbrenners zur Direktbeflammung entwickelt, in der die Stärke der Schicht analysiert werden konnte. Unter Berücksichtigung unterschiedlicher Prüfverfahren und Normierungen wurde so der Feuerwiederstand gezielt erhöht.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Eicke-Hennig, Werner
Auf dem Holzweg. Ökologie der Waldnutzung (Teil 1)
Gebäude-Energieberater GEB, 2023

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Lysser, Bernhard
Barfußtauglich. Was heißt das? Unregelmäßigkeiten im Lärche-Terrassenholz
Boden Wand Decke, 2022

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Weidenhiller, Andreas
Brettfestigkeit bereits im Stamm bestimmen. EU-Forschungsprojekt zeigt, was modernes Rundholzscanning leisten kann (kostenlos)
Holzforschung Austria, 2022

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Gunßer, Christoph
Gesundholzbau. Der Baustoff Holz erobert immer neue Bauaufgaben. Inzwischen werden damit selbst mehrgeschossige Gesundheitsbauten realisiert. Besuch in einem Pionierbau im Nordschwarzwald (kostenlos)
DAB Deutsches Architektenblatt. Baden-Württemberg, 2021

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Blumenröder, Silke
Wie nachhaltig ist Bauen mit Holz wirklich? (kostenlos)
Bundesbaublatt, 2021

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Highlights aus dem Programm