Holztragwerke werden traditionell über 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. Die Oekostab-Projektbeteiligten hatten es sich deshalb zum Ziel gesetzt, die bislang verwendeten Stahlstäbe in Nadelholz durch Laubholzstäbe zu ersetzen und dabei Klebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe einzusetzen. „Die potenzielle Leistungsfähigkeit von Holz wird an dieser Stelle noch nicht voll ausgenutzt“, heißt es im 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.
Tragfähigkeit der Verbindungen simuliert
Im Projektverlauf testeten die Beteiligten für die Stäbe die Laubholzarten Buche, Eiche und Esche sowie Fichtenholz für die Kanteln und entwickelten Klebstoffe auf Proteinbasis. 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.
Weitere Untersuchungen zu proteinbasierten Klebstoffen notwendig
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. Die Forschungsergebnisse eröffnen nicht nur Möglichkeiten im konstruktiven Holzbau, sondern könnten auch neue Anwendungsfelder für feuchtebeständige Klebstoffe erschließen, wie etwa die Hydrophobierung von Dämmstoffen, so die Projektbeteiligten. Zu ihnen gehören das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, die Firma Fritz Häcker, die die Glutinleime bereitstellte, sowie die Unternehmen Pollmeier Massivholz und Pirmin Jung Deutschland als Berater beim konstruktiven Holzbau. Quelle: FNR / jb
