Bei Holzkonstruktionen setzt die Bauwirtschaft im konstruktiven Bereich bislang vornehmlich auf Nadelholz. Das Potenzial von Laubholz wird hingegen wenig genutzt. Der Umbau der Wälder und neue Entwicklungen könnten das jedoch in Zukunft ändern.
Hybridbauweise mit Buchenholz: Ein Stahlbau-Kopplungsstoß verbindet die beiden Trägerhälften zum Satteldachbinder.
© Brüninghoff Group
Der Klimawandel hat deutliche Folgen für unsere Wälder. Weniger Niederschläge, heftige Stürme und starke Temperaturveränderungen setzen klimaempfindlichen Nadelbäumen wie Fichten zu. Um den Anforderungen gerecht zu werden, findet in Deutschland seit Jahrzehnten ein ökologischer Waldumbau statt. Dabei werden die Wälder durch einen höheren Bestand an Laubbäumen zu klimabeständigen und artenreichen Mischwäldern umgewandelt.
Dieser Waldumbau hat auch Auswirkungen auf die Holz- und Bauwirtschaft. In Zukunft wird mehr Laubholz als nachwachsender Rohstoff für die Branche zur Verfügung stehen.
Schon in den vergangenen Jahren hat sich die Menge des aus den Wäldern entnommen Laubholzes stark erhöht. Nach Zahlen der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe lag sie zwischen 1995 und 2000 noch bei durchschnittlich 11,6 Millionen Festmetern pro Jahr und betrug im Zeitraum 2012 bis 2017 schon durchschnittlich 21,0 Millionen Festmeter, was einer Steigerung von mehr als 80 Prozent entspricht.
Nadelholz bietet Vorteile für die Bauwirtschaft
Dennoch wird im Bausektor nur rund 15 Prozent Laubholz genutzt, während auf Nadelholz etwa 85 Prozent entfallen. Das hat seine Gründe, denn Nadelhölzer bieten für die Bauwirtschaft einige Vorzüge. Nadelbäume wie die Fichte sind schnell wachsende Gehölze und können damit die hohe Nachfrage der Holzwirtschaft besser abdecken. Zudem ist Nadelholz günstiger und leichter zu verarbeiten. Laut einer Studie der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe geben die Marktteilnehmer zudem an, dass der technische Aufwand bei Laubholz höher ist und damit die Produktionsprozesse verteuert. Auch die Verklebung von Laubhölzern für Baumaterialien wird als schwieriger bewertet. Zudem ist die Verwendung von Nadelholz als Baustoff lange erfolgreich erprobt, während sich neue, leichtere Konstruktionen mit Laubhölzern noch in der Forschung befinden.
Laubholz wird noch wenig im konstruktiven Bereich genutzt
Laubhölzer wie Eiche und Buche, die einen Großteil des Bestandes in den heimischen Wäldern ausmachen, werden neben der energetischen Verwendung bislang vornehmlich im Innenausbau, etwa bei Böden oder Treppen, verwendet. Mit Blick auf die künftig höhere Verfügbarkeit von Laubholz, will das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aber den Einsatz im konstruktiven Bereich stärker fördern. Insbesondere bei Buchenholz könnte aufgrund seiner Eigenschaften ein höhere Nutzung von der Bauwirtschaft erreicht werden, wenn entsprechende Produkte ausgereift sind, so die Theorie. Um diesem Ziel näher zu kommen, wurden in den vergangenen Jahren mehrere Forschungsprojekte in diesem Bereich vom BMEL gefördert.
Forschungsprojekt testet Buchenholz im Hallenbau
Eines dieser Projekte beschäftigt sich konkret mit dem Einsatz von Laubholz im Hallenbau mit seinen typisch weitgespannten Tragwerken. Denn bisher werden hier vornehmlich Stahl- und Stahlbetonträger oder sehr materialintensive Brettschichtholzträger eingesetzt. Die Ausgangsfrage war, wie im Vergleich zu konventionellen Trägern aus Brettschichtholz eine Konstruktion geschaffen werden, die mit weniger Material das gleiche oder sogar ein besseres Ergebnis erzielt.
Die neuartige Laubholz-Konstruktion wurde von Wissenschaftlern, Ingenieuren und Praktikern des Labors für Holzbau an der Hochschule RheinMain in Wiesbaden und des Bauunternehmens Brüninghoff aus dem westfälischen Heiden entwickelt. Ziel war es, mit Blick auf die künftige Ressourcenknappheit, ein nachhaltiges Produkt zu schaffen, das auch für den Bau neuer Werkhallen im Handwerk eingesetzt werden kann. Die Holzkonstruktion lässt sich vollständig wiederverwenden.
Tragwerk lässt sich auf der Baustelle verbinden
Für Anschauungszwecke haben die Projektbeteiligten einen 16 Meter langen Prototypen der Konstruktion gefertigt und auch ein Konzept zur industriellen Serienfertigung der neuen Hallentragwerkskonstruktion entwickelt. Allerdings soll das ausgereifte Produkt auch Spannweiten von bis zu 35 Metern ermöglichen. Zudem soll die Feuerwiderstandsklasse R30 erreicht werden, womit die Konstruktion für 30 Minuten einem Brand stand hält.
Der Hybrid-Leichtbauträger verwendet Buchenholz in Kombination mit Fichtenholz und Stahl. Aus zwei parallelgurtigen Trägerhälften aus Holz wird ein satteldachförmiges Tragwerk gebildet. Die Trägerhälften werden im Firstpunkt über einen Kopplungsstoß aus Stahl verbunden. Zwischen die jeweils zweiteiligen Ober- und Untergurte aus Buche-Furnierschichtholz werden Diagonalen aus Fichten-Brettschichtholz geklebt. Um kostenintensive Sondertransporte zu vermeiden und die Logistik in der Produktion zu erleichtern, werden die beiden Trägerhälften erst auf der Baustelle verbunden.
Bei der Entwicklung wurde bewusst auf Verbindungsschrauben aus Metall verzichtet, sondern das Holz direkt miteinander verklebt. So lässt sich der Träger später als ganzes wiederverwenden oder auch problemlos in seine einzelnen Bestandteile zerlegen. Damit kann die neue Konstruktion in die Kreislaufwirtschaft zurückgeführt werden und verbessert die Ökobilanz.
Neues Hybridtragwerk noch mit statischen Problemen
Trotz der genannten Vorteile weist die neue Leichtbau-Konstruktion Schwachstellen auf, die zum Ende des Forschungszeitraums einem praktischen Einsatz in der Bauwirtschaft entgegenstehen. So hielten die Klebeverbindungen in Versuchen zwar hohen Belastungen stand, konnten aber die durch Berechnungen und Simulationen ermittelten statischen Anforderungen für den Einsatz des Trägers in Bauwerken nicht vollständig erfüllen. Weitere Optimierungen der Tragstruktur könnten den Einsatz ermöglichen.
Trotz der vielsprechenden Ansätze gehen die Marktteilnehmer laut einer Studie der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe davon aus, dass Laubholz für die Bauwirtschaft künftig eher eine Bereicherung ist und Nadelholz auf absehbare Zeit nicht in großem Umfang ersetzen wird. |
