Effizient, sicher und günstig bauen mit smarten Klebstoffen

Welche Möglichkeiten multifunktionale Klebstoffsysteme für den Holzbau bieten, wird im Rahmen des Forschungsprojekts SmartTimbA an der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) untersucht.

Das Bauen mit Holz gewinnt im privaten wie auch öffentlichen Bereich zunehmend an Beachtung. Das liegt mitunter daran, dass man ein wesentlich besseres Innenraumklima erhält und ein geringeres Gewicht bei gleicher Tragfähigkeit hat.

„Holz ist durch moderne Methoden, neue Produkte und hohen Vorfertigungsgrad technologisch inzwischen den anderen Bauweisen überlegen. Im Gegensatz zu anderen Baustoffen ist Holz auch noch eine nachwachsende Ressource und bindet CO2 solange es wächst und verbaut ist“, sagt Prof. Dr. Ulrich Schwarz, Dekan am Fachbereich Holzingenieurwesen an der HNEE.

Die technische Entwicklung der letzten Jahre sei enorm, von der Planung bis zur Ausführung kommen modernste Produktionstechnologien im Holzbau zum Einsatz. Das sei auch im Bewusstsein der Gesellschaft, bei Bauherren und Planern angekommen. Dennoch gibt es immer noch gewisse Vorbehalte.

„Konstruktionen mit öffentlicher Nutzung, besonders kommunale Bauten und Brücken, werden überwiegend aus Beton gebaut, weil man glaubt, dass dieses Material langlebiger sei“, beobachtet Prof. Dr. Markus Jahreis, Dozent an der HNEE. Dem widersprechen jedoch Jahrhundert alte Brücken und Dächer aus Holz und die hohen Sanierungskosten der Beton-Infrastruktur. Die Folge sei, dass beispielsweise Holzbrücken häufiger überprüft werden müssen, als im üblichen Turnus von Stahlbetonbrücken.

Das wiederum treibt die Betriebskosten in die Höhe, wodurch die Erstellung einer Konstruktion in Holzbauweise unwirtschaftlich wird. Die Lösung wäre aus Sicht des HNEE-Wissenschaftsteam im Forschungsprojekt SmartTimbA, ein kontinuierliches Monitoring, also die Überwachung von mechanischen Kenngrößen und Feuchtewerten. „Damit können Problemstellen schneller und einfacher erfasst und repariert werden. Das spart in der Gesamtbetrachtung Kosten, da kleine Ausbesserungsarbeiten günstiger als eine Komplettsanierung sind“, erklärt Prof. Dr. Ulrich Schwarz.

Im Projekt SmartTimbA wird eine neuartige Methode untersucht, bei der multifunktionelle Klebstofffugen zum Einsatz kommen. Diese werden als zerstörungsfreie Sensoren schon bei der Produktion von großen Holzbauteilen zum Beispiel für Hallendächer, Brückenträger oder Stützen aus Brettschichtholz integriert. Entwickelt wird eine Technologie, mit der diese Klebstoffe hergestellt und optimal in die relevanten Stellen des Holzbauteils eingebracht werden können.

„Dazu nutzen wir elektrische Messtechnik und entwickeln neue Methoden, um Signale aus Änderungen zu differenzieren. Wir wollen die Signale verstehen und sie mechanischen Größen wie Druck, Zug und Schub zuordnen“, erklärt Christoph Winkler, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt, das Verfahren. Mit den multifunktionellen Klebstoffen wäre künftig ein permanentes und günstiges Last- und Feuchtemonitoring möglich.

„So könnte man beispielsweise Holzbrücken, über die regelmäßig schwere Lastzüge fahren, kontinuierlich überwachen, indem mechanische Spannungen im Material bei Überfahrten durch den Klebstoff detektiert werden. Erreichen die Spannungen kritische Werte, kann eine Warnung erfolgen“, ergänzt Prof. Dr. Markus Jahreis. Das Sicherheitsniveau für das Bauwerk steige und die Prüf- und Wartungskosten würden sinken. Das Bauen mit Holz wäre damit auch für die öffentliche Hand wieder attraktiver.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Ulrich Schwarz
Dekan am Fachbereich Holzingenieurwesen
Professur für Gestaltung, Konstruktion und Herstellung von Produkten aus Holz
Telefon: 03334 657-371
ulrich.schwarz@hnee.de

Prof. Dr. Markus Jahreis
Fachbereich Holzingenieurwesen
Professur für Holzbau
Telefon: 03334.657-376
markus.jahreis@hnee.de

Christoph Winkler
Fachbereich Holzingenieurwesen
Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der
Forschungsgruppe madera wood research
Telefon: 03334.657-369
christoph.winkler@hnee.de

Weitere Informationen:

http://www.hnee.de/E9841 – HNEE-Projektseite „Entwicklung eines multifunktionalen Klebstoffsystems zur Abbildung von Schadensszenarien in Holztragwerken (SmartTimbA)“
https://youtu.be/YWoN_JMqkNs – HNEE-Wissenschaftsnachrichtenvideo