Wie gelingt es uns, in Zukunft ressourceneffiziente Tragwerke zu erstellen?
Holzbauweisen werden zunehmend politisch gefordert und gefördert. Aufgrund der werkstoffspezifischen Randbedingungen werden die erforderlichen Querschnitte in manchen Fällen jedoch unwirtschaftlich groß. Wie wäre es also, wenn durch die Kombination von Holz und Stahl eine Reduktion der Querschnittshöhe von über 30 % im Vergleich zu einem reinen Holzquerschnitt möglich wäre?
Hier setzte das kürzlich abgeschlossene IGF-Forschungsprojekt Holz-Stahl-Hybridbauweisen am Beispiel biegebeanspruchter Tragelemente – HoStaBau von FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. und iVTH – Internationaler Verein für Technische Holzfragen e. V. an. Gemeinsam haben die KIT-Lehrstühle für Holzbau, Stahlbau und Baukonstruktion Verbundmethoden zwischen den beiden Werkstoffen entwickelt, systematisch untersucht und optimiert.
Bauteilversuche an 30 Biegeträgern mit einer Spannweite von 2,4 m zeigten das Potenzial dieser Hybridbauweise. Durch die synergetische Ergänzung der Werkstoffe konnte die Biegetragfähigkeit um bis zu 120 % und die Biegesteifigkeit um bis zu 250 % im Vergleich zu einem reinen Holzträger gesteigert werden. Insbesondere die signifikante Steigerung der Biegesteifigkeit kann einen ökologisch und ökonomisch sinnvollen Einsatz der Holzbauweise in neuen Anwendungsbereichen ermöglichen.
Das Holz wiederum schützt die höherfesten Stahlprofile durch die elastische Bettung vor Stabilitätsversagen und ermöglicht eine ressourceneffiziente Werkstoffausnutzung. Zudem sind die Stahlbauteile durch das Holz vor Brandangriff und Korrosion geschützt.
Haase, P.; Aurand, S.; Boretzki, J.; Albiez, M.; Sandhaas, C.; Ummenhofer, T.; Dietsch, P. (2024) Bending Behavior of Hybrid Timber-Steel Beams. Materials 17, No. 5, 1164. https://doi.org/10.3390/ma17051164
