Einsatz von Buchenbrettsperrholz im Buchenmodulbau

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: APH 4-15.09

Schlüsselwörter (Deutsch)

Holzbau, Holzmodulbau, Buchen-Brettsperrholzbau

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Im Nest, einem Gebäude zum Testen von Innovationen, wurden in der Unit Vision Wood Module mit Decken und Wänden aus Buchen-Brettsperrholzplatten eingebaut. Die Platten wurden speziell für dieses Projekt geplant, hergestellt, zu Modulen zusammengebaut, in das Objekt eingebaut und während zirka eines Jahres einem Monitoring ausgesetzt.
In der Vorprojektphase des Bauvorhabens wurde auf Basis der frisch erarbeiteten Bemessungsgrundlagen für Buchenbrettsperrholzplatten von Fagus Jura SA ein Konstruktions- und Montagekonzept entwickelt für Raummodule der Unit Vision Wood. Es hat sich gezeigt, dass die hohe Festigkeit der Buchenbrettsperrholzplatten eine einschalige Konstruktion der Raummodule zulässt, so dass das Buchenbrettsperrholz sowohl Material für die tragende als auch die sichtbare Konstruktion ist. Als Konsequenz der einschaligen Wand- und Deckenkonstruktion mussten sämtliche Installationen im Boden mit Balkenlage geführt werden.
Für den Modulbau wurden grosse Buchen-Brettsperrholzplatten gefertigt. Auf Wunsch der EMPA wurde zur Flächenverklebung ein formaldehyd-freies Klebstoffsystem (1K PUR mit Primer anstatt MUF) verwendet. Dies hatte zur Folge, dass das Herstellungsverfahren geändert und ein zusätzlicher Prozessschritt eingefügt werden musste. So wurden aus den Brettern zuerst Einschichtplatten hergestellt, welche danach in einer Vakuumpresse zu Brettsperrholz verklebt werden konnten. Das resultierende Produkt ist dadurch sehr teuer aber entsprechend auch von sehr hoher Qualität. Trotz potentieller Prozessoptimierung wird ein solches Produkt aber als nicht wirtschaftlich angesehen. Diese Erkenntnis führt zur Anpassung der Einschicht-Brettplatten zu Stabholzplatten, welche eine deutlich günstigerer Rohstoffbeschaffung erlauben. Die daraus resultierenden Stabholzsperrholzplatten können voraussichtlich wirtschaftlich hergestellt werden und eignen sich somit als zukünftiges Produkt.
Die Bearbeitung der Buchen-Brettsperrholzplatten im Werk war ohne grosse Probleme möglich, es zeigten sich jedoch einige Unterschiede gegenüber den Plattenwerkstoffen aus Fichten oder Tanne. Hauptsächlich sind dies Mehraufwände beim Handling und bei den Schraubverbindungen. Während aufgrund des höheren Gewichts der Buchenplatten der Vakuumheber nicht ausreichte und weitere Hilfsmittel notwendig machte, mussten sämtliche Schraubverbindungen vorgebohrt und z.T. gefettet werden, was ein grösserer Zeitaufwand in der Fertigung bedeutet.
Aus dem Monitoring lassen sich folgende Erkenntnisse ableiten:
-  Die Bretter wurden vor der Verklebung gemäss Angaben auf 8±1% Holzfeuchte getrocknet. Beim Start der Messungen (Juni 2016) wiesen die Platten  im Kern eine Holzfeuchte von zirka 7%, an der Oberfläche zirka 9% auf. Während des Monitorings änderte sich die Holzfeuchte aufgrund der  hygroskopischen Eigenschaften des Holzes, sie blieb jedoch grösstenteils innerhalb einer Bandbreite von zirka 7% und 9.5%.
-  Die relativ geringen Klimaveränderungen führten zu nur kleinen Verformungen in Plattenebene, der Plattendicke und Krümmungen/Durchbiegungen  von Wand- und Deckenelementen.
-  Während des Monitorings wurden mit Ausnahme an einer exponierten Stelle keine neu entstandenen Risse ermittelt.
-  Die Verklebung der Platten zeigt am Ende der Beobachtungszeit gegenüber dem Neuzustand keine Veränderungen.
-  Über die einjährige Beobachtungszeit zeigte sich nur eine geringe Farbänderung der Plattensichtflächen.
-  Die mit Körnung 100 ausgeführte Schleifgüte der Plattenoberflächen erweist sich als relativ rau und sollte zukünftig mit Körnung 120 ausgeführt  werden.

Abstract (Deutsch)

Das Projekt „Einsatz von Buchen-Brettsperrholz im Holzmodulbau“ enthält 4 Fragestellungen, welche im Rahmen von 4 Arbeitspaketen behandelt werden:
1. Eignung von Buchen-Brettsperrholzplatten für den (modularen) Holzbau
2. Eignung von herkömmlichen (oder neu entwickelten) Verbindungssystemen für den Buchen-Brettsperrholzbau im Holzmodulbau
3. Möglichkeiten der maschinellen Verarbeitung von Buchen-Brettsperrholz im Holzmodulbau
4. Verhalten von Buchen-Brettsperrholz nach Einbau in modularer Holzkonstruktion (insbesondere Feuchteverhalten, Dimensionsstabilität).
In diesem Bericht wird auf die verschiedenen Punkte der Fragestellungen eingegangen und die Ergebnisse der einzelnen Arbeitspakete werden vorgestellt. In Punkt 4 werden die Untersuchungen für das erste Nutzungsjahr vom Juni 2016 bis Juni 2017 beschrieben. Ausserdem werden hier die Ergebnisse der vorgängigen Probeverklebung (Scherprüfungen und Delaminierungsprüfungen) behandelt.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Zugehörige Dokumente

• Schlussbericht - Empa - Einsatz von Buchenbrettsperrholz im Buchenmodulbau [PDF] 4'317 kB