Laubholz in Tragwerken - Der Keilzinkenstoss als Schlüsselelement

• Research unit: FOEN
• Project number: WHFF 2012.01

Key words (German)

Laubholz, Keilzinkung, Geometrie, Material, Festigkeit

Short description (German)

Die Anwendung von Laubholz in Tragstrukturen bietet aufgrund der natürlich höheren Festigkeiten ein hohes Potential zur Realisierung von weitspannenden Holzkonstruktionen und mehrgeschossigen Wohn- und Verwaltungsbauten. Laubholz unterstützt im Allgemeinen Holz als  nachwachsenden Rohstoff in der Konkurrenz zum Massiv- und Stahlbau.
Für den erhöhten Einsatz von Laubholz müssen qualitativ abgesicherte Bauprodukte für die Architekten, Planer und Ingenieure auf dem Schweizer Markt zur Verfügung stehen. Aufgrund der natürlichen Wuchsmerkmale stehen für Laubholz zumeist nur kürzere gerade Stammformen zur Verfügung als in
Nadelholz. Die Realisierung der Keilzinkenverbindung, ein geklebter Längsstoss, in Laubholz würde diese Einschränkung in den verfügbaren Längen der Brettlamellen wieder aufheben. Die Keilzinkenverbindung stellt somit ein Schlüsselelement dar, was die erforderliche Vielfalt in der Produktpalette für
Laubholz sichern und gleichzeitig die bisherige Lücke in den Herstellungsprofilen schliessen könnte.
Zu beachten ist hierbei, dass Laubholz gegenüber Nadelholz verschieden ist, was sich nicht nur in den Wuchsformen wiederspiegelt sondern auch im mikroskopischen Aufbau und deren resultierenden Eigenschaften, wie Tränk- und Bearbeitbarkeit. Bekannte Technologien für die Verarbeitung von Nadelholz können nicht eins zu eins auf Laubholz übertragen werden. Innerhalb des Projektes wurden in der Literatur bekannte Keilzinkengeometrien betreffend ihrer auftretenden Spannungskonzentrationen, erreichbaren Festigkeiten und Produktionsschritte analysiert und dem Anforderungsprofil zur Herstellung von hochleistungsfähigen Brettschichtholz aus Laubholz gegenübergestellt. Für eine detailliertere Abschätzung wurde ein numerisches Modell zur Abbildung einer Keilzinkenverbindung unter Zugbeanspruchung erarbeitet. Die durchgeführte Parameterstudie mit dem numerischen Modell bestätigte theoretische wie praktische Annahmen zur Optimierung von  Keilzinkenverbindungen. 
In experimentellen Prüfserien mit Buchenholz wurden verschiedene Keilzinkenprofile unter Anwendung von drei verschiedenen Klebstofftypen sowie variierenden Herstellungsparametern untersucht. Die Herstellung der Prüfserien konnte zum einen industriell beim Projektpartner n‘Holzbau AG und zum anderen unter labortechnischen Rahmenbedingungen bei der Firma Grecon Dimter in Alfeld- Hannover, Deutschland erfolgen. Die Prüfung der Serien erfolgte stets an der Berner Fachhochschule, Architektur, Holz und Bau.
Die erreichten Projektergebnisse belegen, dass mit den gegenwärtig genutzten Herstellungsparametern für Laubholz noch nicht das verfügbare Tragfähigkeitspotenial von Laubholz ausgeschöpft wird. Angepasste Prüfserien innerhalb des Projektes zeigen erste Lösungsansätze auf. Die industrielle und qualitätssichere Umsetzung der Keilzinkenverbindung für Brettschichtholz in Laubholz ist aber noch zu untersuchen. Gerade für die Klassifizierung
in unterschiedliche Festigkeitsklassen sind Parameter und Qualitätskriterien noch zu definieren.

Publications / Results (German)

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• Schlussbericht - BFH Architektur Holz und Bau - Laubholz in Tragwerken Der Keilzinkenstoss als Schlüsselelement - 20.12.2013 [PDF] 4'984 kB