Neue Wege im nachhaltigen Holzbau

In den kommenden Jahrzehnten werden Erd?l und seine Folgeprodukte zunehmend knapper. Holz hingegen ist mit einem j?hrlichen Gesamtzuwachs von rund 9.7 Mio. Kubikmeter der bedeutendste nachwachsende Rohstoff in der Schweiz. Bisher verwenden wir davon aber lediglich 5.5 Mio. Kubikmeter. Wir sollten diese Ressource effizienter nutzen, nicht zuletzt um unsere Klimaziele zu erreichen und auf lange Sicht petrochemische Materialien zu ersetzen. Indem wir Holz vermehrt und nachhaltig nutzen, werden die ?kologischen und sozialen Leistungen des Waldes gesichert und volkswirtschaftlich erschlossen.

Renaissance des Holzbaues

In den letzten Jahren stieg das Bed¨¹rfnis, wieder vermehrt mit Holz zu bauen, insbesondere im Wohnbereich. Eine wichtige Voraussetzung daf¨¹r ist der Brandschutz. Wir haben mehrere Forschungsprojekte durchgef¨¹hrt, um brandsichere Geb?ude aus Holz zu erm?glichen [1]. Dem tragen die 2005 revidierten Schweizerischen Brandschutzvorschriften der Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen VKF Rechnung. Sie erlauben, Holz f¨¹r das Tragwerk von Wohn-, Schul- und B¨¹rogeb?uden mit bis zu sechs Geschossen zu verwenden.

Dank grossen Fortschritten in der Verbindungs- und Verklebungstechnik und effizienten Verfahren kann man heute hochwertige Holzprodukte herstellen und mit diesen auch schneller bauen. Geb?ude aus Holz erstellt man in Trockenbauweise, das heisst die einzelnen Bauteile werden in der Werkstatt vorfabriziert und vor Ort zusammengef¨¹gt [2]. Meist ist es Nadelholz (Fichte, Tanne), das sich einfach verarbeiten und kleben l?sst. Nadelholz hat jedoch im Vergleich zu Laubholz schlechtere mechanische Materialeigenschaften.

Potenzial von Laubholz besser aussch?pfen

Seit einigen Jahren steigt der Anteil an Laubholz in Schweizer W?ldern, was ?kologisch durchaus gew¨¹nscht ist. Als Folge haben im dritten Landesforstinventar von 2004 bis 2006 die Laubholzvorr?te um 10.4 Prozent zugenommen, wohingegen der Nadelholzvorrat insgesamt um 2.4 Prozent sank [3]. Verschiedene Parameter deuten darauf hin, dass in Zukunft die Laubholzvorr?te noch st?rker zunehmen werden. Langfristig ist also mit einem deutlich erh?hten Bestand an Laubholz und einem R¨¹ckgang von Nadelholz zu rechnen. Laubholz, insbesondere Buchenholz, hat eine h?here Dichte im Vergleich zu Nadelholz und verf¨¹gt ¨¹ber sehr gute mechanische Materialeigenschaften. Mit Buchenholz haben wir ein hochwertiges Material, das eine echte Alternative zu anderen Baumaterialen darstellt. In der Schweiz wird jedoch noch immer der Grossteil des geernteten Laubholzes nur energetisch verwertet. In neuen Holzprodukten aus Laubholz steckt daher ein betr?chtliches Potenzial, die Wertsch?pfung des Schweizer Waldes und die Wettbewerbsf?higkeit von Holz zu erh?hen.

Innovationen im Holzbau

F¨¹r uns bietet das House of Natural Resources eine einzigartige Chance, unsere Ideen im Bereich Laubholz umzusetzen und zu zeigen, wie man mit der Ressource Holz nachhaltig bauen kann. Wir haben zwei vielversprechende Technologien entwickelt, die wir erstmals im House of Natural Resources anwenden: Einerseits eine Holzrahmenkonstruktion mit Laubholz, deren Tr?ger durch im Holz verlaufende Kabel vorgespannt sind. Diese vorgespannte Rahmenkonstruktion eignet sich insbesondere f¨¹r mehrgeschossige Holzbauten. Sie ¨¹berzeugt durch einen hohen Vorfertigungsgrad und l?sst sich zeitsparend auf der Baustelle errichten. Die zweite Neuheit ist eine durchaus konkurrenzf?hige Holz-Beton-Hybriddecke mit Buchenholz. Solche Geschossdecken sind sowohl ?kologisch als auch statisch sinnvoll, da Holz die Bewehrung und einen Teil des Betons ersetzt und die Decke zudem bautechnisch hervorragende Eigenschaften aufweist. Wir haben die Hybriddecke mit Buchenfurnierplatten konzipiert, die zun?chst als Schalung, dann als Tragelement im Verbund mit dem Beton wirken und schliesslich eine behagliche Deckenuntersicht bilden.

Sensoren messen feinste Ver?nderungen

Wir haben im House of Natural Resources ein hochwertiges Monitoring-System mit Sensoren geplant, mit dem wir das Verhalten des Geb?udes w?hrend der Nutzung permanent erfassen. Wir gewinnen so ein vertieftes Verst?ndnis des Tragverhaltens und der Verformung der Holzstruktur im Massstab 1:1 unter realen Bedingungen und Lasten. Das erm?glicht es uns, numerische und analytische Berechnungsmodelle zu validieren und die entwickelten Technologien zu verbessern. Da das House of Natural Resources auch als B¨¹rogeb?ude dient, erhalten wir zus?tzlich zu den physikalisch messbaren Gr?ssen (wie Verformungen, Schwingungen, Spannungen) auch Forschungsergebnisse in Form subjektiver Wahrnehmungen der Nutzer (Wohlbefinden, Behaglichkeit, Empfinden von Schwingungen, Vibrationen, Akustik und Klima). Das ist ein echter Mehrwert, den es mit reinen Laborversuchen nicht g?be.

Das Haus liegt in unmittelbarer N?he der Lehr- und Forschungsgeb?ude der Ó¢»ÊÓéÀÖ ?Bau, Umwelt und Geomatik? und ?Architektur?. Es wird uns helfen, weitere aktuelle Fragen des nachhaltigen Bauens und der Konstruktion zu untersuchen und die Ergebnisse f¨¹r Besucher und Studierende in der Lehre unmittelbar sichtbar und ?begreifbar? zu machen.