Aus der Forschung
Die Fachgruppe Faserverbundkunststoff (FVK) der ZHAW beweist die Tragfähigkeit von Passbolzenverbindungen mit FVK-Laschen. Ein erster Schritt zum Holz-Composite-Tragwerk? Die Forschungsleiterin berichtet.
Für ein Entwicklungsprojekt im konstruktiven Holzbau prüfte die Zürcher Hochschule der angewandten Wissenschaften (ZHAW) die Tragfähigkeit von Passbolzenverbindungen mit Faserverbundkunststoff-Laschen als Alternative zu den konventionellen Stahllaschen. Viele Argumente sprechen für diese neuartige Knotenausbildung: Die Composites lassen sich einfach mittels Handmaschinen auf der Baustelle bearbeiten und weisen gleiche Tragfähigkeiten wie Stahl auf.
Ihre bauphysikalischen Kennwerte ermöglichen eine bessere Materialpaarung mit Holz: Beispielsweise ist die Wärmeleitfähigkeit von Holz, bis 0.4 W/mK, und glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), bis 0.55 W/mK, relativ ähnlich, während sie bei Stahl deutlich höher liegt (mindestens 25 W/mK). Ebenfalls sehr gut ist die Beständigkeit gegenüber Chemikalien.
Erster Schritt zum Composite-Tragwerk
An Belastungsversuchen im Massstab 1:1 wurde die Tragfähigkeit von Stabdübelverbindungen mit Composite-Laschen geprüft. Dabei versagte in allen untersuchten Konstellationen und unter verschiedensten Umwelteinflüssen der Holzquerschnitt, jedoch nicht das Composite. Darunter waren Brandversuche, Zugversuche unter Temperaturen von –28°C oder +60°C, mit wassergesättigten Hölzern oder künstlich beschädigten Platten.
Auch Zeitstandversuche und Ermüdungsversuche mit 30 % der Bruchlast und 2 Mio. Lastwechsel kamen zum selben Schluss. Die verwendeten Laschen hatten eine mittlere Zugfestigkeit von 273 N/mm2 und Lochleibungsfestigkeiten im Fall eines Einzeldübels von 436 N/mm2.
Noch stehen Planern keine Richtlinien für den Einsatz von FVK zur Verfügung. Die Versuche zeigen aber, dass die Nachweise der Holzbaunorm SIA 265 für Passbolzenverbindungen erfüllt werden. Längerfristig können Elemente aus GFK im Holzbau eine clevere Ergänzung zu Stahlverbindungen sein. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wurden auch Schraub- und Nagelverbindungen für die Konstruktion ganzer hybrider Holz-Composite-Tragwerke entwickelt, in denen Composites als Konstruktions- und als Gestaltungsmittel dienen.
