P01 shell structures
Das Bauen mit flächenhaften großformatigen Elementen erfolgt vorwiegend mit Brettsperrholz, und ist auch als "Holz-Massivbauweise" bekannt. Die Holz-Massivbauweise ist geprägt durch die Verwendung von massiven, flächenhaften Platten- und Scheibenelementen in Form von Brettsperrholzplatten (BSP), wobei die Last abtragenden (statisch und dynamisch), bauphysikalischen und architektonischen Aspekte in einem Element (BSP) vereint sind. Somit übernimmt der Holzwerkstoff in derlei Elementen eingesetzt als Dach-, Wand- oder Deckenkonstruktion die Abtragung von Normalkräften und Querkräften in Plattenelementen sowie von Schubkräften in seiner Wirkung als Scheibenelement.
Die Holz-Massivbauweise zeichnet sich bei einer entsprechend vorhandenen Verbindungstechnik weiters durch eine sehr hohe Gebäudesteifigkeit aus. Neueste Marktanalysen zeigen deutliche Anstiege hinsichtlich der Nachfrage beim Einsatz von massiven Plattenelementen, dem die Industrie mit einer stetigen Steigerung der Produktionskapazitäten gerecht wird. Derzeit liegt das Produktionsvolumen europaweit bei rund 100.000 m2. Es wird angenommen, dass es in den nächsten 5 bis 10 Jahren zu einer Vervielfachung der Produktionsmengen kommen wird. Begleitende Forschungsaktivitäten sind daher unumgänglich, um auch eine Zuverlässigkeit und Qualität beim Einsatz dieser Produkte gewährleistet zu haben.
Seit der Entwicklung der großformatigen Brettsperrholzplatte, die dem Grunde nach eine vergrößerte, mehrschichtige Holzwerkstoffplatte bekannt als 3- bzw. 5-Schichtplatte in der Regel ohne Schmalseitenverklebung der Lamellen einer Schicht darstellt, sind "echte" ebene Flächentragwerke in Holzbauweise möglich geworden. Die Grundlage für dieses sehr schnell ins Leben gerufene Produkt - von den ersten Versuchen bis zur Markteinführung vergingen vergleichsweise wenige Jahre - bildeten Biegeversuche an BSP Elementen gefußt auf einem rudimentären zum Teil über den Querschnitt verschmierten mechanischen Modell.
Ziel dieses Projektes liegt in der Erforschung und Bereitstellung weiterer für eine sichere Nutzung dieses Produktes notwendiger Grundlagen. Im Bereich der Plattentragwirkung ist dies zum einen die mechanisch exakte Beschreibbarkeit der Plattenstruktur, um spätere Vereinfachungen für die Praxis validieren zu können. Des weiteren ist für eine wirtschaftliche Traglastberechnung die Kenntnis über Systemeffekte entscheidend, die durch die parallele Lastabtragung von Lamellen in einer Lage geweckt werden. Schlussendlich wird dem Langzeitverhalten und hier vornehmlich dem für den Werkstoff Holz wichtigen "Kriechen" Rechnung getragen.
Im Bereich der Scheibentragwirkung wird ebenfalls ein mechanisch exaktes Modell angestrebt, das theoretische Untersuchungen der Schubsteifigkeiten von Wandelementen, auch mit Öffnungen wie Fenstern und Türen, zulässt. Experimentelle Untersuchungen werden hierfür auf Grund ihrer schweren Umsetzung nur in Sonderfällen durchgeführt.
Schlussendlich wird dem Bereich der Fügetechnik hinsichtlich stiftförmigen Verbindungsmittel Rechnung getragen, durch die auch zusammengesetzte Querschnitte in Form von Plattenbalken oder Kastenquerschnitte bestehend aus Holzwerkstoffplatten und stabförmigen Produkten wie Konstruktionsvollholz oder Brettschichtholz ermöglicht werden. Bislang ist die Plattentragwirkung versuchstechnisch untersucht, fundierte theoretische Ergebnisse zur Untermauerung liegen aber derzeit nicht vor. Vor allem fehlt Wissen hinsichtlich der ertragbaren Biegespannungen in den Plattenquerschnitten. Verstärkt wird diese Problematik durch die aktuelle DIN 1052 August 2004, in der ein Nachweis als Verbundquerschnitt gefordert wird. In vielen Fällen kann dies zu extrem konservativen Ergebnissen bei der Biegebemessung führen.
Eine weitere wesentliche Aufgabe stellt die Schubtragfähigkeit (Beanspruchung als Scheibe) in der Scheibenebene von Wandelementen mit und ohne Öffnungen dar. Ein weiterer noch nicht untersuchter Bereich von Brettsperrholz ist das Langzeitverhalten unter einer ständigen Belastung. Durch eine geeignete Verbindungstechnik (in der Regel stiftförmige Verbindungsmittel wie z. B. Schrauben oder quasi starre Verbindungen wie z. B. Verklebung) werden auch zusammengesetzte Querschnitte in Form von Plattenbalken oder Kastenquerschnitten bestehend aus Holzwerkstoffplatten und stabförmigen Produkten wie Konstruktionsvollholz oder Brettschichtholz ermöglicht.