Ein Forschungsprojekt der Empa, der Berner Fachhochschule (BFH) und der ETH Zürich, unterstützt vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) und Industriepartnern, schließt eine wichtige Wissenslücke im Holzrahmenbau. Ziel ist es, Wände mit Fensteröffnungen bei der Berechnung der horizontalen Aussteifung von Gebäuden zu berücksichtigen, um nachhaltigere und wirtschaftlichere Holzbauten zu ermöglichen.
Im Holzrahmenbau werden Gebäude so konstruiert, dass sie vertikalen Lasten wie Schnee oder Eigengewicht sowie horizontalen Kräften durch Wind oder Erdbeben standhalten. Während vertikale Lasten gut berechenbar sind, fehlen für Wände mit Fensteröffnungen Daten zu ihrem Tragverhalten bei Horizontallasten. Derzeit werden solche Wände in der Planung ignoriert, was zu ineffizienten Konstruktionen führt, da zusätzliche Stahlverankerungen oder Betonkerne erforderlich sind.
Das vierjährige Projekt untersuchte die horizontale Aussteifung von Holzrahmenbauwänden mit Fensteröffnungen durch umfangreiche Versuche. An der BFH in Biel wurden zunächst einzelne Beplankungsplatten und kleine Wandelemente getestet, gefolgt von eingeschossigen Wänden mit unterschiedlich großen Fensteröffnungen. In der Bauhalle der Empa fanden abschließende Großversuche statt, bei denen zweigeschossige und lange eingeschossige Wände mit mehreren Fensteröffnungen bis zum Versagen belastet wurden. Diese Versuche, überwacht von Kameras und Sensoren, lieferten Daten zu den Belastungsgrenzen der Konstruktionen.
Die Ergebnisse fließen in ein neues Computermodell ein, das die horizontale Aussteifung von Wänden mit Fensteröffnungen berechnet. Erste Erkenntnisse zeigen, dass solche Wände einen erheblichen Beitrag zur Gebäudestabilität leisten können. Dies könnte den Bedarf an teuren Stahlverankerungen oder Betonkernen reduzieren, was Zeit, Material und Kosten spart und den Holzbau nachhaltiger macht.
Das derzeitige Forschungsmodell ist komplex und rechenintensiv. Die Forschenden arbeiten daran, ein vereinfachtes Praxismodell zu entwickeln, das präzise Ergebnisse liefert und in der Industrie anwendbar ist. Die enge Zusammenarbeit mit Industriepartnern stellt sicher, dass die Ergebnisse schnell in die Praxis umgesetzt werden können. Die neuen Berechnungsmodelle könnten die Effizienz und Nachhaltigkeit des Holzbaus deutlich steigern und die Abhängigkeit von ressourcenintensiven Baumaterialien wie Beton verringern.
