Bild mit freundlicher Genehmigung von Casey Dunn
Holzwerkstoff ist ein Verbundbaustoff aus kleineren Holzstücken, die geklebt, genagelt oder über Dübel miteinander verbunden sind. Durch dieses Verfahren weist der Werkstoff eine besonders hohe Festigkeit auf. Ein großer Vorteil des Holzwerkstoffbaus ist, dass die Festigkeit von Holzwerkstoff mit der von herkömmlichen Baumaterialien wie Beton oder Stahl durchaus konkurrieren kann, dass er aber aufgrund seiner Fähigkeit, Kohlendioxid zu binden, eine weitaus nachhaltigere Option darstellt.
Der Holzwerkstoff wurde in den 1990er-Jahren in Europa entwickelt und erfreut sich in Nordamerika seit der Mitte der 2000er-Jahre zunehmender Beliebtheit. Das erste moderne große Holzgebäude in den USA wurde 2016 errichtet. Vorher gab es schon mehrere ähnliche Projekte in Kanada.
Auch wenn Hochhäuser aus Holzwerkstoff die größte Aufmerksamkeit auf sich ziehen, ist dieses Gebäudesystem für fast jede Gebäudeart geeignet, darunter auch große Läden, Universitätsgebäude, Sportstätten und Brücken. Im Vergleich zu Stahl und Beton hat Holzwerkstoff ein geringes Gewicht und kommt bereits auf die richtige Größe zugeschnitten und installationsfertig auf der Baustelle an. Dadurch werden die Baustellen sauberer und sicherer. Sie funktionieren ähnlich wie Fertigteilbaustellen, während Beton auf der Baustelle gegossen oder Stahl vor Ort verschweißt werden muss. In der Tragwerksplanung funktioniert Holzwerkstoff mit diversen Tragsystemen, vom einfachen Holzbalkenbau bis hin zum Fertigwandbau und diversen hybriden Stahlbewehrungen.
Seine zunehmende Beliebtheit hat der Holzbau auch seinem Status als erneuerbare Ressource zu verdanken – einem äußerst seltenen Merkmal einer Baukomponente. Hinzu kommt, dass Bäume während ihres Wachstums Kohlendioxid binden. Dies ist ein beispielhafter Vorteil von Holzwerkstoff. Darüber hinaus sind die Kohlenstoffemissionen von Holzwerkstoff bei der Gewinnung und Verarbeitung zu brauchbaren Komponenten relativ gering. Holzwerkstoff ist Gegenstand umfangreicher wissenschaftlicher Studien. Mit der Entdeckung neuer baufreundlicher Eigenschaften und Formen eröffnen sich für diesen Werkstoff völlig neue Möglichkeiten. Wobei neue Vorschriften und Gesetze dem zunehmend Rechnung tragen. Der International Building Code 2021 lässt CLT für Gebäude von bis zu 18 Stockwerken zu. Ein völlig neues Baustoffsystem schon nach kurzer Zeit in den Code aufzunehmen ist bisher einmalig.
Aufgrund seiner Dicke ist CLT nur schwer entzündlich. Sollte es sich dennoch entzünden, so schirmt eine äußere Schicht aus nicht entflammbarer Holzkohle die Baugruppe von Feuer und langsamer Verwitterung kritischer Strukturen ab. CLT kann die Feuerbeständigkeit mehr als drei Stunden lang bei Temperaturen von bis zu 982 °C aufrechterhalten.
Wegen seiner Leichtigkeit kann Holzwerkstoff auf kleineren Fundamenten stehen und hält dadurch den seismischen Kräften bei einem Erdbeben leichter stand.
Holzwerkstoff kann eine Vielzahl von Tragwerksfunktionen erfüllen: als Träger, Stützen, Platten und Wandtafeln. Außerdem ist es eines von sehr wenigen Materialien, die fast überall im Gebäude einsetzbar sind: beim inneren Tragwerk, der Gebäudehülle und auch in der Innenausstattung.
Nicht alle Materialien, die ein Gebäude tragen können, sehen zugleich ansprechend aus. Holz bietet beides. Ein Holzbalken kann sich angenehm anfühlen, kann schön aussehen und gut riechen und einem Raum damit eine ganz besondere Note verleihen.
Das Gewicht von Holzwerkstoff beträgt nur ein Fünftel des Gewichts von Beton und weniger als ein Zehntel des Gewichts von Stahl. Dabei kann Holz im Hinblick auf Festigkeit je nach struktureller Anwendung mit beiden Materialien durchaus konkurrieren.
Für jede Tonne Stahl, die eine Fertigungsstraße verlässt, werden 0,6 Tonnen Kohlendioxid erzeugt. Und jede Tonne fabrizierter Zement geht mit einer halben Tonne an Kohlenstoffemissionen einher. Durch die Pflanzung von nur einem Kubikmeter Holz wird eine Tonne Kohlendioxid gebunden und absorbiert.
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Bild mit freundlicher Genehmigung von Casey Dunn
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Dieses Elementarbuch über Holzwerkstoff erläutert die verschiedenen Arten von Holzwerkstoffen, wofür sie verwendet werden und welche Vorteile sie bieten.
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Der Begriff Holzwerkstoff ist ein Oberbegriff, der auf viele Arten von Holzwerkstoffen angewandt wird, wobei kreuzlaminiertes Holz (CLT) nur eine Variante ist. Bei der Herstellung von CLT wird bemessenes Holz in rechtwinkligen Mustern übereinander gelegt und anschließend verklebt. CLT ist sehr biegsam und kann als tragendes Element für Profilelemente, Verkleidungsplatten, Fußbodenbeläge, für Dächer, Stützen und Balken verwendet werden.
Holzwerkstoffkomponenten werden präzise konstruiert, um Verbundmaterialien aus mehreren Holzstücken herzustellen, die spezifischen Traglast- und Leistungsvorgaben entsprechen. Der Begriff Starkholzbau bezieht sich auf Holzbalken, die aus großen Bäumen gesägt und relativ unbearbeitet für die Rahmenkonstruktion von Gebäuden verwendet werden.
Der Holzwerkstoffbau ist eine relativ neue Bautechnik. Daher gibt es noch nicht viele Daten über die maximal mögliche Lebensdauer von Holzwerkstoffgebäuden. Es gibt jedoch historische Holzgebäude, die seit fast 1000 Jahren bestehen und damit die durchschnittliche Lebensdauer von Gewerbe- oder Wohngebäuden in den USA (in der Regel 50 bis 100 Jahre) bei weitem übertreffen. Holz kann anfällig für Feuchtigkeit und Schädlinge sein. Doch seine Gesamtbeständigkeit ist Materialien wie Stahl und Beton in vielen Fällen überlegen.
In den USA ist dies gesetzlich geregelt. Gebäude mit CLT dürfen maximal 18 Stockwerke hoch sein. Durch den Einbau von Brettschichtholzstützen und CLT-Böden auf Betonfundament ist Ascent MKE in Milwaukee mit 25 Stockwerken und einer Höhe von 87 Metern das derzeit höchste Holzwerkstoffgebäude der Welt.
Holzwerkstoff kann eine höhere Zugfestigkeit als Beton haben und eine höhere Druckfestigkeit als Stahl. Die genauen Festigkeitseigenschaften von Holzwerkstoffen und ihren zahlreichen Anwendungen werden jedoch noch erforscht.
