Neue Klebetechnik für Holz-Beton-Verbundbauteile

Holz-Beton-Verbundkonstruktionen kombinieren die Leichtigkeit, Biegsamkeit und Nachhaltigkeit von Holz mit der Druckfestigkeit und Tragfähigkeit von Beton. Sie werden sowohl im Hoch- als auch im Brückenbau eingesetzt. Die gängigen Herstellungsverfahren nutzen metallische Verbindungen wie Schrauben oder Bolzen, wodurch in jedem Fall der Einsatz von Ortbeton erforderlich ist. Forschende des Fachgebiets Bauwerkserhaltung und Holzbau der Uni Kassel haben nun die Herstellung von Holz-Beton-Tragwerken für den Brückenbau mithilfe von Klebstoffen vereinfacht und in Belastungstests erprobt.

Mit Epoxidharzklebstoffen oder sogenanntem Polymermörtel gelang es ihnen, großflächig verklebte Bauteile von mehreren Metern Länge herzustellen, die zudem für den Einsatz als Schwerlast-Brücken geeignet sind. „Die Klebetechnik bietet gegenüber herkömmlichen Verbindungsmittelmethoden viele Vorteile hinsichtlich der Tragfähigkeit und der Biegesteifigkeit. Besonders vorteilhaft an dieser Konstruktionsart ist der Einsatz vorgefertigter Stahlbetonfertigteile“, erläutert Jens Frohnmüller, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fachgebiets Bauwerkserhaltung und Holzbau.

Unebenheiten einfacher ausgleichen

Bei den Versuchen zeigte sich, dass der Polymermörtel aufgrund seiner Zähigkeit beim Auftragen auf die Holzbalken besser zu handhaben war als gängige Epoxidharzklebstoffe. Unebenheiten an den Oberflächen der Werkstoffe ließen sich mit dem Polymermörtel ebenfalls besser überbrücken. Zudem wird der Klebstoff nicht flächig, sondern in Streifen aufgetragen. So kann die Klebefläche an die auftretende Beanspruchung angepasst werden.

Verbundbalken tragen hohe Lasten

In Belastungstest hielten die verklebten Verbundbalken mit einer Spannweite von 8 m einer Last von bis zu 446 kN stand. „Umgerechnet sind das etwa 45 Tonnen. Also kann eine Brücke aus diesem geklebtem Holz-Beton-Verbund einen voll beladenen Schwerlasttransporter aushalten – oder etwa 30 VW-Golfs gleichzeitig“, so Frohnmüller.

Darüber hinaus konnten die Forschenden zwei Berechnungsmodelle bestimmen, mit denen sich alle wichtigen Eigenschaften der Verbundträger, insbesondere die konkrete Tragfähigkeit und das Verformungsverhalten, vorhersagen lassen. Sie sind ein zuverlässiges Werkzeug für Ingenieure, die mit dieser Methode arbeiten wollen. „Die so verklebten Bauteile eignen sich gut für den Brückenbau, zum Beispiel im Forst, wo sie oft schwere Lasten der Fahrzeuge aushalten müssen“, ergänzt Prof. Werner Seim, Leiter des Fachgebiets Bauwerkserhaltung und Holzbau.

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