Volker Schmid, Özkan Yildiz, Frank U. Vogdt, Falk Schaudienst, Hendrik Kesslau
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- Wilhelm Gärtner
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1 F 2899 Volker Schmid, Özkan Yildiz, Frank U. Vogdt, Falk Schaudienst, Hendrik Kesslau Hybride Holzkonstruktionen mit Polyurethan Entwicklung extrem dauerhafter, robuster und witterungsbeständiger Hybridbauteile aus Holz und PUR- Spritzelastomer zur Erweiterung des Anwendungsbereichs für Bauteile und Bauwerke aus Holz und für Holzkonstruktionen Fraunhofer IRB Verlag
2 F 2899 Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um die Kopie des Abschlussberichtes einer vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung -BMVBS- im Rahmen der Forschungsinitiative»Zukunft Bau«geförderten Forschungsarbeit. Die in dieser Forschungsarbeit enthaltenen Darstellungen und Empfehlungen geben die fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diese werden hier unverändert wiedergegeben, sie geben nicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebers oder des Herausgebers wieder. Dieser Forschungsbericht wurde mit modernsten Hochleistungskopierern auf Einzelanfrage hergestellt. Die Originalmanuskripte wurden reprotechnisch, jedoch nicht inhaltlich überarbeitet. Die Druckqualität hängt von der reprotechnischen Eignung des Originalmanuskriptes ab, das uns vom Autor bzw. von der Forschungsstelle zur Verfügung gestellt wurde. by Fraunhofer IRB Verlag 2015 ISBN Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit ausdrücklicher Zustimmung des Verlages. Fraunhofer IRB Verlag Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau Postfach Stuttgart Nobelstraße Stuttgart Telefon Telefax irb@irb.fraunhofer.de
3 Abschlussbericht zum Forschungsprojekt Nr : Hybride Holzkonstruktionen mit Polyurethan Entwicklung extrem dauerhafter, robuster und witterungsbeständiger Hybridbauteile aus Holz und PUR-Spritzelastomer zur Erweiterung des Anwendungsbereichs für Bauteile und Bauwerke aus Holz und für Holzkonstruktionen Autoren: Prof. Dr.-Ing Volker Schmid Dipl.-Ing Özkan Yildiz Entwerfen und Konstruieren Verbundstrukturen Prof. Dr.-Ing. Frank U. Vogdt Dipl.-Ing. (FH) Falk Schaudienst M.A., Dipl.-Ing. Hendrik Kesslau Bauphysik und Baukonstruktionen eingereicht am
4 Der Forschungsbericht wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau-, Stadt- und Raumforschung gefördert. (Aktenzeichen: SF / II 3 F ) Die Verantwortung für den Inhalt des Berichtes liegt bei den Autoren. Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank U. Vogdt TU Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren Verbundstrukturen Institut für Bauingenieurwesen Sekr. TIB1-B11 Gustav-Meyer-Allee Berlin Tel. Sekr.: Fax Sekr.: sekretariat@ek-verbundstrukturen.tu-berlin.de TU Berlin Fachgebiet Bauphysik und Baukonstruktionen Institut für Bauingenieurwesen Sekr. TIB1-B3 Gustav-Meyer-Allee Berlin Tel.: (030) Fax: (030) bauphysik@tu-berlin.de
5 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis... IV Formelzeichen und Abkürzungen Einleitung Stand der Technik und der Forschung Holz als Baustoff im Baugewerbe Probleme des Holzbaus Holzschutz Vielfalt von Polyurethan Holzschutz mit PUR Anwendungsmöglichkeiten für Hybridkonstruktionen aus Holz mit PUR Abdichtung von Holzdächern Fassade mit PUR Neue architektonische Formen wirtschaftlich umsetzen Holz mit PUR ersetzt Beton Forschungsbedarf Zusammenfassung Untersuchungsprogramm Wirtschaftlichkeit Erstellung Unterhalt Zusammenfassung Ökologie Herstellungs- und Nutzungsphase Vergleich der Fassadensysteme Variante MDF-Platte mit PUR-Beschichtung Variante Wärmedämmverbundsystem (WDVS) Variante Holzstülpschalung Variante Faserzementplatte Auswertung der Umweltwirkungen Primärenergiebedarf nicht erneuerbar (PEI ne ) Primärenergiebedarf erneuerbar (PEI e ) Treibhauspotential (GWP 100 ) Versauerungspotential (AP) Recycling Holz und Holzwerkstoffe Polyurethan Verbundbauteile aus Holz und Polyurethan Zusammenfassung IV
6 Inhaltsverzeichnis 6 Untersuchung von PUR-Spritzelastomeren Versuchsaufbau und durchführung Probenvorbereitung Probenkonditionierung Durchführung Auswertung Zusammenfassung Untersuchung zur Dauerhaftigkeit des PUR-Holz-Verbundes Wärmealterung Wasseralterung Haftzugfestigkeit Probekörper Versuchsaufbau und durchführung Auswertung Rissüberbrückungsfähigkeit Probekörper Versuchsaufbau und -durchführung Auswertung Ermüdungsverhalten Probekörper Versuchsaufbau und -durchführung Auswertung Zusammenfassung Untersuchung zur Dauerhaftigkeit von Hybridkonstruktionen Hygrothermische Beanspruchung von Fassaden Prüfwände Versuchsaufbau Versuchsdurchführung Auswertung Feuchtigkeit Auswertung Haftzugfestigkeit Auswertung Widerstand gegen Anprall Demonstrator: Wand-Traufe-Dach Anschluss im Schlagregenversuchsstand Zusammenfassung Feldversuche Untersuchungsprogramm Probekörper Auswertung Zusammenfassung Zusammenfassung und Ausblick der Forschung Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis V
7 Inhaltsverzeichnis Tabellenverzeichnis VI
8 Anlagen zum Abschlu ussbericht des Forschungsprojektes Nr : Hybride Holzkonstruktionen mit Polyurethan Entwicklung extrem dauerhafter, robuster und witterungsbe eständiger Hybridbauteile aus Holz und PUR-Spritzelastomer zur Erweiterung des AnwendungA gsbereichs fürf Bauteile und Bauwerke aus Holz und für Holzkonstruktionen Autoren: Prof. Dr.-Ing Volker Schmid Dipl.-Ing Özkan Yildiz Entwerfen und Konstruieren Verbundstrukturen Prof. Dr.-Ing. Frank U. Vogdt Dipl.-Ing. (FH) Falk Schaudienst M.A., Dipl.-Ing. Hendrik Kesslau Bauphysik und Baukonstruktionen eingereicht e amm
9 Der Forschungsbericht wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau-, Stadt- und Raumforschung gefördert. (Aktenzeichen: SF / II 3 F ) Die Verantwortung für den Inhalt des Berichtes liegt bei den Autoren. Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid TU Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren Verbundstrukturen Institut für Bauingenieurwesen Sekr. TIB1-B11 Gustav-Meyer-Allee Berlin Tel. Sekr.: Fax Sekr.: sekretariat@ek-verbundstrukturen.tu-berlin.de Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank U. Vogdt TU Berlin Fachgebiet Bauphysik und Baukonstruktionen Institut für Bauingenieurwesen Sekr. TIB1-B3 Gustav-Meyer-Allee Berlin Tel.: (030) Fax: (030) bauphysik@tu-berlin.de
10 Inhalt A. Ökologie... 5 Variante MDF-Platte mit PUR-Beschichtung... 5 Variante Wärmedämmverbundsystem (WDVS)... 6 Variante Holzstülpschalung... 7 Variante Faserzementplatte... 8 Betriebsphase... 9 B. Untersuchung von PUR-Spritzelastomeren Produktinformation AB-PUR Produktinformation Baytec Produktinformation CONIPUR M 803 FL Produktinformation CONIPUR TC Genauigkeit der Meßgeräte UV-Bewitterung Spannungs-Dehnungs-Diagramme der Zugversuche C. Untersuchung zur Dauerhaftigkeit des PUR-Holz-Verbundes C1. Rissüberbrückung Rissaufweitung 1,5 cm Brettsperrholz Furnierschichtholz MDF OSB C2. Rissüberbrückung Rissaufweitung 5,0 cm Brettsperrholz MDF D. Untersuchung zur Dauerhaftigkeit von Hybridkonstruktionen Exkurs: Arbeitsschutz Betriebsanweisung PU 10 nach GISBAU Betriebsanweisung PU 20 nach GISBAU Betriebsanweisung PU 40 nach GISBAU Betriebsanweisung PU 60 nach GISBAU Hygrothermische Beanspruchung von Fassaden Klimazyklus des Prüfstandes nach dem Wilhelm-Klauditz-Institut Ergebnis Haftzugfestigkeit EOTA-Wand E. Feldversuche E1. Proben der Prüfserie 1: Brettschichtholz, unbeschichtet, direkt bewittert III
11 E2. Proben der Prüfserie 2: Brettschichtholz, PUR beschichtet, direkt bewittert E3. Proben der Prüfserie 3: Brettschichtholz, unbeschichtet, überdacht gelagert E4. Proben der Prüfserie 1: Furnierschichtholz, unbeschichtet, direkt bewittert E5 Proben der Prüfserie 2: Furnierschichtholz, PUR beschichtet, direkt bewittert E6 Proben der Prüfserie 3: Furnierschichtholz, unbeschichtet, überdacht gelagert IV
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