Was ist Brettschichtholz?

Brettschichtholz, in der Fachwelt allgemein als Brettschichtholz bekannt, verändert die Art und Weise, wie Architekten und Ingenieure über weitgespannte Holzkonstruktionen denken. Anstatt sich auf einen einzelnen gesägten Baumstamm zu verlassen, werden dünne Schichten sortierten Holzes getrocknet, verbunden und mit Strukturkleber zusammengepresst, um ein Element zu bilden, das massives Holz derselben Größe übertreffen kann. In diesem Artikel wird untersucht, was Brettschichtholz eigentlich ist, wie es hergestellt wird, warum die Schichtung selbst die Leistung verbessert und wo es in realen Gebäuden häufig auftritt.

Was Brettschichtholz eigentlich ist

Brettschichtholz wird hergestellt, indem mehrere Lagen getrockneten, nach Festigkeit abgestuften Holzes mit einem haltbaren, feuchtigkeitsbeständigen Konstruktionsklebstoff zusammengeklebt werden, der unter Hitze und Druck aufgetragen wird. Es handelt sich nicht einfach nur um wahllos gestapeltes und zusammengeklebtes Holz; Durch die Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts, die Beseitigung von Defekten wie Knoten und die vollständige Aushärtung des Klebstoffs unter anhaltendem Druck können die einzelnen Laminierungen die Last so verteilen, dass das fertige Element entsteht Die Steifigkeit und Dimensionsstabilität eines massiven Schnittholzstammes erreicht selten die gleichen Werte . Das fertige Stück kann als gerader Balken, Säule oder Fachwerk hergestellt oder in eine gewölbte oder gebogene Form gepresst werden, je nachdem, was das Design erfordert, sodass das Material sowohl strukturelle Aufgaben als auch einen Großteil des sichtbaren Charakters eines Gebäudes übernimmt.

Rohstoffauswahl und -vorbereitung

Normalerweise beginnen die Produzenten mit Weichholzarten wie Fichte, Lärche oder Südkiefer, die aufgrund ihrer gleichmäßigen Maserung und ihres moderaten Harzgehalts ausgewählt werden, und sägen sie zu Brettern mit einer Dicke von etwa zwanzig bis fünfundvierzig Millimetern, bevor sie sie im Ofen auf einen Feuchtigkeitsgehalt trocknen, der dem der fertigen Gebäudeumgebung nahe kommt. Nach dem Trocknen wird jedes Brett einzeln sortiert und Abschnitte mit großen Ästen oder Querfasern werden herausgeschnitten und mit Keilzinkenverbindungen wieder zusammengefügt. Dadurch werden die Schwachstellen der einzelnen Lamellen auf verschiedene Positionen innerhalb des Elements verteilt, anstatt sie in einem einzigen Querschnitt zu stapeln. Dies ist einer der Gründe dafür, dass die mechanische Leistung eines laminierten Balkens tendenziell gleichmäßiger ist als die eines Massivholzabschnitts vergleichbarer Größe.

Warum die Schichtstruktur die Ladeleistung verbessert

Die Festigkeit eines einzelnen Stammes wird oft durch seinen schwächsten Punkt, wie einen Knoten oder eine Erschütterung, begrenzt, und sobald dieser Punkt über seine Kapazität hinaus belastet wird, nimmt die Tragfähigkeit des gesamten Stücks stark ab. Bei laminiertem Holz wird die Dicke in mehrere dünne Schichten aufgeteilt, die einzeln geprüft, keilverzinkt und repariert werden, bevor sie wieder zusammengefügt werden, wodurch der Einfluss einer einzelnen Schwachstelle statistisch ausgeglichen wird. Tests über eine Reihe von Querschnittsgrößen zeigen, dass Brettschichtholz bei einem äquivalenten Querschnitt im Allgemeinen die folgenden Werte aufweist Höhere Biegefestigkeit und Steifigkeit als aus einem einzigen Stamm geschnittenes Massivholz , zusammen mit weniger Abweichungen von Stück zu Stück, sodass Ingenieure mit kleineren Sicherheitsmargen arbeiten und insgesamt weniger Material verbrauchen können.

Klebstoffsysteme und Bindungsqualität

Die Klebelinie zwischen den Lamellen ist kein Zufall; Es ist so konstruiert, dass es Scherspannungen zwischen den Schichten überträgt, ohne zur Schwachstelle der Baugruppe zu werden. Strukturklebstoffe auf Resorcin- und Melaminbasis werden häufig verwendet, da sie unter anhaltender Belastung kriechfest sind und wiederholten Benetzungs- und Trocknungszyklen standhalten. Hersteller testen die Verbindungsqualität routinemäßig durch Delaminierungs- und Scherblocktests an Probestücken aus Produktionsläufen, da eine schlecht ausgehärtete Klebefuge andernfalls von der Außenseite eines fertigen Trägers aus unsichtbar wäre.

Formbarkeit und architektonischer Ausdruck

Bevor der Klebstoff vollständig aushärtet, bleiben die dünnen Laminate flexibel genug, um in einer Form in gebogene, gewölbte oder aufwändigere Formen gepresst zu werden, die dann dauerhaft an ihrem Platz fixiert werden, sobald der Klebstoff aushärtet. Aufgrund dieser Eigenschaft eignet sich Brettschichtholz gut für Dächer von Turnhallen, Ausstellungshallen und Kirchenkuppeln, wo große gekrümmte Spannweiten erforderlich sind, und es ermöglicht Architekten, die Wärme einer Holzoberfläche beizubehalten und gleichzeitig fließende Formen zu verfolgen, deren wirtschaftliche Umsetzung mit Stahl oder Beton kostspielig wäre.

Wetter- und Brandverhalten

Strukturelles Brettschichtholz, das mit wasserfestem Klebstoff verklebt ist, kann für den Einsatz im Freien spezifiziert werden, wenn es mit einer Schutzbeschichtung kombiniert wird, die die Ausdehnung und Kontraktion durch Regen und wechselnde Feuchtigkeit ausgleicht. Wenn es einer offenen Flamme ausgesetzt wird, verkohlt die äußere Oberfläche allmählich, und diese Kohleschicht leitet die Wärme schlecht, wodurch die Wärmeübertragung auf das unverbrannte Holz darunter verlangsamt wird. Die daraus resultierende Brenngeschwindigkeit ist relativ vorhersehbar, sodass Ingenieure die zusätzliche Abschnittsgröße berechnen können, die erforderlich ist, um die Tragfähigkeit über einen definierten Zeitraum aufrechtzuerhalten, im Gegensatz zu Stahl, dessen Festigkeit bei Erreichen einer hohen Temperatur stark und ohne große Vorwarnung abfallen kann.

Eine bei einem Brand entstehende Kohleschicht schwächt einen Brettschichtholzträger nicht gleichmäßig von außen nach innen; Es schützt den Kern lange genug, damit die Strukturberechnung vorhersehbar bleibt und nicht zu einer Vermutung wird.

Allgemeine Anwendungen

Brettschichtholz findet sich in den Dachbalken von Sportarenen und Messehallen, in den geschwungenen Trägern von Flughafenterminals, in der Hauptkonstruktion von Fußgängerbrücken und Fahrzeugbrücken mit geringer Spannweite, im Kuppelgerüst von Konzertsälen und zunehmend in den tragenden Rahmen mehrstöckiger Wohn- und Bürogebäude. Es wird oft mit Plattenprodukten wie Brettsperrholz kombiniert, bei dem Brettschichtholz die linearen Träger- und Stützenlasten trägt und die Platten die Lasten in der Ebene von Böden und Wänden aufnehmen, sodass die Primärstruktur eines gesamten Gebäudes aus Holz gebaut werden kann und gleichzeitig die für ein Projekt erforderlichen Spannweiten und Stockwerke erreicht werden.

Zusammenarbeit mit anderen Holzwerkstoffen

Bei einer typischen Massivholzarbeit funktioniert Brettschichtholz selten allein. Brettsperrholzplatten bilden Böden und Wände, Furnierschichtholz eignet sich für Balken und Kopfbalken mit kürzeren Spannweiten und Brettschichtholz übernimmt die längeren, stärker belasteten Balken und Säulen, bei denen ein massiver Abschnitt unpraktisch groß sein müsste. Bei der Auswahl dieser Produkte kommt es in der Regel auf die Spannweite, den Lastweg und darauf an, wie viel vom Rahmen für sein Erscheinungsbild sichtbar bleiben muss, anstatt hinter Oberflächen verborgen zu bleiben.

Da die Bauvorschriften in immer mehr Regionen die Brandschutz- und Bausicherheitsgrenzen für den Bau von Holz mit höheren Massivmaßen erweitern, hat sich Brettschichtholz von einem Spezialmaterial, das hauptsächlich in Scheunen, Kirchen und Sportanlagen verwendet wird, zu einer eher routinemäßigen Wahl für mittelhohe Tragwerke, Brücken und öffentliche Gebäude mit großer Spannweite entwickelt, wobei die visuelle Wärme erhalten bleibt, die Architekten an diesem Ort zu Holz hingezogen hat.