Ausgewählte Forschungsprojekte

Es werden laufende und abgeschlossene Forschungsprojekte vorgestellt, wobei es sich vorwiegend um mittel- bis langfristig über eine Laufzeit von zwei bis vier Jahren angelegte Projekte verbunden mit einer PhD-Ausrichtung handelt. Diese nahezu ausschließlich über Forschungsfonds und von Industrie co-finanzierten Projekte besitzen zumeist einen Bezug zu den Schwerpunkten des Instituts, liegen im Bereich der Grundlagen- und Anwendungsforschung und verfolgen das Ziel der wissenschaftlichen Nachwuchsförderung.


Stiftungsassistenz "Holzbau-Bauphysik" | Analyse der Holz-Massivbauweise in Brettsperrholz

Analyse der Holz-Massivbauweise in Brettsperrholz auf Basis einer gesamtheitlichen Betrachtung von Detaillösungen mit Schwerpunkt Gebäudetechnik

Kurzdarstellung der Stiftungsassistenz

Die Stiftungsassistenz am Institut für Holzbau und Holztechnologie soll eine starke Verschränkung von Statik und Holzbauphysik ermöglichen, indem einerseits die Assistenz in eigenständiger wissenschaftlicher Arbeit die internationale Wahrnehmbarkeit verstärkt und andererseits die dabei gewonnenen Erkenntnisse in einer eigenen fachspezifischen Lehrveranstaltung an die Studierenden vermittelt wird. Konkret soll die Stelle dem mehrgeschossigen Wohnbau gewidmet werden, um exakt die gegenwärtigen Schwachstellen aufzuzeigen und mit "holzbauphysikalisch" korrekten Lösungen konkrete Antworten darauf geben zu können. Seitens des Instituts für Holzbau und Holztechnologie wird mit dem WS 2017/18 die neue Lehrveranstaltung (LV) "Holzhochbauten" angeboten. Diese neue LV soll genau jene Themenbereiche zum Inhalt haben, welche die "Standard-Bauphysik" nicht abzudecken imstande ist. Die neu geschaffene Stiftungsassistenz soll maßgebend an der Erstellung der Inhalte mitwirken.

Schwerpunkte

  • Bauphysik mit Anwendungsbezug Holzbau:
    • Literaturrecherche zu den Grundlagen der Bauphysik mit Anwendungsbezug Holzbau
    • Ermittlung ausgewählter bauphysikalischer Kenngrößen für Brettsperrholz
    • Berechnungsmethoden mit Ausrichtung auf den Holz-Massivbau mit Schwerpunkt "Feuchte"
    • In-situ-Messungen und Langzeit-Monitoring an ausgewählten Konstruktionen
  • Gebäudetechnik|Leitungsmanagement|Einfluss auf die Bauphysik:
    • Literaturrecherche zur Gebäudetechnik|Leitungsmanagement mit Schwerpunkt "Fluide"
    • state-of-the-art von Gebäudetechniklösungen in Wohnbauten in Holz-Massivbauweise
    • Einfluss von Durchdringungen und Befestigungen aus der Sicht der Bauphysik
    • Sensorik, Wartung und Zugänglichkeit für kritische Zonen der Leitungsführung
    • alternative Lösungsansätze zur Leitungsführung im Holz-Massivbau
  • Modularisierung|GT-Module|Beispiele einer Modulkombination:
    • Literaturrecherche zur Modularisierung
    • Ausstattung eines Gebäudetechnik-Moduls mit Schwerpunkt "Feuchte"
    • "plug-and-play"-Koppelung zwischen den Modulen

Stiftungsassistent | Doktorand: DI K. Ganster, Institut für Holzbau und Holztechnologie
Betreuung: Univ.-Prof. DI Dr.techn. G. Schickhofer, Institut für Holzbau und Holztechnologie

Trägerkonsortium | Fördergeber:

  • Land Steiermark, Amt der Steiermärkischen Landesregierung, Abteilung 8 - Gesundheit, Pflege und Wissenschaft
  • Fachverband der Holzindustrie
  • Institut für Holzbau und Holztechnologie, TU Graz

Laufzeit: 03.2016 - 02.2020

Projektbudget: 263.915,22 €

links: Leitungsführung an einer BSP-Wand; Mitte: Dachaufbau für ein Flachdach; rechts: Verlauf der relativen Feuchte in einem Wandknoten
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Hardwood_SCREWS - Geschraubte Anbindungen für hochleistungsfähige Bauprodukte aus Hartlaubhölzern

Innovative Entwicklungen im Bereich von Bauprodukten aus Laubholz weisen gegenüber der herkömmlichen Fichte ein z.T. 3 bis 5-fach höheres Tragpotential auf. Die Nutzung dieses Potentials durch deutlich reduzierte Querschnittsdimensionen bei gleichen Traglasten bedingt einen neuen Zugang zu Verbindungslösungen mit den Zielen, die hohe Leistungsfähigkeit von Hartlaubholz(produkten) im Anschlussbereich bestmöglich zu erhalten (→ hoher Wirkungsgrad) sowie das Versagensverhalten der Tragstruktur im Gesamten positiv zu gestalten (→ plastische Verformungen & Lastumlagerungen). Grundsätzlich erscheinen hierfür Verklebungen sowie Verschraubungen als möglich. Beiden gemein sind die hohe Tragfähigkeit und Steifigkeit aber auch ein sprödes Versagen. Zur Sicherstellung ausreichender Duktilität wird in die Anschlussbereiche „Holz-Metall“ und „Metall-Metall-Montagestoß“ unterschieden. Motiviert durch die Vorteile von Verschraubungen gegenüber Klebeverbindungen, wie volle Tragfähigkeit unmittelbar nach Einbau, relativ einfache Applikation, unabhängig klimatischer Verhältnisse, und gegebener Expertise im Konsortium, werden Lösungen für Verschraubungen innerhalb der folgenden vier Arbeitspakete (APs) analysiert:

  • AP1 „Entwicklung einer für Hartlaubholz(produkte) für primär axiale Beanspruchung optimierten Holzbauschraube (hardwood_screw)“
  • AP2 „Kraftfluss-Optimierung im Hirnholzanschluss mittels Teilgewinde-Holzbauschrauben (end_grain_joint)“
  • AP3 „Analysen für einen hochleistungsfähigen, geschraubten Rohrverbinder, optimiert für axiale Beanspruchung und Applizierung parallel zur Faser in stab- und flächenförmigen Hartlaubholz(produkten) (screwed_pipe_connector)“
  • AP4 „Entwicklung eines Metall-Metall-Montagestoßes mit optimiertem, plastischem Verformungspotential und flexiblen Kopplungsmöglichkeiten (site_joint)“

Projektkonsortium:

  • Schmid Schrauben Hainfeld GmbH (wirtsch. Partner)
  • Pollmeier Furnierwerkstoffe GmbH (wirtsch. Partner)
  • Landeskammer für Land und Forstwirtschaft Steiermark (Holzwerbefond) (wirtsch. Partner)
  • Institut für Holzbau und Holztechnologie, TU Graz (wiss. Partner & Konsortialführer)

Laufzeit: 10.2015 - 09.2017

Projektbudget: 295.299,81 €

links: Prüfung von verschraubten Hirnholzanschlüssen - Prüfkörper in der Prüfmaschine; rechts: Bruchbild eines Hirnholzanschlusses
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Formpressprofile aus FI-Starkholz-Furnieren zur Entwicklung von UHPP-Leichtbauelementen für den Einsatz im Baubereich

Projektziel

Das Ziel dieses Projektes liegt in der Entwicklung von beanspruchungs- und aufbauoptimierten Formpressprofilen aus Fichten-Starkholz-Furnieren für den Einsatz im Baubereich. Hinsichtlich der Querschnittsform soll im Besonderen auf I-, Z-, Trapez- und T-förmige Profilformen fokussiert werden. Es ist naheliegend mit der Fichten-Starkholz-Ressource nicht nur die Haupttragstruktur eines Bauwerks auszubilden, sondern in Form von hochleistungsfähigen UHPP-Leichtbauprofilen auch die Hüllstrukturen. Dabei sollen gefaltete, aus Furnieren aufgebaute Formpressprofile zum Einsatz kommen. Durch die erwähnte Faltung und Umformung kann die Tragfähigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitiger Querschnittsflächen- und damit Gewichtsreduktion maßgebend erhöht werden. Obwohl naheliegend, werden Fichtenfurniere gegenwärtig nicht für die Herstellung von Formpressprofilen für den Baubereich, sondern ausschließlich in Form von rechteckförmigen Stab-Vollquerschnitten und flächenhaften ebenen 2D-Elementen verwendet. Um Formpressprofile beanspruchungsgerecht zu optimieren, ist es unabdingbar, die Werkstoffkenngrößen sowohl der unterschiedlich starken Furniere als auch der daraus geformten und verklebten Furnierpakete zu kennen. Diese Kenntnisse erlauben es letztlich, Querschnittsformen beanspruchungsgerecht aufzubauen.

Arbeitspakete

  • Step I: Prüftechnische Ermittlung ausgewählter Festigkeits- und Steifigkeitskenngrößen des Grundmaterials "Furnier" sowie daraus aufgebauter Furnierpakete
  • Step II: Formfindung beanspruchungsgerechter Leichtbauprofile mit I-förmigem Querschnitt: Numerische (FE) Studien und ergänzende prüftechnische Untersuchungen
  • Step III: Entwurf und Fertigung von Press- und Werkzeugformen sowie Herstellung des optimierten I-Profils im Maßstab 1:1
  • Step IV: Prüftechnische Ermittlung des Trag- und Verformungsverhaltens an in Step III gefertigten, bauteilgroßen I-Profilen bzw. an mit FI-FSH und -FSP daraus hergestellten Holz-Verbundquerschnitten im Maßstab 1:1
  • Step V: Erstellung eines Forschungsberichtes

Projektkonsortium:

  • Landwirtschaftskammer Steiermark | Gruppe Forst
  • Henkel & Cie. AG
  • Institut für Holzbau und Holztechnologie, TU Graz

Laufzeit: 07.2015 - 12.2016

Projektbudget: 64.000,-- €

links: Baumstamm; Mitte: Baumstamm in einer Schälmaschine; rechts: Formpressprofil in U-Form aus Furnieren
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Formpressprofile aus Buchenfurnieren zur Entwicklung von UHPP-Leichtbauelementen für den Einsatz im Baubereich

Projektziel

Das Ziel dieses Projektes liegt in der Entwicklung von beanspruchungs- und aufbauoptimierten Formpressprofilen aus Buchenfurnieren für den Einsatz im Baubereich. Hinsichtlich der Querschnittsform soll im Besonderen auf Trapez-, Z-, I- und T-förmige Profilformen fokussiert werden. Trapezprofile kommen gegenwärtig in Form von Metallleichtprofilen in Hüll- und Fassadenkonstruktionen des Hallenbaus als Wand- und Dachelemente zum Einsatz. Es ist naheliegend mit der so genannten BauBuche nicht nur die Haupttragstruktur eines Bauwerks auszubilden, sondern in Form von hochleistungsfähigen UHPP-Leichtbauprofilen auch die Hüllstrukturen. Dabei sollen gefaltete, aus Furnieren aufgebaute Formpressprofile zum Einsatz kommen. Durch die erwähnte Faltung und Umformung kann die Tragfähigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitiger Querschnittsflächen- und damit Gewichtsreduktion maßgebend erhöht werden. Obwohl naheliegend, werden Buchenfurniere gegenwärtig nicht für die Herstellung von Formpressprofilen für den Baubereich, sondern ausschließlich in Form von rechteckförmigen Stab-Vollquerschnitten und flächenhaften ebenen 2D-Elementen verwendet. Um Formpressprofile beanspruchungsgerecht zu optimieren, ist es unabdingbar, die Werkstoffkenngrößen sowohl der unterschiedlich starken Furniere als auch der daraus geformten und verklebten Furnierpakete zu kennen. Diese Kenntnisse erlauben es letztlich, Querschnittsformen beanspruchungsgerecht aufzubauen.

Arbeitspakete

  • Step I: Prüftechnische Ermittlung ausgewählter Festigkeits- und Steifigkeitskenngrößen des Grundmaterials "Furnier" sowie daraus aufgebauter Furnierpakete
  • Step II: Formfindung beanspruchungsgerechter Leichtbauprofile mit trapezförmigem Querschnitt: Numerische (FE) Studien und ergänzende prüftechnische Untersuchungen
  • Step III: Entwurf und Fertigung von Press- und Werkzeugformen sowie Herstellung des optimierten Trapezprofils im Maßstab 1:1
  • Step IV: Prüftechnische Ermittlung des Trag- und Verformungsverhaltens an in Step III gefertigten, bauteilgroßen Trapezprofilen bzw. an mit BauBuche daraus hergestellten Holz-Verbundquerschnitten im Maßstab 1:1
  • Step V: Erstellung des Forschungsberichtes

Projektkonsortium:

  • Pollmeier Massivholz GmbH & Co.KG
  • Institut für Holzbau und Holztechnologie, TU Graz

Laufzeit: 01.2015 - 08.2016

Projektbudget: 60.300,-- €

links: Biegeprüfung von einem Trapezprofil; Mitte: doppeltes Trapezprofil; rechts: übereinander liegende Trapezprofile
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Doktoratsinitiative Holz (DokIn'Holz) - Mehrwertstoff mit Zukunft | Projekt H4: Innovative Laubholzverwendung

Das Ziel der Dissertation im Rahmen der Doktoratsinitiative DokIn'Holz liegt in der Entwicklung von laubholzbasierten Produkten und Verbindungssystemen, die angepasst an das jeweilige Eigenschaftsprofil des verwendeten Produktes bzw. Bauteils, eine effiziente Nutzung und Integrierung von Laubholz in Form von Elementen in einem Tragwerk erlauben soll. Auf Basis einer Literaturrecherche insbesondere nach Klärung der Vor‐ und Nachteile einzelner Laubholzarten und deren Eigenschaften hinsichtlich ihrer Kenngrößen und im Benchmark mit der Fichte, werden, Laubholzarten und mögliche Einsatzbereiche für den Baubereich definiert und dahingehend Produkt‐ und Strukturüberlegungen getroffen. In weiterer Folge werden nach Eingrenzung des Themenfeldes neuartige Produkt- und Verbindungslösungen auf ihre Leistungsfähigkeit und ihr Potential anhand experimenteller und theoretischer Methoden untersucht und bewertet. Im Bereich der Entwicklung von Tragelementen liegt der Fokus auf der Entwicklung von Formpressprofilen aus Buchen- und Birkenfurnier und der Charakterisierung holzartenspezifischer Eigenschaften, hinsichtlich des Umformvermögens des Ausgangsmaterials. Ein weiterer Schwerpunkt der Dissertation umfasst die mögliche Ausbildung von Stoßstellen derartiger Tragelemente. Hierbei werden unterschiedliche Verbindungskonzepte wie z.B. Systemverbindungen aus eingeklebten Verbindungsmitteln oder mechanische Verbindungen untersucht.

Doktorand: DI M. Grabner, Institut für Holzbau und Holztechnologie
Betreuung: Univ.-Prof. DI Dr.techn. G. Schickhofer, Institut für Holzbau und Holztechnologie
Ko-Betreuung: Dr.techn. U. Hübner, Fachverband der Holzindustrie Österreich

Programmträger der Doktoratsinitiative:

  • (vormals) Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung (BM.W_F)
  • Kooperationsplattform Forst Holz Papier (FHP)

Wirtschaftspartner für das Projekt H4:

  • Fachverband der Holzindustrie Österreich

Laufzeit: 01.2014 - 12.2017

Projektbudget: 165.000,--€

links: Druckprüfung an einem I-Träger aus Furnieren; Mitte: Bruchbild einer Hirnholzverschraubung; rechts: Bruchbild einer Hirnholzverbindung mit eingeklebtem Stahlblech
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EU-Projekt SERIES | Seismic Engineering Research Infrastructures for European Synergies

Im Rahmen des EU-Projektes SERIES (Seismic Engineering Research Infrastructures for European Synergies) bzw. dem Subprojekt "Seismic performance of multi-storey timber buildings", wurde das Verhalten unterschiedlicher Holzbauweisen unter Erdbebenbeanspruchung experimentell untersucht. In Zusammenarbeit mit den Universitäten Trient (Italien) und Minho (Portugal) wurden vier dreistöckige Gebäude, welche sich lediglich in der Bauweise (Blockbau, Rahmenbau bzw. Holz-Massivbau) unterschieden, im Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC; Lissabon, Portugal) auf einem Rütteltisch mehreren Erdbeben ausgesetzt. Das Institut für Holzbau und Holztechnologie der TU Graz war dabei für die Planung, Durchführung und Auswertung des im Maßstab 1:1 durchgeführten Versuchs am Holz-Massivbau in Brettsperrholz verantwortlich.

Ein kurzer Film zu diesen sogenannten 'shaking table' Versuchen, findet sich im Download & Link Bereich der Homepage.

Projektkonsortium für das BSP Gebäude:

  • Haas-Fertigbau Holzbauwerk GmbH & Co KG
  • Hasslacher Holding GmbH
  • Mayr-Melnhof Holz Holding AG
  • Stora Enso Timber Bad St. Leonhard GmbH
  • Vinzenz Harrer GmbH
  • LNEC (Laboratório Nacional de Engenharia Civil), Lissabon, Portugal
  • Universität Trient (Italien)
  • Universität Minho (Portugal)
  • Institut für Holzbau und Holztechnologie, TU Graz

Laufzeit: 07.2011 - 07.2013

Projektkosten (Graz): 87.615,-- €

Montage des Versuchsgebäudes - einheben des dritten Stockwerks in einem Stück
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Ansicht des fertigen Versuchsgebäudes
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Kontakt
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Institut für Holzbau und Holztechnologie
Technische Universität Graz
Inffeldgasse 24
A-8010 Graz

Tel.: +43 (0)316 873 - 4601
Fax: +43 (0)316 873 - 4619
lignumnoSpam@tugraz.at