Ausgangssituation/Motivation

Beton ist ein zentraler Hebel der Dekarbonisierung: Die Zementproduktion verursacht rund 8% der globalen CO₂-Emissionen. In mehrgeschoßigen Gebäuden entfallen 40 bis 60% des Betonvolumens auf Geschoßdecken – zugleich wird bei Flachdecken Material ineffizient eingesetzt, da Beton im Zugbereich keine tragende Funktion übernimmt. Holz-Beton-Verbunddecken (HBV) adressieren diese Ineffizienz, indem Holz den Zuggurt bildet.

Digi-HBV verbindet zirkuläres Design (Rethink, Reduce) mit digitaler Planung und Vorfertigung: modulare Fertigteile mit lösbaren Trockenverbindungen für Wiederverwendung, kurze Bauzeiten und minimalen Feuchteeintrag und materialgerechtes Design mit Beton ausschließlich im Druckgurt und Holzplatten als Zug-/Rippenelemente.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel ist die Halbierung der herstellungsbedingten Umweltbelastung (>50% gegenüber STB-Flachdecken, Ökoindex 3) und die Kreislauffähigkeit durch demontierbare Verbindungen. Forschungsfragen betreffen:

• Ökobilanzvorteile des generativen Designs gegenüber STB und konventioneller HBV.
• Trag- und Dauerhaftigkeit formschlüssiger, CNC-gefräster Holzdübel zur Holz–Beton-Kopplung.
• Scheibenwirkung über eine lösbare Fugendetails.
• Prognose des Langzeitverhaltens (mechano-sorptives Kriechen) unter realen Klimabedingungen.

Kerninhalte: ein durchgängiger File-to-factory-Workflow mit integrierter Statik und LZA, automatisierte Fertigungsdaten, neuartige Verbindungsdetails und Validierung an vier großformatigen Demonstratoren.

Methodische Vorgehensweise

Die methodische Vorgehensweise bündelt komplementäre Stärken der Partner entlang klar definierter Arbeitspakete: Der FB Stahlbeton- und Massivbau konzipiert das HBV-Deckenelement in AP2, integriert Lebenszyklusdaten und überführt sie in einen durchgängigen File-to-factory-Workflow (AP4), während konstruktive Verbindungsdetails experimentell entwickelt und abgesichert werden (AP3).

Der FB Struktursimulation und Ingenieurholzbau entwickelt ein numerisches Modell zur Prognose der Langzeitverformungen (AP3), kalibriert es mit Verbindungs- und Bauteilversuchen (AP3, AP5) und integriert holzbauspezifische Nachweise in den digitalen Workflow (AP4) sowie die Simulation großformatiger Tests (AP6).

DataB programmiert den gemeinsamen digitalen Produktionsprozess (AP4), fertigt die CNC-gefrästen Holzbauteile für Kleinversuche und Demonstratoren (AP3, AP5) und bringt praxisnahe Anforderungen für Vorfertigung, Montage und Wiederverwendung in die Elementkonzeption (AP2) ein. Die Validierung erfolgt über großformatige Laborversuche (AP5, AP6) mit Benchmarking, um die Zielgröße einer Herstellungs-Emissionsreduktion von mindestens 50% belastbar zu erreichen.

Erwartete Ergebnisse

• Ökologie: Nachweis einer Herstellungs-Emissionsreduktion von mindestens 50% zu konventionellen Systemen
• Technik: Validierte, metall- und kleberfreie Schubverbindung; nachgewiesene Scheibenwirkung über lösbare Fugen; robuste, skalierbare Vorfertigung und Montage.
• Digitaler Workflow: Integriertes Design-to-Production mit verkürzten Planungszeiten, reduzierter Fehlerquote und hoher Variantenflexibilität.
• Prognosefähigkeit: Kalibriertes Langzeitmodell für Feuchte/Kriechen, Oberflächenschutz und Fertigungsparametern.

Projektleitung

TU Wien – Institut für Tragkonstruktionen, Forschungsbereich Stahlbeton- und Massivbau

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• TU Wien – Institut für Mechanik der Werkstoffe und Strukturen, Forschungsbereich Struktursimulation und Ingenieurholzbau
• DataB GmbH

Dr. Tobias Huber
Karlsplatz 13/E212-2
A-1040 Wien
Tel.: +43 (1) 58801 21242
E-Mail: tobi.huber@tuwien.ac.at
Web: www.tuwien.at/cee/tragkonstruktionen/beton