Neue Ergebnisse aus der Forschung und Entwicklung an der

Neue Ergebnisse aus der Forschung und
Entwicklung an der Berner Fachhochschule AHB
14. Techniker Tag VGQ, 3. März 2016
Andreas Müller, Berner Fachhochschule AHB
▶ Institut
für Holzbau, |Tragwerke
und
Architektur
Berner
Fachhochschule
Haute école
spécialisée
bernoise | Bern University of Applied Sciences
Bauen mit Holz – Aktuelle Daten und Trends im
Schweizer Markt
Kompetenzbereich Marktforschung und Baumonitoring
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
WIE WAR DER TREND IM HOLZEINSATZ
IN DEN LETZTEN JAHREN?
KLARE TRENDS 2009 - 2014
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Steigender Holzeinsatz für Gebäude
Tragkonstruktionen und Fassaden in m3
2009 / 2012 / 2014
350'000
in m3
(ohne Innenausbau und Möbel)
300'000
250'000
200'000
150'000
100'000
50'000
0
Einfamilienhäuser
Mehrfamilienhäuser
Öffentliche Bauten
Gewerbebauten
[Quelle: BFH-AHB, Projekte zur Marktentwicklung, Kompetenzbereich Marktforschung und Baumonitoring
Basis Baubewilligungen und Kennzahlen; Zahlen auf Hunderterstellen gerundet, Dämmstoffe und Innenausbauten nicht enthalten]
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
WIE VIELE GEBÄUDE KÖNNEN IN
ZUKUNFT AUSGESTATTET WERDEN?
TRENDS UND HALBJAHRESZAHLEN 2015
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Halbjahresvergleich nach Anzahl Gebäude
(ohne EFH) über alle Materialien, 2012 - 2015
9'000
Anzahl bewilligte Gebäude
8'000
Öffentliche Bauten An+Umbau
Anzahl Gebäude
7'000
Öffentliche Bauten Neubau
Anzahl Gebäude
6'000
Industrie, Gewerbe An+Umbau
Anzahl Gebäude
5'000
4'000
Industrie, Gewerbe Neubau
Anzahl Gebäude
3'000
MFH An+Umbau Anzahl
Gebäude
2'000
2'857
3'477
3'070
3'153
1'000
MFH Neubau Anzahl Gebäude
0
Jan-Jun 2012
Jan-Jun 2013
Jan-Jun 2014
Jan-Jun 2015
© BFH
ahb.bfh.ch/hta
Quelle: Gebäudedatenbank Berner Fachhochschule, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur
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6
6
Halbjahresvergleich nach Anzahl Gebäude
(mit EFH) über alle Materialien, 2012 - 2015
18'000
Anzahl bewilligte Gebäude
16'000
Öffentliche Bauten An+Umbau
Anzahl Gebäude
14'000
Öffentliche Bauten Neubau
Anzahl Gebäude
12'000
Industrie, Gewerbe An+Umbau
Anzahl Gebäude
10'000
Industrie, Gewerbe Neubau
Anzahl Gebäude
MFH An+Umbau Anzahl Gebäude
8'000
MFH Neubau Anzahl Gebäude
6'000
EFH An+Umbau Anzahl Gebäude
4'000
2'000
5'258
5'682
4'474
4'004
EFH Neubau Anzahl Gebäude
0
Jan-Jun 2012
Jan-Jun 2013
Jan-Jun 2014
Jan-Jun 2015
© BFH
ahb.bfh.ch/hta
Quelle: Gebäudedatenbank Berner Fachhochschule, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur
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7
7
Halbjahresvergleich nach Baukosten (BKP2) pro
Gebäude, EFH und MFH, über alle Materialien
Neubau 2012 - 2015
Baukosten pro bewilligtem Gebäude
4.00
in Mio. CHF
3.53
3.50
3.68
3.51
3.61
3.00
EFH Baukosten pro
Gebäude im Neubau
2.50
2.00
1.50
1.00
0.83
0.77
0.79
0.86
0.50
© BFH
ahb.bfh.ch/hta
-
Jan-Jun 2012
Jan-Jun 2013
Jan-Jun 2014
Jan-Jun 2015
Quelle: Gebäudedatenbank Berner Fachhochschule, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur
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Halbjahresvergleich nach Baukosten (BKP2) pro
Gebäude, EFH und MFH, über alle Materialien,
An-/Umbau 2012 - 2015
1.40
Baukosten pro bewilligtem Gebäude
in Mio. CHF
1.16
1.20
1.00
1.03
0.99
0.92
EFH Baukosten pro Gebäude im
An/Umbau
0.80
MFH Baukosten pro Gebäude im
An/Umbau
0.60
Linear (EFH Baukosten pro
Gebäude im An/Umbau)
0.40
0.30
0.34
0.36
0.37
Linear (MFH Baukosten pro
Gebäude im An/Umbau)
0.20
© BFH
ahb.bfh.ch/hta
-
Jan-Jun 2012
Jan-Jun 2013
Jan-Jun 2014
Jan-Jun 2015
Quelle: Gebäudedatenbank Berner Fachhochschule, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur
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9
9
„Eggo Holzbausystem“
Wertschöpfungsflexibilität bei ganzheitlicher Systemqualität
▶
▶
Fördersumme: 452‘089 CHF
Wirtschaftspartner:
Egg Holz Kälin AG, Egg (33%)
Kalt AG, Leibstadt (13%)
▶
Forschungspartner:
- Berner Fachhochschule AHB
F+E Holz- und Verbundbau (33%)
- Hochschule Luzern – Wirtschaft (21%)
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„Eggo Holzbausystem“, Entwicklungsansatz
▶
Unternehmensübergreifendes Geschäftsmodell mittels flexibler
Wertschöpfung
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
„Eggo Holzbausystem“, Entwicklungsansatz
Unternehmensübergreifendes Geschäftsmodell mittels flexibler
Wertschöpfung
Wertschöpfung/
Wirtschaftlichkeit/Betriebsgrösse
Bausystem
Prozess
WS Phase III:
Qualitätsgesichertes
Holzbausystem im Gebäude
Baustellen
Werk
Baustelle
>2
45
%
Egg
oder
Kalt
Egg
Kalt
Kalt
Kalt/Werk
Baustelle
>2
20
%
Egg
oder
Kalt
Egg
Kalt
Kalt
Werk
Kalt/Werk
Montage
Elemetne
Kalt
Montage von
Bekleidungen
Kalt
Einbau Türen
und Fenster
Egg
Leerrohre
Haustechnik
70%
Zusammenbau Elemente
>3
Planung
Egg
Wirtschaftlichkeit bei
Gebäuden mit 3-6
Stockwerken
80%
Wirtschaftlichkeit bei
Gebäuden mit 1-2
Stockwerke
>5
Rohbauarbeiten
Herstellung
Tafelelemente im Werk
Wertschöpfung kleine
Holzbauern
Produktion Ergänzungsbauteile
WS Phase II:
Qualitätsgesicherte
Elementkombinationen
Betriebsgrösse
(Anzahl Mitarbeiter)
Produktion StandardHolz-HohlkastenElemente
(inklusiv Isolation)
WS Phase I:
Qualitätsgesicherte
Standardelemente
Konvektionierung
Standard-Module
▶
Baustelle
Baustelle
Wirtschaftlichkeit aus
Sicht der Holzbauer
gegeben
Wertschöpfungsanteil der kleinen Holzbauern
teilweise gegeben
Wertschöpfungsanteile Egg Holz Kälin AG oder Kalt AG
(100% Vorfertigung in ihren Werken)
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Holz-HohlkastenBausystem mit
verschiedenen
Wertschöpfungskonfigurationen
„Eggo Holzbausystem“
MFH Paracelsus, Luegetenhalde 6, 8840 Einsiedeln SZ
Mehrfamilienhaus mit vier Geschossen über
Terrain und ein Untergeschoss
▶ Geschosse über Terrain in Holz- und
Stahlkonstruktion erstellt
▶ gesamte Treppenhaus in Massivbauweise
erbaut
▶
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Hochleistungs-Hybridbausystem mit Holz und Stahl
Hauptwirtschaftspartner:
Hauptforschungspartner:
Projektpartner
Weitere Wirtschaftspartner
Fördergeber:
▶ Laufzeit:
▶ Projektsumme/Fördersumme:
▶
Förderorganisation für Innovation KTI
2015 bis 2018
1’236’600 CHF/617’750 CHF
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
10 Geschosse Hybrid aus BBS und Stahl in London
Fotos: Wenlock Road (UK), © Hawkins\Brown Forbes Massie
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Entwicklung eines zweiachsig tragenden Flachdecken Systeme in
Holzbauweise
Kommission für Technologie und
Innovation KTI
Projektpartner
Inst. f. Baustatik u. Konstruktion
Fördergeber:
Laufzeit:
Gesamtprojekt/Fördersumme:
KTI
Januar 2016 bis Dezember 2018
1’303’700 CHF / 636’880 CHF
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Entwicklung von mehrachsig tragenden Flachdecken in
Holz
▶
Stützenraster 8.00 x 8.00 m und
Nutzlast bis 500 kg/m²
▶
Verwendung von Laubholz im
Bereich der Stützenköpfe
▶
Hohlkastenelemente in
Feldbereichen der Decken
▶
Biegesteife geklebte Stösse
zwischen allen Elementen
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Entwicklung von mehrachsig tragenden Flachdecken in
Holz
▶
Brettsperrholz aus Buche für hohe Beanspruchungen
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Gliederung des Projektes
ZIEL
Lösungsweg
Geschossdecken
für den Industriebau in Holz
AP 2: Anforderungsprofil –
Parameter
- Konfiguration und Modulierung
- Beanspruchungsprofil
AP 3: Stützenkopf
- Zweiachsig tragendes Element
- Punktuelle Lagerung
- Kurz- und Langzeittragverhalten
Meilenstein: Stützenkopf
AP 4: Füllelement/ Deckenelement
- Zweiachsig tragendes Element
- Linienförmige Lagerung
- Kurz- und Langzeittragverhalten
Meilenstein: Füllelement
AP 5: Elementstoss
- Geklebte Verbindung
- Konstruktive Ausführung
- Material, Klebstoff
- Kurz- und Langzeittragverhalten
- Produktion
Meilenstein: Elemenstoss
Yes/No
AP 6: Trag- und Versagensverhalten
des Flachdeckensystems
- Kurz- und Langzeittragverhalten
- Verformungsverhalten
- Kriechversuche mit Klimawechsel
- Brandverhalten
- Bemessungswerten und – methoden
Geschossdecken
für den Industriebau in Holz
ERGEBNIS
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Pressverklebung
Investigation and analysis of press glued connections for timber
structures
Staatssekretariat für Bildung,
Forschung und Innovation SBFI
Projektpartner
COST Action FP1402
"Basis of Structural
Timber Design" - from
research to standards
Fördergeber:
Laufzeit:
Projektsumme/Fördersumme:
SBFI – COST Action FP1402
Dezember 2015 bis November 2017
CHF 180’000 / CHF 180’000
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Pressverklebung
Investigation and analysis of press glued connections for timber structures
Structural members produced with press glued connections, T-Beam (A), I-Beam (B),
Ribbed panel (C), Double Beam (D), Box-Beam (E), Kairi (2002)
Connection assembled (A), reinforced end notch or hole (B), (C), Steck (1988)
Outstanding example of structures manufactured using the press gluing technique. ExpoDach in Hannover (Boller 2006; Kairi 2000)
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Thermische Entkopplung von
Stahlbetonbauwerksteilen (TEKST)
▶
Entwicklung und Produktion von thermischen
Entkopplungselementen zur wärmebrückenfreien Konstruktion von
gebäudeaussteifenden Stahlbetonbauwerksteilen
▶
Laufzeit: 2015 bis 2017 (27 Monate)
▶
KTI-Fördersumme: CHF 370’000.-
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Robotergestützte Fertigung komplexer Holztragwerke
(NFP66)
Projektpartner: BFH-AHB, KB IPP, ETH Zürich, Professur für
Architektur und digitale Fabrikation (Lead), nolax AG,
Sempach
▶ Laufzeit:
2012 bis 2016
▶ Fördersumme:
784’564 CHF
▶
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Gramazio & Kohler
Architecture and Digital Fabrication
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Gramazio & Kohler
Architecture and Digital Fabrication
Robotergestützte Fertigung komplexer Holztragwerke
(NFP66)
Connections
Adhesive only
Connections
Adhesive only
Micro-perforated surface
Connections
Adhesive + rod shaped
element
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Connections
Adhesive + flat element
Robotergestützte Fertigung komplexer Holztragwerke
(NFP66)
Ergebnisse:
Bau eines Prototypens, der eine
Fläche von 25 m² überspannt
− Digitaler Workflow ab CAD-Modell
zur Ansteuerung von Abbund
und Roboter
− Robotergestützte Positionierung
aller Balken
− Geklebte Verbindungen mit
Mikroperforation
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Historische Holzverbindungen
Fördergeber:
Stiftung zur Förderung der Denkmalpflege
▶ Laufzeit:
2014 bis 2015
▶ Fördersumme:
95’000 CHF
▶ Begleitende Arbeitsgruppe: Lauber Ingenieure AG (LU)
▶
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Sanierung historisch wertvoller Fenster
▶
Entwicklung von Sanierungsmethoden, die
▶ den Erhalt der historischen Substanz sicherstellen
▶ den Wärmeschutz verbessern
▶
Fördergeber: Stiftung zur Förderung der Denkmalpflege
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Wasseraufnahme historischer Aussenputze
WUFI-Simulationen zeigen auf, dass
der Ww Wert des Aussenputzes sehr
wichtig für die energetische Bilanz
der Feuchte in der Wand darstellt.
▶ Messungen des Ww Werts mit
▶ Karsten-Rohr
▶ Franke Prüfplatte
▶ WAM 100
▶
▶
Fördergeber: Stiftung zur Förderung
der Denkmalpflege
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Energetische und schalltechnische Sanierung von
Wohngebäuden der 1950er bis 1970er Jahre
▶
Entwicklung von Sanierungsmöglichkeiten
▶ unter Berücksichtigung des
Denkmalschutzes
▶ Mit dem Ziel der Verbesserung des
energetischen und schalltechnischen
Schutzes
▶
Fördergeber: Stiftung zur Förderung der
Denkmalpflege
▶
Broschüre zum Thema
erhältlich
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Optimierung der Verklebung von Eschenholz
für den Einsatz als Brettschichtholz im
konstruktiven Holzbau
Ziel :
▶ Verbesserung der Verklebung von Eschenholz
für den Einsatz als Brettschichtholz im
konstruktiven Holzbau
▶ Vergleich zwischen MUF, PRF und 1K-PUR
Klebstoffen von Henkel (mit Primer)
▶ Diese Arbeit ist eine Fortsetzung des ETH
Projektes von 2014
Projektteam:
Industrie Partner :
Henkel und Cie. AG
Sempach: PUR und
Primer
Dynea (Demeth)
MUF
PRF
neue Holzbau
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Extraktion von Tannin aus Rinden heimischer
Nadelhölzer
Projektteam:
▶
▶
▶
Ziel:
Entwicklung eines Extraktionsprozesses für
Tannine aus Rinden heimischer Nadelhölzer
Anwendung:
Biobasierte Klebstoffe für Holzwerkstoffe
Verbundwerkstoffe aus nachwachsenden
Rohstoffen
Bedeutung:
Führende Position der Schweiz bei der
stofflichen Verwertung von Rinden
Dr. Frédéric Pichelin
Dr. Ingo Mayer
M.Sc. Sauro Bianchi
Partner:
Dr. Ivana Kroslakova
ZHAW
Dr. Hans Vettiger
Universität Liechtenstein
Laufzeit:
September 2012
to August 2015
Finanzierung:
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
BioCoPol
Holzschutz für Ausseneinsatz:
▶ Gartenmöbel
▶ Fassaden
▶ Eisenbahnschwellen
Projektteam:
WoodWisdom Net + (KTI –
ADEME – BMLFUW)
Leitung: Thomas Volkmer
Koordination: Dr. Marion Noël
Nur bio-basierte Verbindungen
Bündelung von Fachwissen
Komplementarität
Förderung der einheimischen Holzarten
Kommission für Technologie und Innovation KTI
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Ultraleichte bio-basierte Holzwerkstoffplatte mit
Schaumkern
Projektteam:
▶
Ziel:
▶ Entwicklung von bio-basierten Sandwichplatten mit
Spandecklagen und einem Schaumkern
▶ Kostengünstigere Plattenherstellung, verglichen
mit den üblichen Verfahren zur Herstellung von
Sandwichplatten
Heiko Thömen
Partner:
Ecole polytechnique
fédérale EPFL
Finanzierung:
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Machbarkeitsstudie zur Entwicklung eines selbsttragenden
Kompaktfassadensystems in Holzbauweise für Industriebauten
Machbarkeit eines kompakten Fassadensystem als
selbsttragendes Wandelement aus Holz
▶ 3-schichtig, verklebtes Sandwichelement
▶ Selbsttragendes, raumabschliessendes
Fassadenelement
▶ vollständig aus holzbasierenden Materialien
▶ Erfüllung Anforderungen an Feucht-, Wärm- und Schallschutz
▶
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Prozesskette von Laubholz
Effekt der
Häufigkeit
Verfahren
Klebstoffauswahl
Maschinen
Zinkengeometrie
Einschnitt/
Sägewerk
Sortierung/
Trocknung
PRODUKT/
HERSTELLUNG
Planung/
Bemessung
KEILZINKUNG
Flächenverklebung
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Nachhaltigkeit/
Rückbau
Tragstrukturen in Laubholz
Der Keilzinkenstoss als Schlüsselelement
Fördergeber:
▶ Fördersumme:
▶
Bundesamt für Umwelt (BAFU)
80’000 CHF
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Die Holzstadt Biel → Verwaltungszentrum Swatch
Biel / Bienne: Neubau Verwaltungszentrum Swatch Groupe
Architektur: SHIGERU BAN ARCHITECTS
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Die Holzstadt Biel → Campus Biel: Siegerprojekt Trèfle
Architektur / Gesamtleitung:
​pool Architekten aus Zürich
​Bauingenieur /
Holzbauspezialist:
​Blumer Engineering aus
Waldstatt
​Gebäudetechnik HLKKS / MSR:
​Waldhauser + Hermann AG
aus Münchenstein
​Gebäudetechnik Elektro:
​Amstein & Walthert AG aus
Zürich
​Landschaftsarchitektur
Atelier:
​Descombes Rampini SA aus
Genf
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
Holzbautag Biel
 Shigeru Ban,
Shigeru Ban, Tokio
 Helmut Dietrich
Dietrich / Untertrifaller, Bregenz
 Mathias Heinz
pool Architekten, Zürich
 Reinhard Kropf
Helen & Hard, Stavanger
 Hermann Blumer
Creation Holz, Herisau
 Christoph Meier
Architektur und Holz
Creation Holz, Herisau
 Richard Jussel
Blumer-Lehmann, Gossau
Donnerstag, 12. Mai 2016
Kongresshaus, Biel
 Dieter Schnell
BFH-AHB, Burgdorf
 Thomas Rohner
www.ahb.bfh.ch/holzbautag
BFH-AHB, Biel
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Berner Fachhochschule  HP. Kolb 07.03.2016