Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
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
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Bauen mit Holz – Aktuelle Daten und Trends im Schweizer Markt
Kompetenzbereich Marktforschung und Baumonitoring
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KLARE TRENDS 2009 - 2014
WIE WAR DER TREND IM HOLZEINSATZ
IN DEN LETZTEN JAHREN?
Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences
0
50'000
100'000
150'000
200'000
250'000
300'000
350'000
Einfamilienhäuser Mehrfamilienhäuser Öffentliche Bauten Gewerbebauten
Steigender Holzeinsatz für Gebäude Tragkonstruktionen und Fassaden in m3
2009 / 2012 / 2014 (ohne Innenausbau und Möbel)
[Quelle: BFH-AHB, Projekte zur Marktentwicklung, Kompetenzbereich Marktforschung und Baumonitoring Basis Baubewilligungen und Kennzahlen; Zahlen auf Hunderterstellen gerundet, Dämmstoffe und Innenausbauten nicht enthalten]
in m3
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TRENDS UND HALBJAHRES-
ZAHLEN 2015
WIE VIELE GEBÄUDE KÖNNEN IN
ZUKUNFT AUSGESTATTET WERDEN?
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Quelle: Gebäudedatenbank Berner Fachhochschule, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur
2'857 3'477
3'070 3'153
0
1'000
2'000
3'000
4'000
5'000
6'000
7'000
8'000
9'000
Jan-Jun 2012 Jan-Jun 2013 Jan-Jun 2014 Jan-Jun 2015
Öffentliche Bauten An+UmbauAnzahl Gebäude
Öffentliche Bauten NeubauAnzahl Gebäude
Industrie, Gewerbe An+UmbauAnzahl Gebäude
Industrie, Gewerbe NeubauAnzahl Gebäude
MFH An+Umbau AnzahlGebäude
MFH Neubau Anzahl Gebäude
Anzahl bewilligte Gebäude
© BFH ahb.bfh.ch/hta
Halbjahresvergleich nach Anzahl Gebäude (ohne EFH) über alle Materialien, 2012 - 2015
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Quelle: Gebäudedatenbank Berner Fachhochschule, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur
Halbjahresvergleich nach Anzahl Gebäude (mit EFH) über alle Materialien, 2012 - 2015
5'258 5'682 4'474 4'004
0
2'000
4'000
6'000
8'000
10'000
12'000
14'000
16'000
18'000
Jan-Jun 2012 Jan-Jun 2013 Jan-Jun 2014 Jan-Jun 2015
Öffentliche Bauten An+UmbauAnzahl Gebäude
Öffentliche Bauten NeubauAnzahl Gebäude
Industrie, Gewerbe An+UmbauAnzahl Gebäude
Industrie, Gewerbe NeubauAnzahl Gebäude
MFH An+Umbau Anzahl Gebäude
MFH Neubau Anzahl Gebäude
EFH An+Umbau Anzahl Gebäude
EFH Neubau Anzahl Gebäude
© BFH ahb.bfh.ch/hta
Anzahl bewilligte Gebäude
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0.83 0.77 0.79 0.86
3.53 3.51 3.68 3.61
-
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Jan-Jun 2012 Jan-Jun 2013 Jan-Jun 2014 Jan-Jun 2015
EFH Baukosten proGebäude im Neubau
© BFH ahb.bfh.ch/hta
in Mio. CHF
Halbjahresvergleich nach Baukosten (BKP2) pro Gebäude, EFH und MFH, über alle Materialien
Baukosten pro bewilligtem Gebäude
Quelle: Gebäudedatenbank Berner Fachhochschule, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur
Neubau 2012 - 2015
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0.30 0.34 0.36 0.37
0.92 0.99
1.03
1.16
-
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
Jan-Jun 2012 Jan-Jun 2013 Jan-Jun 2014 Jan-Jun 2015
EFH Baukosten pro Gebäude imAn/Umbau
MFH Baukosten pro Gebäude imAn/Umbau
Linear (EFH Baukosten proGebäude im An/Umbau)
Linear (MFH Baukosten proGebäude im An/Umbau)
© BFH ahb.bfh.ch/hta
in Mio. CHF
9 9
Quelle: Gebäudedatenbank Berner Fachhochschule, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur
Baukosten pro bewilligtem Gebäude
Halbjahresvergleich nach Baukosten (BKP2) pro Gebäude, EFH und MFH, über alle Materialien, An-/Umbau 2012 - 2015
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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%)
„Eggo Holzbausystem“
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▶ Unternehmensübergreifendes Geschäftsmodell mittels flexibler Wertschöpfung
„Eggo Holzbausystem“, Entwicklungsansatz
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▶ Unternehmensübergreifendes Geschäftsmodell mittels flexibler Wertschöpfung
„Eggo Holzbausystem“, Entwicklungsansatz
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Holz-Hohlkasten-Bausystem mit verschiedenen
Wertschöpfungs-konfigurationen
Werk
Egg oder Kalt
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Egg Baustelle
Kalt BaustelleEgg Kalt Kalt/Werk
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1-2
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> 2
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Egg oder Kalt
Kalt Kalt Kalt/Werk
Baustelle
Baustelle80%
70%
45 %
20 %
Wertschöpfungsanteile Egg Holz Kälin AG oder Kalt AG (100% Vorfertigung in ihren Werken)
Wertschöpfungsanteil der kleinen Holzbauern
> 5
> 3
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3-6
Stoc
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Wirtschaftlichkeit ausSicht der Holzbauer
teilweise gegeben
gegeben
Wertschöpfung/ Wirtschaftlichkeit/Betriebsgrösse Prozess Bausystem
Baustellen
WS Phase I: Qualitätsgesicherte Standardelemente
WS Phase II: Qualitätsgesicherte
Elementkombinationen
WS Phase III: Qualitätsgesichertes
Holzbausystem im Gebäude
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MFH Paracelsus, Luegetenhalde 6, 8840 Einsiedeln SZ
„Eggo Holzbausystem“
▶ Mehrfamilienhaus mit vier Geschossen über Terrain und ein Untergeschoss
▶ Geschosse über Terrain in Holz- und Stahlkonstruktion erstellt
▶ gesamte Treppenhaus in Massivbauweise erbaut
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▶ Fördergeber: Förderorganisation für Innovation KTI
▶ Laufzeit: 2015 bis 2018
▶ Projektsumme/Fördersumme: 1’236’600 CHF/617’750 CHF
Hochleistungs-Hybridbausystem mit Holz und Stahl
Projekt-partner
Weitere Wirtschaftspartner
Hauptwirtschaftspartner:
Hauptforschungspartner:
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10 Geschosse Hybrid aus BBS und Stahl in London
Fotos: Wenlock Road (UK), © Hawkins\Brown Forbes Massie
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Entwicklung eines zweiachsig tragenden Flachdecken Systeme in Holzbauweise
Projekt-partner
Fördergeber: KTI Laufzeit: Januar 2016 bis Dezember 2018 Gesamtprojekt/Fördersumme: 1’303’700 CHF / 636’880 CHF
Kommission für Technologie und Innovation KTI
Inst. f. Baustatik u. Konstruktion
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▶ 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
Entwicklung von mehrachsig tragenden Flachdecken in Holz
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▶ Brettsperrholz aus Buche für hohe Beanspruchungen
Entwicklung von mehrachsig tragenden Flachdecken in Holz
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Lösungsweg
Gliederung des Projektes
ZIEL
Geschossdecken für den Industriebau in Holz
AP 5: Elementstoss- Geklebte Verbindung- Konstruktive Ausführung - Material, Klebstoff- Kurz- und Langzeittragverhalten- Produktion
AP 4: Füllelement/ Deckenelement- Zweiachsig tragendes Element- Linienförmige Lagerung- Kurz- und Langzeittragverhalten
AP 3: Stützenkopf- Zweiachsig tragendes Element- Punktuelle Lagerung- Kurz- und Langzeittragverhalten
AP 2: Anforderungsprofil – Parameter- Konfiguration und Modulierung- Beanspruchungsprofil
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
Yes/No
Meilenstein: Füllelement Meilenstein: ElemenstossMeilenstein: Stützenkopf
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Pressverklebung Investigation and analysis of press glued connections for timber structures
Projekt-partner
Fördergeber: SBFI – COST Action FP1402 Laufzeit: Dezember 2015 bis November 2017 Projektsumme/Fördersumme: CHF 180’000 / CHF 180’000
Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation SBFI
COST Action FP1402 "Basis of Structural Timber Design" - from research to standards
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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)
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▶ Entwicklung und Produktion von thermischen Entkopplungselementen zur wärmebrückenfreien Konstruktion von gebäudeaussteifenden Stahlbetonbauwerksteilen
▶ Laufzeit: 2015 bis 2017 (27 Monate)
▶ KTI-Fördersumme: CHF 370’000.-
Thermische Entkopplung von Stahlbetonbauwerksteilen (TEKST)
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▶ 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
Robotergestützte Fertigung komplexer Holztragwerke (NFP66)
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
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Connections Adhesive only
Connections Adhesive only
Micro-perforated surface
Connections Adhesive + rod shaped
element
Connections Adhesive + flat element
Robotergestützte Fertigung komplexer Holztragwerke (NFP66)
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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
Robotergestützte Fertigung komplexer Holztragwerke (NFP66)
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▶ Fördergeber: Stiftung zur Förderung der Denkmalpflege
▶ Laufzeit: 2014 bis 2015
▶ Fördersumme: 95’000 CHF
▶ Begleitende Arbeitsgruppe: Lauber Ingenieure AG (LU)
Historische Holzverbindungen
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▶ Entwicklung von Sanierungsmethoden, die
▶ den Erhalt der historischen Substanz sicherstellen
▶ den Wärmeschutz verbessern
▶ Fördergeber: Stiftung zur Förderung der Denkmalpflege
Sanierung historisch wertvoller Fenster
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▶ 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
Wasseraufnahme historischer Aussenputze
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▶ 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
Energetische und schalltechnische Sanierung von Wohngebäuden der 1950er bis 1970er Jahre
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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
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Extraktion von Tannin aus Rinden heimischer Nadelhölzer
▶ 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
Projektteam:
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:
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BioCoPol Projektteam: WoodWisdom Net + (KTI – ADEME – BMLFUW)
Leitung: Thomas Volkmer
Koordination: Dr. Marion Noël
Holzschutz für Ausseneinsatz: ▶ Gartenmöbel ▶ Fassaden ▶ Eisenbahnschwellen
Nur bio-basierte Verbindungen
Bündelung von Fachwissen
Komplementarität
Förderung der einheimischen Holzarten Kommission für Technologie und Innovation KTI
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▶ Ziel:
▶ Entwicklung von bio-basierten Sandwichplatten mit Spandecklagen und einem Schaumkern
▶ Kostengünstigere Plattenherstellung, verglichen mit den üblichen Verfahren zur Herstellung von Sandwichplatten
Ultraleichte bio-basierte Holzwerkstoffplatte mit Schaumkern Projektteam:
Heiko Thömen
Partner:
Ecole polytechnique fédérale EPFL
Finanzierung:
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▶ 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
Machbarkeitsstudie zur Entwicklung eines selbsttragenden Kompaktfassadensystems in Holzbauweise für Industriebauten
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Einschnitt/ Sägewerk
Sortierung/Trocknung
Planung/Bemessung
Nachhaltigkeit/Rückbau
KEILZINKUNG
Effekt der Häufigkeit
Zinkengeometrie
PRODUKT/ HERSTELLUNG
Maschinen
Flächen-verklebung
Klebstoffauswahl
Verfahren
Prozesskette von Laubholz
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▶ Fördergeber: Bundesamt für Umwelt (BAFU)
▶ Fördersumme: 80’000 CHF
Tragstrukturen in Laubholz Der Keilzinkenstoss als Schlüsselelement
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Biel / Bienne: Neubau Verwaltungszentrum Swatch Groupe Architektur: SHIGERU BAN ARCHITECTS
Die Holzstadt Biel → Verwaltungszentrum Swatch
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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
Die Holzstadt Biel → Campus Biel: Siegerprojekt Trèfle
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Berner Fachhochschule HP. Kolb 07.03.2016
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 Creation Holz, Herisau
Richard Jussel Blumer-Lehmann, Gossau
Dieter Schnell BFH-AHB, Burgdorf
Thomas Rohner BFH-AHB, Biel
Holzbautag Biel
Architektur und Holz
Donnerstag, 12. Mai 2016
Kongresshaus, Biel
www.ahb.bfh.ch/holzbautag