Im Zuge der Dekarbonisierung rückt der Baustoff Holz immer stärker in den Fokus. Zum einen lassen sich damit Treibhausgasemissionen aus der Zement- und Stahlproduktion vermeiden, zum anderen Gebäude in Kohlenstoffsenken verwandeln, da im Bauholz das von den Bäumen zuvor aus der Luft aufgenommene und in ihren Stämmen eingelagerte CO2 gespeichert wird. Um große Gebäude in Holzbauweise zu realisieren, sind jedoch meist sehr große Bauteilquerschnitte erforderlich. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben daher im Projekt „Holz-Stahl-Hybridbauweisen am Beispiel biegebeanspruchter Tragelemente“ (HoStaBau) Holz und Stahl kombiniert.
Details zu diesem Verbundstoff hat das Forschungsteam in der Publikation „Bending Behavior of Hybrid Timber-Steel Beams“ erläutert. Demnach konnten die erforderlichen Querschnitte deutlich reduziert und die Werkstoffe Holz und Stahl entsprechend ihrer jeweils vorteilhaften Eigenschaften synergetisch und effizient eingesetzt werden. In dem Projekt haben die Forschenden einen klebtechnischen Verbund zwischen den Materialien hergestellt und über 30 solcher hybriden Biegeträger mit einer Spannweite von 2,4 Metern experimentell untersucht. Im Vergleich zu reinen Holzträgern sei die Biegetragfähigkeit je nach Geometrie und Materialkombination um bis zu 120 Prozent und die Biegesteifigkeit um bis zu 250 Prozent gesteigert worden.
Hinzu kommt: Bisher gilt Holz als unendlich verfügbare Ressource. In der Realität ist die vorhandene Holzmenge jedoch begrenzt. Um künftig mehr Gebäude aus diesem Material zu realisieren, muss der Holzverbrauch pro Gebäude reduziert werden. Bei einer Verbindung von Holz und Stahl werden dem KIT-Team zufolge Material gespart, die positiven Eigenschaften beider Baustoffe gezielt genutzt und die Schwächen des jeweils anderen ausgeglichen. Da Stahl ein energieintensiver Rohstoff sei, müsse dieser optimal genutzt werden. In Hybridbauteilen könne der Stahl dort zum Einsatz kommen, wo er am stärksten beansprucht werde.