Gebäudeklima - Langzeitmessung zur Bestimmung der Auswirkungen auf Feuchtegradienten in Holzbauteilen

Die Auswertung von Schäden an weitgespannten Konstruktionen des Ingenieurholzbau zeigt als überwiegend festgestelltes Schadensbild ausgeprägte Rissbildungen in den Klebfugen und Lamellen der Holzbauteile. Ein wesentlicher Anteil an der Entstehung dieser Schäden wird den jahreszeitlich bedingten, starken klimatischen Schwankungen innerhalb von Gebäuden und den damit verbundenen Schwind- und Quellvorgängen in den Holzbauteilen zugesprochen. In der Fachwelt herrschen dabei noch unterschiedliche Auffassungen, welche Gebäudetypen und Nutzungsarten zu den höchsten klimatischen Beanspruchungen führen.
Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurde das vorliegende Forschungsvorhaben Gebäudeklima - Langzeitmessung zur Bestimmung der Auswirkungen auf Feuchtegradienten in Holzbauteilen durchgeführt. In diesem wurden mittels Langzeitmessserien die klimatischen Bedingungen in für den Holzbau typischen Gebäudetypen und -nutzungen sowie die daraus resultierenden Holzfeuchten ermittelt. Von besonderem Interesse war dabei die Messung der Holzfeuchte in unterschiedlichen Bauteiltiefen um Rückschlüsse auf die Größe und Geschwindigkeit ihrer jahreszeitlichen Anpassung an sich ändernde Umgebungsbedingungen zu erhalten. Die Holzfeuchteverteilung über den Querschnitt hat direkten Einfluss auf die Größe der internen Bauteilspannungen und damit möglicher Schädigungspotentiale.
Insgesamt wurden Messungen in 21 Hallen mit sieben verschiedenen Nutzungen (u.a. Sporthalle, Eishalle, Reithalle, Schwimmhalle) durchgeführt. In jeder Halle wurden die Daten an zwei Messstellen erhoben, um auch über die Hallenfläche hinweg möglicherweise variierende Bedingungen (z.B. Sonneneinstrahlung oder Einfluss haustechnischer Anlagen) zu erfassen. Das für das Forschungsprojekt entwickelte Messsystem erwies sich als grundsätzlich geeignet, Langzeitmessungen der Holzfeuchte (Widerstandsmessung) und des Klimas in Hallen in Holzbauweisen zu realisieren. Die Verwendung von unterschiedlich langen Messelektroden ermöglichte klare Aussagen über den Verlauf der Holzfeuchte in den Querschnitten.
Ein Vergleich der Ergebnisse der einzelnen Nutzungen bestätigt die erwartete große Bandbreite der möglichen klimatischen Bedingungen in Bauwerken mit Holztragwerken. Über alle Nutzungen hinweg betrachtet, lagen die mittleren Holzfeuchten zwischen 4.4 % und 17.1 %. Aus den Verläufen der Holzfeuchte lässt sich mit zunehmender Messtiefe im Holzquerschnitt sowohl eine gedämpfte als auch eine zeitliche Verzögerung der Anpassung der Holzfeuchte an die Umgebungsbedingungen erkennen. Die Holzfeuchtegradienten fallen in gedämmten und klimatisierten Bauwerken geringer aus als in Bauwerken mit stärkerem Einfluss des jahreszeitlich schwankenden Aussenklimas.
Mit der Generierung von - bis heute nicht vorhandenen - Datensätzen zu klimatischen Bedingungen in für den Holzbau typische Gebäudetypen und –nutzungen wurde zur Bewertung der Auswirkung des Gebäudeklimas auf die Feuchteverteilung in tragenden Holzbauteilen und dem damit einhergehenden Schädigungspotential eine erste Grundlage erzeugt. Ebenso ermöglichen die Ergebnisse eine Überprüfung und Erweiterung der bisherigen Klassifizierung von Gebäuden in Nutzungsklassen. Sie erlauben die präzisere Angabe von Bereichen sich einstellender Ausgleichsfeuchte für die konkreten Nutzungen, wodurch ein Einbau des Holzes mit einer vorher angepassten Holzfeuchte ermöglicht wird. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts unterstützen zudem die Entwicklung entsprechender Monitoringsysteme, die z.B. in Form von Frühwarnsystemen auf Basis von Klimamessungen eingesetzt werden könnten.