Antikes Prinzip – neuzeitlich optimiert
Der Holz-Beton-Verbund – kurz HBV – ist ein Verfahren, bei dem Holzbalken oder flächige Holzelemente mit Ortbeton oder einem Betonfertigteil unter Verwendung spezialisierter Schubverbinder oder vorbereitender Methoden (Kerve, zukünftig ggfs. Klebung) zu einem flächigen Tragelement verbunden werden.
Holz und Beton werden seit der Antike zu gemeinschaftlichen Bauteilen verbunden, die neuzeitlichen statisch relevanten Eigenschaften eines Verbundes der beiden Bauteile sind aber erst in den 1990er-Jahren durch Entwicklung geeigneter Schubverbinder und der zugehörigen Berechnungsmodelle entstanden. HBV wird heute hauptsächlich in der Sanierung von Deckentragwerken, der Vorfertigung von Elementen und vereinzelt für den Brückenbau angewendet.
Die Holz-Beton-Verbunddecke hat sich von einem Nischenprodukt zu einer weit verbreiteten Bauart von Geschossdecken entwickelt. Erst seit den 1990er-Jahren werden die Eigenschaften von Holz und Beton in der Herstellung von Deckentragwerken in eigenen statischen Modellen kombiniert. Entscheidend war die Entwicklung geeigneter Schubverbinder und Berechnungsmethoden. Im Zeitalter zu hoher Treibhausgasemissionen gewinnt die Holz-Beton-Verbunddecke zunehmend an Bedeutung, da eine Reduktion des Betons gleichbedeutend ist mit einer Reduktion von CO2.
Höherer Verbundgrad – bessere Eigenschaften
Die positiven statischen Eigenschaften eines HBV-Tragwerks entstehen durch den Verbund der beiden Bauteile Holz und Beton. Der Verbundgrad γ beträgt ohne Verschraubung/Verbindung von Beton und Holz 0 % (kein Verbund). Für eine theoretische (in der Realität bislang aber noch nicht anwendbare) vollflächige »Verklebung« von Holz mit Beton würde er bis zu 100 % betragen (vollständiger Verbund). Der Verbundgrad ist abhängig von der Anzahl der Reihen und dem Abstand der sogenannten Schubverbinder in Spannrichtung. Im Regelfall wird mit zugelassenen Verbindern ein Verbundgrad von etwa 40 bis 50 % erreicht und folglich eine signifikante Tragfähigkeitssteigerung des Systems aus Holz und Beton.
Sanierung eines historischen Gebäudes am Berliner Ku’damm
Zentrales Element »Schubverbinder«
In einem auf Biegung belasteten Tragwerk wird das oben liegende Betonbauteil überwiegend auf Druck, das unten liegende Holzbauteil überwiegend auf Zug beansprucht. Die in der Verbundfuge wirkenden Schubverbinder sollen eine Relativverschiebung der beiden Bauteile verringern oder im Idealfall verhindern.
Mit geschraubten Schubverbindern können Altbau-Decken zwischen 4 und 7 m Spannweite auf eine Verkehrslast von etwa maximal 5,0 kN/m² ertüchtigt werden. Neubau-Decken können, bei Balkenabständen bis etwa 3,5 m und Spannweiten bis etwa 9 m mit einer Verkehrslast bis etwa max. 5,0 kN/m² hergestellt werden.