Traglast und Verankerungstechnik für den Bau in und mit vitalen Bäumen
Creators: name: Loske, Simon
Publisher: name: TU Dortmund
Year: 2024
Subjects: subject: Bäume
subject: Befestigungstechnik
subject: Tree engineering
subject: Baumhaus
subject: Holz
subject: Buche
subject: Tragfähigkeit
subject: Statik
subject: Wald
subject: Tiny House
subject: 690
subject: Holz
subject: Natürlicher Baustoff
subject: Baum
subject: Baumhaus
subject: Tragfähigkeit
subject: Statik
subject: Wald
subject: Buche

description: Der Bedarf für zivilisatorische Flächen hat und wird auch in Zukunft die Umnutzung von Wäldern, Wiesen und landwirtschaftlichen Flächen herbeiführen. Ein globales Nachhaltigkeitsziel ist daher die Reduktion des Flächenverbrauchs für zivilisatorische Zwecke. Eine Möglichkeit zur Umsetzung dieses Zieles ist die Anhebung von Baukörpern über den Boden, um dessen Funktion zu erhalten. Innerhalb bewaldeter Gebiete könnte dies sogar ohne zusätzliche technische Stützen gelingen, indem vitale Bäume als stützende Struktur (Stamm) mit bereits vorliegender Gründung (Wurzelwerk) verwendet werden. Die Kombination von Bäumen und Bauelementen ist allerdings wenig etabliert und es liegen weder Regelwerke noch ein anerkannter Stand der Technik dafür vor. Im Gegensatz zu technischen Tragelementen stellen Bäume einen Organismus mit autotrophem Stoffwechsel und Wachstumsprozessen dar. Daraus leiten sich Anforderungen zum Anschluss von technischen Elementen am Baum ab, welche in der vorliegenden Arbeit behandelt werden. Weiterhin wird die Ableitung der Tragfähigkeit aus geometrischen und mechanischen Parametern benötigt, um den zumutbaren Umfang einer Bebauung abgrenzen zu können. Dafür wurden für diese Arbeit ganze Baumstämme einem Wald entnommen und unterschiedlichen mechanischen Prüfungen unterzogen. Hierbei wurde auf die Spezies der Rotbuche (Fagus sylvatica) fokussiert, welche in Europa einen wesentlichen und erhaltungswürdigen Anteil der Wälder darstellt. Der Baustoff Holz zeigt in der getrockneten und technisch verarbeiteten Form wesentliche Unterschiede zum mechanischen Verhalten im vitalen und hierbei fasergesättigten Zustand. Aus dem Verständnis dieser Unterschiede werden deterministische Ansätze entwickelt, welche den Widerstand von Bäumen gegen mechanische Einwirkungen rechnerisch erfassbar machen. Für die praktische Umsetzung der Bauwerke im Waldbestand werden unterschiedliche Bauweisen diskutiert. Als besonders geeignet stellt sich die Aufhängung von Baukörpern durch Stahlseile an geeigneten Tragbäumen dar. Mögliche Varianten der Verankerung von Seilen am Baum werden besprochen, wobei das Dickenwachstum durch neue Holzschichten Berücksichtigung findet. Die am Markt verfügbare Verankerungstechnik zwischen Seil und Baum ist in ihrer Tragfähigkeit schwerlich ausreichend, um typische Lasten aus professionellen Bauwerken übertragen zu können. Daher wird in der vorliegenden Arbeit ein Verankerungselement entwickelt, welches eingehend numerisch und experimentell untersucht wird. Die erarbeiteten Erkenntnisse wurden zur Planung von drei kleineren Gebäuden angewandt und bestätigen diese. Diese Pionierprojekte werden ebenfalls besprochen und werfen einen Blick auf hierbei angestrebte Nachhaltigkeitsziele.