Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007

Inhalt 0. Literatur 1. Übersicht 2. Baustoff Holz 3. Holzverbindungen 4. Einfache Bauteile 5. Brandsicherheit TUHH Holzbau I

Literatur Götz, K.-H., et al.: Holzbau-Atlas Werner, G.: HOLZBAU, Werner Ingenieur Texte Bd.48 Dröge, G.: Grundzüge des Holzbaues Bd.1 v. Halàsz, R.: Holzbau-Taschenbuch Informationsdienst Holz e.V. Füllenbachstraße 6 40474 Düsseldorf TUHH Holzbau I

Inhalt 0. Literatur 1. Übersicht 2. Baustoff Holz 3. Holzverbindungen 4. Einfache Bauteile 5. Brandsicherheit TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Eissporthalle Bad Reichenhall am 03.01.2006 TUHH Holzbau I

Was passierte am Tag des Unglücks Was passierte am Tag des Unglücks? Der Hausmeister hatte vormittags die Schneelast auf dem Hallendach gemessen, den Wert dem Bauamt mitgeteilt. Ein Mitarbeiter: „Der Grenzwert, ab dem die Halle gesperrt werden müßte, wurde deutlich unterschritten.“ Gab es eine Warnung vor den Schneemassen? Ja. Der Deutsche Wetterdienst gab eine Unwetterwarnung für den Landkreis Bad Reichenhall heraus. Zweithöchste Alarmstufe, Schneefälle von bis zu 50 cm wurden angekündigt. Es wurde sogar vor Gebäudeschäden gewarnt! Wie wurde reagiert? Im Bauamt wurde entschieden, das Dach der Halle am Abend vom Schnee räumen zu lassen. Um 16 Uhr sollte der Hallenbetrieb eingestellt werden. Ein Training des örtlichen Eishockey-Athletik-Clubs (EAC) wurde abgesagt. Es sollte eigentlich um 16.30 Uhr beginnen. TUHH Holzbau I

Warum wurden nicht auch die Hobby-Sportler gewarnt Warum wurden nicht auch die Hobby-Sportler gewarnt? Kinder berichteten später, daß sie schon eine Stunde vor dem Unglück ein Knacken im Dach gehört haben. Aber niemand informierte über diese Geräusche das Bauamt. Deshalb wußte man dort auch von nichts. Erst der Hausmeister wunderte sich Minuten vor dem Einsturz über ein lautes Knarren, ließt die Halle räumen. Da war es schon zu spät. Was wiegt Schnee? Die Schneebeschaffenheit beeinflußt das Gewicht und die Dichte. 1 Kubikmeter „normaler“ Schnee wiegt 100-300 kg. In Bad Reichenhall fiel wasserhaltiger Naßschnee. Der wiegt 400 bis 500 kg pro Kubikmeter. Warum fiel am Tag des Unglücks so viel Schnee? 15 Kilometer nördlich von Bad Reichenhall wurde ein Niederschlag von 45 Zentimeter Neuschnee gemessen. Ursache war feuchte Mittelmeerluft, die durch die vorhandene Kaltluft abgekühlt wurde. Die Feuchtigkeit konnte so in Form von Schnee fallen. TUHH Holzbau I

Kann Schnee wirklich der alleinige Grund für den Einsturz gewesen sein Kann Schnee wirklich der alleinige Grund für den Einsturz gewesen sein? Statiker Dr. Horst Franke (70) aus Berlin: „Nein. Es ist schon ungewöhnlich, daß alle 10 Holzträger zeitgleich eingebrochen sind. Da müssen sich in den über 30 Jahren Baumängel eingeschlichen haben. Mit der Zeit könnte z. B. Feuchtigkeit in das Holz eingedrungen sein. Dadurch könnte es morsch geworden sein.“ Gibt es Bauvorschriften für Hallendächer? Ja, die sogenannte „DIN Norm 1055“ gilt bundesweit. Sie legt fest, daß die Belastungsgrenze bei 125 Kilogramm Schnee pro Quadratmeter liegt. Die Staatsanwaltschaft Traunstein hat jetzt den TÜV Süddeutschland eingeschaltet, um zu prüfen, ob die Bestimmung eingehalten wurden. Werden öffentliche Gebäude regelmäßig kontrolliert? Nein. Das deutsche Baurecht sieht das nicht vor. Nach Bauende liegt es allein im Ermessen des Besitzers, ob er das Geld für eine Überprüfung der Gebäudesubstanz ausgeben will. Ingenieurverbände fordern jetzt regelmäßige Kontrollen. TUHH Holzbau I

Presseerklärung der Staatsanwaltschaft Traunstein zum Einsturz der Eishalle in Bad Reichenhall; 20.Juli 2006 Die Sachverständigen der TU München und des TÜV Süd haben ihre Gutachten zum Einsturz der Eishalle in Bad Reichenhall, bei dem fünfzehn Menschen getötet und achtzehn zum Teil schwer verletzt wurden, vorgelegt. Sie haben mehrere Abweichungen von den Regeln der Technik bei Planung und Bau der Halle festgestellt. Neben diesen Hauptgutachten wurden Zusatzgutachten von der Fachhochschule Augsburg, dem Deutschen Wetterdienst und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in Dübenbach/Schweiz erstellt. Die Staatsanwaltschaft Traunstein sieht auf der Grundlage der sachverständigen Feststellungen den Verdacht der fahrlässigen Tötung und der fahrlässigen Körperverletzung und hat Ermittlungen gegen die verantwortlichen Personen eingeleitet. TUHH Holzbau I

Zusammenfassend sind die Einsturzursachen wie folgt zu beschreiben: Die infolge von Fehlern der statischen Berechnung und konstruktiver Mängel ohnehin zu geringe Bauwerkssicherheit von deutlich weniger als 2,0 wurde über die Standzeit des Gebäudes durch äußere Einflüsse, insbesondere die Verschlechterung der Klebeverbindungen an den Untergurten, stetig weiter reduziert, bis es am 02.01.2006 - ausgelöst durch die Schneelast - zum Einsturz der Halle kam. Nach den Erkenntnissen der Sachverständigen versagte einer der drei ostseitigen Hauptträger zuerst. Durch die steifen Querträger wurden die Lasten von dem zuerst versagenden Träger auf benachbarte Träger umgelagert. Diese bereits vorgeschädigten Träger wurden damit ebenfalls überlastet, wodurch das gesamte Dach reißverschlussartig einstürzte. TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Eissporthalle Bad Reichenhall am 03.01.2006 TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiete Stützen Biegeträger (Deckenträger, Pfetten usw.) Dachstühle (Wohnungsbau) Hallenbinder, Dachbinder Hallenkonstruktionen (z.B. Sporthallen) Türme Lehrgerüste (für Stahl-, Spannbetonbrücken) Brücken (Fußgängerbrücken, Straßenbrücken) Sonderkonstruktionen (Fachwerke, Schalen) TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Speditionshalle TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Reithalle TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Akkumulatorenwerk TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Gerberei TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Reithalle TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Lagerhalle TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Speditionshalle TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Schwimmbad TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Expodach TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Expodach TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Expodach TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Fachwerkscheune TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Fachwerkscheune TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Fachwerkscheune TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Sparrenfuss TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Brücke TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Dokumenta Turm TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Aussichtsturm TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Lawinenschutz TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Steg TUHH Holzbau I

Anwendungsgebiet Treppenbau TUHH Holzbau I

Bestimmungen DIN 1052 Teil 1: Holzbauwerke - Berechnung und Ausführung April 1988 (und August 2004 , ab 2008 ausschließlich) DIN 1052 Teil 2: Holzbauwerke - Mechanische Verbindungen April 1988 (und August 2004 , ab 2008 ausschließlich) DIN V ENV 1995 Teil 1-1: Eurocode 5: Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken Mai 1997 Weitere Hinweise auf Normen und Vorschriften enthält DIN 1052 Teil 1. TUHH Holzbau I

Inhalt 0. Literatur 1. Übersicht 2. Baustoff Holz 3. Holzverbindungen 4. Einfache Bauteile 5. Brandsicherheit TUHH Holzbau I

Holzarten Nadelhölzer: Fichte, Kiefer, (Lärche, Tanne) Laubhölzer: Klasse A: Eiche, Buche, Teak Klasse B: Afzelia, Märbau, Angelique Klasse C: Bongossi, Greenhard TUHH Holzbau I

Vollholz „VH (NH, LH)“ Bretter: 0,8 ≤ t < 4 cm, 8 ≤ b < 24 cm Bohlen: 4 ≤ t < 5 cm, 2∙t < b < 24 cm Kantholz: 6cm ≤ b, b/h = 1:1 bis 1:3, (max. 30/30cm) Balken: Kantholz mit 20 cm ≤ h Die Größen sind in DIN 4070, 4071 und 4072 für Nadelschnittholz genormt. Lagerlängen l ≤ 6,5 m Sonderlängen l ≤ 14 m (größerer Verlust) TUHH Holzbau I

Schnittklassen DIN 4074 Teil 1 (9/89): TUHH Holzbau I

Brettschichtholz „BSH“ Keilverzinkung Schichtdicke a ≤ 3,3 cm (Sonderfälle bis 4 cm) Breite b ≤ 20 cm Biegeradius r > 200∙a (15∙a < r < 200∙a ist zulässig) TUHH Holzbau I

Gesperrtes Holz Sperrholz ist ein Lagenholz mit ungerader Lagenzahl. Die Lagen sind „gesperrt“, d.h. die Faserrichtungen auf einander folgender Lagen verlaufen unter einem Winkel zueinander. TUHH Holzbau I

Furniersperrholz „BFU“ Alle Lagen bestehen aus parallel zur Plattenebene liegenden Furnieren. Abmessungen (Vorzugsmaße): Dicke 0,4 bis 5 cm Breite 1,22 bis 3,05 m Länge 1,22 bis 3,05 m TUHH Holzbau I

Spanplatten „FPP“ Holzspanplatten sind plattenförmige Werkstoffe, die durch Verpressen von im Wesentlichen kleinen Teilen aus Holz und/oder anderen holzartigen Faserstoffen mit Bindemitteln hergestellt werden. Hinsichtlich der Oberfläche unterscheidet man Rohspanplatten und Oberflächen veredelte Spanplatten mit Furnier-, Kunststoff-, Folien- oder Flüssigkeitsbeschichtung. Abmessungen (Vorzugsmaße): Dicke 0,6 bis 7 cm Breite 1,70 bis 2,60 m Länge 3,60 bis 20,00 m TUHH Holzbau I

Holzfaserplatten „HFH und HFM“ Die Holzfaserplatte ist ein Holzwerkstoff, der aus chemisch aufbereiteten Fasern mit oder ohne Bindemittelzusatz hergestellt wird. Die Fasern werden unter hohem Druck unter Wärmezufuhr zusammengepresst. Man unterscheidet harte und mittelharte Platten. TUHH Holzbau I

Berechnungsgewicht [kN/m3]: Nadelholz allgemein 4 bis 6 Brettschichtholz im Holzleimbau 4 bis 5 Laubholz 6 bis 8 Hölzer aus Übersee Nachweis Spanplatten FPP nach DIN 68761 und DIN 68763 5 bis 7,5 Furnierplatten BFU nach DIN 68705 Teil 3 4,5 bis 8 Tischlerplatten BTI nach DIN 68705 Teil 4 4,5 bis 6,5 Hartfaserplatten HFH nach DIN 68754 Teil 1 9 bis 11 Mittelharte Faserplatten HFM nach DIN 68754 Teil 1 6 bis 8,5 Dämmplatten nach DIN 68750 2,5 bis 4 TUHH Holzbau I

Holzfeuchtigkeit Wechselnde Holzfeuchtigkeit bedeutet für Holz und Holzwerkstoffe eine Gewichts- und Volumenzu- bzw. abnahme (Quellen und Schwinden). Die Normalwerte nach DIN 1052 sind: 9 ± 3 % bei geschlossenen Bauwerken mit Heizung > 18 % allseitig der Witterung ausgesetzt TUHH Holzbau I

Hohe Feuchtigkeit bewirkt: Abnahme der Festigkeit Quellen des Holzes möglicherweise Schädigung der Leimverbindung Schwindverformung bei Feuchtigkeitsabnahme (beim Entwurf beachten!) TUHH Holzbau I

Quellen und Schwinden Quell-, Schwindmaße α nach Dröge in [%] Mittel-wert Tangen-tial Radial Parallel Fichte, Tanne, Lärche, Kiefer, Eiche 0,24 0,32 0,16 0,01 Buche 0,3 0,4 0,2 TUHH Holzbau I

Schwindrisse TUHH Holzbau I

Beispiel 1: (Schwinden) Feuchtigkeitsabnahme von 45% (frisch eingeschlagen) auf 25% bei Buche. Querschnitt: 20 x 30 cm, l = 6 m = 600 cm TUHH Holzbau I

Beispiel 2: (Schwinden) Einbau Holzfeuchtigkeit 25%, nachher Ausgleichsfeuchte 12% → Δu = 25 – 12% = 13% TUHH Holzbau I

Beispiel 2: (Schwinden) Höhe, 1 Gurt: , Pfosten: → Oberkante des Binders senkt sich (Schwinden) am Auflager um Δh =2∙7,48+1,59=16,55 mm. Breite, Paket: →Bolzen nachziehbar ausführen! Länge, Gurte: → Auflager verschieblich ausführen! TUHH Holzbau I

Beispiel 3: (Schwinden) Holzkonstruktion und Mauerwerksbau Feuchtigkeit des Holzes beim Einbau: 30% (frisch), nach Austrocknen 9% TUHH Holzbau I

Beispiel 3: (Schwinden) Δu = 21% Balkenlagen: Δh┴ = (14+28+20+28+20) ∙ 0,24 ∙ 0,21 = 5,5cm Ständer: Δh║ = (2∙ 275 - 2∙ 28 -14)∙ 0,01 ∙ 0,21 = 1 cm Δh = Δh┴ + Δh║ = 6,5 cm TUHH Holzbau I

Geänderte Konstruktion Höhe, Streben: → Oberkante des Binders senkt sich am Auflager nur um ≈ 2,05 mm ab. Breite, Paket: →Bolzen nachziehbar ausführen. TUHH Holzbau I

Spannungs-Dehnungslinien von Holz TUHH Holzbau I

Elastizitätmodul nach (DIN 1052) G Nadelholz „NH“ 10000 300 500 N/mm2 Eiche, Buche „LH“ 12500 600 1000 „BSH“ aus Nadelholz 11000 Diese Werte sind auf 5/6 der obigen Werte zu ermäßigen, wenn Bauteile allseitig der Witterung ausgesetzt sind, oder auf 3/4 der obigen Werte, wenn mit dauernder Durchfeuchtung zu rechnen ist. Nach DIN ENV 1995 (Eurocode 5 - Holzbau) und DIN 1052 (08/2004) erfolgt eine Einteilung in Nutzungsklassen, die u.a. die Feuchtigkeitsgehalte beinhalten. TUHH Holzbau I

Festigkeitsklassen Beispiel für EC 5 und DIN 1052 (08/2004): Sortierklassen GK Güteklasse DIN 4074 / 1 DIN 1052 / 1 BS16 / BS 18 Zusätzliche Klassen nach DIN 1052 A1-Änderung MS13 / MS17 S13 I Bauschnittholz mit besonders hoher Tragfähigkeit S10 / MS 10 II Bauschnittholz mit gewöhnlicher Tragfähigkeit S7 / MS 7 III Bauschnittholz mit geringer Tragfähigkeit Beispiel für EC 5 und DIN 1052 (08/2004): C 21 - 10 E entspricht in etwa der GK III C 24 - 11 E entspricht in etwa der GK II C 30 - 12 E entspricht in etwa der GK I TUHH Holzbau I

Druckfestigkeit TUHH Holzbau I

Zugfestigkeit Parallel zur Faser etwa 2,0-fache Druckfestigkeit (astfrei und geradfaserig) sonst 1,0-fach Senkrecht zur Faser kann bei fehlerfreiem Holz zwar eine Zugkraft aufgenommen werden, sie sinkt aber z.B. bei vorhandenen Trockenrissen auf Null ab. TUHH Holzbau I

Biegefestigkeit Geradlinige Spannungsverteilung, die Zugfestigkeit und die Druckfestigkeit gleich groß angesetzt werden. Die maximalen Spannungen treten (lokal) am Rand auf. Ihre zulässigen Werte können daher über den Werten von reinem Zug oder Druck angesetzt werden. TUHH Holzbau I

Schubfestigkeit Die Scherfestigkeit beträgt parallel zur Faser etwa 1/8 bis 1/10 der Holzdruckfestigkeit. Senkrecht zur Faser ist sie wesentlich größer. TUHH Holzbau I

Mechanische Eigenschaften bei u = 12 % (5%, Mittel, 95%)- Werte Holzart E-Modul [N/mm2] Festigkeit in N/mm2 bei Druck βD Zug βZ Biegung βB Scherung τs Fichte ║ ┴ 600 - 11000 - 21000 150 - 300 - 500 30 - 43 - 79 2,0 - 5,8 - 9,5 21 - 90 - 245 1,5 - 2,7 - 4,0 49 - 66 - 136 - 4,0 - 6,7 - 12 Kiefer ║ 7000 - 12000 - 20000 30 - 47 - 94 3,7 - 7,7 - 14 34 - 104 - 196 1,0 - 3,0 - 4,4 35 - 87 - 206 6,0 - 10,0 - 15 Lärche ║ 6300 - 13800 - 20000 35 - 55 - 81 - 7,5 - - 107 - - 2,3 - 52 - 99 - 132 4,5 - 9,0 - 10,0 Buche ║ 10000 - 16000 - 22000 41 - 62 - 99 - 9,0 - 57 - 135 - 180 - 7,0 - 63 - 105 - 180 6,5 - 10,0 - 19 Eiche ║ 9200 - 13000 - 13500 42 - 54,87 8 - 11 - 19 50 - 90 - 180 2,0 - 4,0 - 9,6 46 - 91 - 154 6,0 - 11,0 - 13 TUHH Holzbau I

Zul. Spannungen LF H (DIN 1052) Zulässige Spannungen in [N/mm2] für VH und BSH im LF H Beanspruchungsart VH ( NH) BSH (NH) VH (LH) Güteklasse A B C III II I mittlere Güte mind. GK II S7 S10 S13 BS11 BS14 MS13 MS17 BS16 BS18 1 Biegung zul.σB 7 10 13 11 14 17 25 15 16 18 2 Zug zul.σZ║ 9 8,5 10,5 12 3 zul.σZ┴ 0,05 0,2 4 Druck zul.σD║ 6 20 11,5 5 zul.σD┴ 2,0 (2,5) 2,5 (3,0) 3(4) 8 2,5(3) Abscheren zul.τa 0,9 1,4 Schub zul.τQ 1,2 1,3 Torsion zul.τT 1,6 TUHH Holzbau I

Zulässige Erhöhungen der Spannungen zul.σB um 10% bei Durchlaufträgern ohne Gelenke über Innenstützen zul.σB um 20% bei Rundhölzern mit ungeschwächter Randzone zul.σD┴ um 20% bei Rundhölzern mit ungeschwächter Randzone zul.σD┴ auf kD┴ ∙ zul.σD┴ bei kleinflächigem Schwellendruck mit kD┴ zul.tQ auf 1,2 N/mm2 bei durchlaufenden Trägern oder Kragträgern aus NH und LH Gruppe A > 1,5m vom Stirnende um 25% im Lastfall HZ um 50% für Transport- und Montagezustände um 100% für Sonderlasten (S) TUHH Holzbau I

Erforderliche Abminderungen der Spannungen zul.σZ║ um 20% bei symmetrisch beanspruchten Teilen genagelter Zugstöße oder Zuganschlüsse zul.σD┴ um 20% wenn Überstand ü < 10(7,5)cm zul.σZ┴ auf 0,15N/mm2 bei großem quer beanspruchtem Volumen auf Empfehlung von Möhler [Holzbau – Statik - Aktuell 1992] TUHH Holzbau I

Kraftangriff schräg zur Faserrichtung Zulässige Druckspannungen bei Kraftangriffen schräg zur Faserrichtung DIN 1054: DIN ENV 1995: TUHH Holzbau I

Inhalt 0. Literatur 1. Übersicht 2. Baustoff Holz 3. Holzverbindungen 4. Einfache Bauteile 5. Brandsicherheit TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 1. Auflager und Schwellen TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 1. Auflager und Schwellen In Abhängigkeit vom Überstand der Schwellen muss bzw. darf zul.σD┴ vermindert bzw. erhöht werden. Der Faktor kD┴ wird in DIN 1052 in Abhängigkeit von l, l1 und ü folgendermaßen angegeben: k D┴ l1 < 150mm l1 ≥ 150mm ü ≥ 100(75)mm ü < 100(75)mm l ≥ 150mm 1,0 0,8 l < 150mm Diese Tabelle gilt für h > 60mm. Für h ≤ 60mm gelten die Klammerwerte Nach EC 5 gilt analog: kc,90 l1 ≤ 150mm l1 ≥ 150mm, ü > 100mm l1 ≥ 150mm, ü ≤ 100mm l ≥ 150mm 1,0 l < 150mm TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck Zulässige Lasten nach DIN 1052: Für ü = 0mm und l ≤ 150mm => k D┴ = 0,8 und zul.σD┴ = 0,8 ∙ 2,0 = 1,6 N/mm2 => zul. N =1,6 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 = 23,04 kN TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck Zulässige Lasten nach DIN 1052: Für ü = 100mm und l ≤ 150mm => zul. N ? TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck Zulässige Lasten nach DIN 1052: Für ü = 100mm und l ≤ 150mm => k D┴ = und zul.σD┴ = 2,115 N/mm2 => zul. N =2,115 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 = 30,45 kN TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck Zulässige Lasten nach DIN 1052: Für ü = 50mm und l ≤ 150mm => zul. N ? TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck Zulässige Lasten nach DIN 1052: Für ü = 50mm, wie für ü = 0 mm TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck kc,90 l1 ≤ 150mm l1 ≥ 150mm, ü > 100mm l1 ≥ 150mm, ü ≤ 100mm l ≥ 150mm 1,0 l < 150mm „Zulässige“ Lasten nach EC 5 ü = 0mm, l ≤ 150mm kc,90 = 1,0; fc,90,d = fc,90,k ∙ kmod/γM = 5,0∙ 0,6/1,3 = 2,31N/mm2 max. N = 2,63 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 / γG = 24,62 kN (mit γG = 1,35) ü = 100mm kc,90 = 1+(150-120)/170 = 1,1765; fc,90,d = 3,095N/mm2 max. N = 3,095 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 / γG = 33,01kN ü = 50mm kc,90 = 1+50 ∙ (150-120)/17000 = 1,0882; fc,90,d = 2,863N/mm2 max. N = 2,863 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 / γG = 30,54kN TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 1. Auflager und Schwellen Kontaktstöße werden in der Regel gegen seitliches Ausweichen gesichert, z.B. durch seitlich angenagelte Laschen oder Knaggen. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 1. Auflager und Schwellen Die Pressung senkrecht zur Faser erlaubt nur die Übertragung von geringen Kräften. Bei der zulässigen Spannung ist der jeweilige Winkel zwischen Kraft- und Faserrichtung zu beachten. Hier: Vertikale Fuge: Knagge: α = 0° Diagonale: α = 45° Horizontale Fuge: Diagonale: α = 45° Untergurt: α = 90° TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 2. Versetze Für die Versetze sind allgemein zwei Nachweise erforderlich: - Abscheren des Vorholzes - Druckspannung in der Stirnfuge TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 2. Versetze Für den beim Stirnversatz anzustrebenden Sonderfall, dass die Stirnfuge den Öffnungswinkel β halbiert und am Fußpunkt ein rechter Winkel vorhanden ist, ergibt sich die gleiche Winkelneigung von Kraftrichtung zu Faserrichtung bei beiden Hölzern, nämlich α/2 und ist somit optimal. Die Kraft R kann beim Nachweis vernachlässigt werden. Es gilt allgemein: Abscheren der Vorholzlänge: Druckspannung in der Stirnfuge: TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 2. Versetze Anhaltswerte für die Versatztiefe tv sind in der folgenden Tabelle enthalten. α ≤ 50° 50°≤ α ≤ 60° ≥ 60° tv ≤ h/4 h/6 ≤ tv ≤ h/4 ≤ h/6 Der Brustversatz kann wie der Stirnversatz berechnet werden. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 2. Versetze Beim Fersenversatz ergibt sich analog: Abscheren der Vorholzlänge: Druckspannung in der Fersenfuge: TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 2. Versetze Beim doppelten Versatz darf die zulässige Last aus der Summe der einzelnen zulässigen Lasten aus Stirnversatz und Fersenversatz bestimmt werden. Zu beachten ist, dass für die untere Scherfuge die gesamte Kraft angesetzt werden muss. Die Versatztiefe des Stirnversatzes sollte 80% der Fersenversatztiefe betragen: tv1 = 0,8∙ tv2. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 2. Versetze Beispiel: Stirnversatz tv = 45mm; lv = 300mm; S = 40kN; α = 45° Diagonale: 140 / 140; Unterholz: 140 / 180 TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 2. Versetze Beispiel: Stirnversatz tv = 45mm; lv = 300mm; S = 40kN; α = 45° Diagonale: 140 / 140; Unterholz: 140 / 180 Damit ergibt sich: N = S ∙ cos α/2 = 40∙ cos 22,5° = 36,96 kN H = S ∙ cos2 α/2 = 40 ∙ cos2 22,5° = 34,14kN TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 2. Versetze Beispiel: Stirnversatz tv = 45mm; lv = 300mm; S = 40kN; α = 45° Diagonale: 140 / 140; Unterholz: 140 / 180 Damit ergibt sich: N = S ∙ cos α/2 = 40∙ cos 22,5° = 36,96 kN H = S ∙ cos2 α/2 = 40 ∙ cos2 22,5° = 34,14kN Nachweise (nach DIN 1052): Abscheren des Vorholzes: Druckspannung in der Stirnfuge: TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kontaktverbindungen: 2. Versetze Für alle Versetze gilt: 20cm ≤ lv ≤ 8∙ tv Das Minimum von 20cm rührt dabei aus der möglichen Schwächung des Vorholzes durch Holzfehler (Risse, Äste, usw.). Die Begrenzung auf (rechnerisch) 8∙ tv erfolgt wegen des tatsächlich ungleichmäßigen Schubspannungs- verlaufes in der Scherfuge. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln Beispiele von Fachwerkträgern: Der Anschluss von Stäben ist schon bei ihrer Dimensionierung zu berücksichtigen. Dreiecksbinder mit einer Länge von l = 10m TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Nagelbrettbinder aus 24mm starken Brettern, Gurte zweiteilig, Füllstäbe einteilig. Stabanschlüsse genagelt mit Nägeln 31/70. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kantholzbinder, alle Querschnitte einteilig, Anschlüsse mit beidseitigen Knotenplatten aus Baufurnierplatten (BFU), Nägel 31/65. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln Dreiecksbinder mit einer Länge von l = 20m TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Anschluss Obergurt an Untergurt mittels Versatz (Stabverbreiterung der Kontaktfläche durch seitlich angedübelte Laschen). TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer Bauart Zweiseitige Verbinder (GEKA), Zweiseitiger Ringkeildübel(Appel), Einseitiger Einpressdübel (Bulldog) – Bezeichnung von Dübeln besonderer Bauart: Systemangabe, Durchmesser in mm, Bolzendurchmesser in mm. Beispiel: Einseitiger Verbinder (System GEKA), Außendurchmesser 65, Bolzen M16. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kantholzbinder mit einteiligen Gurten. Pfosten und Druckdiagonalen. Die Zugdiagonalen sind zweiteilig. Anschlüsse mit zweiseitigen GEKA-Verbindern. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kantholzbinder mit Stabdübel-Anschlüssen, sonst wie vor. Wegen erforderlicher Anschlussflächen der Verbindungsmittel wurden die Stabquerschnitte teilweise geändert. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln Schraubenbolzen nach DIN 601. Bezeichnung: Gewinde (metrisch), Durchmesser x Länge in mm. Beispiel: M 12 x 260. Stabdübel. Der Schaft kann glatt oder rillenförmig ausgebildet sein. Um das Eintreiben zu erleichtern und die Holzzerstörung an der Austrittsseite zu vermindern, sollten die Stabdübel an einem Ende angefast sein (nicht genormt). TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kantholzbinder mit durchweg einteiligen Stäben. Anschlüsse mit eingeschlitzten, verzinkten Stahlblechen und vierschnittigen Nägeln 42/90. Bleche und Holzteile werden gemeinsam vorgebohrt, Bohrlochdurchmesser = Nageldurchmesser. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kantholzbinder mit zweiteiligen Gurtstäben und einteiligen, zwischen den Gurtstäben angeordneten Füllstäben. Anschluss mittels vorgebohrter Nägel 46/100 und 90/310. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Kantholzbinder einteilig. Eingeschlitztes Stahlblech t = 10mm, Dübel Ø 16mm und Ø 20mm. Kanthölzer vorbohren mit Ø 15,7mm Schlitze t = 10mm einsägen Bleche einschieben und Löcher ankörnen Bohrungen in den Stahlblechen Ø 16mm Binderteile zusammenbauen, Stabdübel einschlagen TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübelverbindungen Zu den Dübelverbindungen gehören die auf Druck und Abscheren beanspruchten Verbindungsmittel. Man unterscheidet: Dübel sind nur bei Holz der Güteklasse II, oder besser, zu verwenden. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel = Leibungsspannung im Bauteil τ|| = Schubspannung im Dübel τ|| = Schubspannung im Bauteil zwischen den Dübeln σD┴ = Querdruckspannung im Bauteil n = Anzahl der Dübel b = Breite des Dübels TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel Mit den zulässigen Spannungen lassen sich dann auch Bedingungen für bestimmte Abmessungen formulieren: z.B. aus 4.) wird mit Für Nadelholz der Güteklasse II wird somit: Ist das Verhältnis lD / tD kleiner als 5, dann kann die Leibungsspannung nicht voll ausgenutzt werden, da sonst σD┴ den zulässigen Wert unterschreitet. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel DIN 1052 gibt für zul σD║ an: Verhältnis der Dübellänge lD zur Einschnittiefe tD Anzahl der in Kraftrichtung hintereinander liegenden Dübel 1 und 2 in verdübelten Balken 3 und 4 1 lD / tD ≥ 5 8,5 7,5 2 3 ≤ lD / tD < 5 4,0 3,5 Zulässige Leibungsspannungen zul σD║ in N/mm2 im Lastfall H. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel Verhältnis der Dübellänge lD zur Einschnittiefe tD Anzahl der in Kraftrichtung hintereinander liegenden Dübel 1 und 2 in verdübelten Balken 3 und 4 1 lD / tD ≥ 5 8,5 7,5 2 3 ≤ lD / tD < 5 4,0 3,5 Für Flachstahldübel, die an Blechlaschen geschweißt sind, gilt Zeile 1 auch für lD / tD < 5, da die Querdruckspannung durch die Lasche gemildert wird. Im Lastfall HZ sind um 25% höhere Werte zulässig. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel Für Flachstahldübel, die an Blechlaschen geschweißt sind, gilt Zeile 1 auch für lD / tD < 5, da die Querdruckspannung durch die Lasche gemildert wird. Im Lastfall HZ sind um 25% höhere Werte zulässig. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer Bauart Zu unterscheiden sind: Über Formen, zulässige Belastungen, Anordnung der Dübel, Anzahl der Dübel hintereinander, Querschnittsschwächungen (Ausnehmungen und Bolzenlöcher) macht DIN 1052 Teil 2 Angaben. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer Bauart TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer Bauart TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer Bauart TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel Die Kraftübertragung erfolgt durch: Biegung im Verbindungsmittel Lochleibungsdruck im Holz Je größer das Lochspiel ist, umso größer die Biegung. Schraubenbolzen dürfen wegen ihrer starken Nachgiebigkeit nicht mit anderen Verbindungsmitteln zusammenwirkend angenommen werden. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel Bolzen- oder Stabdübelverbindungen können ein-, zwei- oder mehrschnittig ausgebildet werden. Die zulässige Belastung für beide beträgt im Lastfall H für Kraftangriff in Faserrichtung für alle Güteklassen: , jedoch höchstens: in [N], (b = Bolzen, St = Stabdübel) zulässiger Lochleibungsdruck in [N/mm2] a = Dicke des Holzes in [mm] d = Durchmesser des Schaftes in [mm] B = Beiwert nach DIN 1052 in [N/mm2] TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel Zulässige Werte für σl und B nach DIN 1052 für Nadelholz: Bolzen Stabdübel zul. σl B 4,0 17,0 23,0 Mittelholz 8,5 38,0 51,0 Seitenholz 5,5 26,0 33,0 einschnittig zweischnittig Bei mehrschnittigen Verbindungen ist die zulässige Gesamtbelastung gleich der Summe der zulässigen Belastungen aller in einer Richtung beanspruchten Hölzer. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel Bei Kraftangriff unter einem Winkel α zur Faserrichtung ist die zulässige Belastung abzumindern Bei Verbindungen von Voll- oder Brettschichtholz mit Metallteilen gelten 125% der zulässigen Belastung Dabei ist die zulässige Lochleibungsspannung der Metallteile und Bolzen einzuhalten. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel Die einzuhaltenden Mindestabstände sind in DIN 1052 angegeben. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel Die Mindestabstände der Bolzen und Stabdübel müssen in der Kraft- und Faserrichtung nach folgender Tabelle bzw. folgenden Bildern bestimmt werden: bei Bolzen bei Stabdübeln untereinander 7∙db, mindestens 10 cm 5∙dSt vom beanspruchten Rand 6∙dSt TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Nagelverbindungen TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Nagelverbindungen zulässige Belastungen für Nadelholz, Lastfall H: für Beanspruchung ┴ zur Schaftrichtung unabhängig vom Winkel α der Kraftrichtung zur Faserrichtung: , mit dn in [mm] N1-Werte siehe auch Tabelle in DIN 1052. In das Hirnholz eingeschlagene Nägel dürfen nicht als tragend angesehen werden. Die Auswertung der obigen Tragfähigkeitsformel ergibt, dass unter Berücksichtigung der zulässigen Nagelzahl je Anschlussfläche viele dünne Nägel mehr tragen als wenige dicke Nägel. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Nagelverbindungen Vorbohren der Nägel erlaubt nach DIN 1052 um 25% höhere Nagelbelastungen. Wegen des Arbeitsaufwandes ist dies jedoch meist nicht wirtschaftlich. Bei Eichen- und Buchenholz muss vorgebohrt werden. Es gelten dort die 1,5-fachen N1-Werte. Im Lastfall HZ gelten wieder 25% höhere Werte, bei Feuchtigkeitswirkung nur 5/6 bzw. 2/3 der Werte nach DIN 1052 11.3.20. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Nagelverbindungen TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Die folgende Tabelle gibt die zulässige Nagelbelastung in Abhängigkeit von der Einbindelänge an: Einbindelänge s(as) zulässige Belastung s ≥ 12dn 12dn > s ≥ 6dn s < 6dn as ≥ 12dn 12dn > as ≥ 5dn s ≥ 8dn 8dn > s ≥ 4dn s < 4dn Mehrschnittige Verbindungen sind von beiden Seiten zu nageln! Ist as < 12dn und bei mehrschnittiger Verbindung < 8dn darf N1 angesetzt werden, wenn die Nagelspitze mit > 3dn umgeschlagen wird. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Zugbelastung von Nägeln Glattschäftige Nägel dürfen nur bei der Sicherung von Bauteilen gegen Abheben durch Windsog auf Zug beansprucht werden. Für Hauptlasten auf Zug müssen Sondernägel eingesetzt werden. Nägel, die in das Hirnholz eingeschlagen wurden, können rechnerisch keine Kräfte auf Herausziehen übertragen. Unter vorgenannten Einschränkungen ist die Tragfähigkeit auf Herausziehen nach DIN 1052 Teil 2, 6.3: mit Bz = 1,3 N/mm2 und 20dn ≥ sw = h ≥ 12dn Bei Sondernägeln können die Rechenwerte Bz der Tabelle 12 der DIN 1052 Teil 2 entnommen werden. Bei frischem Holz müssen die Werte auf 2/3 ermäßigt werden, da nach dem Trocknen die Nägel leichter herausgezogen werden können. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Mindestholzdicke Vollholz: amin mit Rücksicht auf die Spaltgefahr: amin ≥ dn ∙ (3+0,8dn) ≥ 24 mm, dn ≤ 4,2 mm amin ≥ 6dn ≥ 24 mm, dn ≥ 4,2 mm Brettschichtholz: amin mit Rücksicht auf die Spaltgefahr: amin ≥ 3dn ≥ 10 mm, dn ≤ 4,2 mm amin ≥ 4dn ≥ 10 mm, dn ≥ 4,2 mm TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Nagelanzahl und Nagelabstände Mindestanzahl der Nägel: n ≥ 4 Wegen der Spaltgefahr sollen nicht vorgebohrte Nägel versetzt angeordnet werden und zwar um 1/2 ∙ dn gegenüber der theoretischen Risslinie. Wegen der Spaltgefahr im Mittelholz sind in Abhängigkeit von am auch hier gegebenenfalls Rasterverschiebungen e nötig. Die wirksame Anzahl eff. n berechnet sich bei mehr als 10 Nägeln mit eff. n = 10 + 2/3(n-10), mit n ≤ 30 Weitere Angaben über Nagelabstände finden sich in DIN 1052 Teil 2, 6.2.10ff. und Tabelle 11. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Sondernägel Schraubnagel Rillennagel Diese Sondernägel sind geeignet Zugkräfte in Achsrichtung zu übertragen. Die Berechnung erfolgt nach DIN 1052 Teil 2, Abschnitt 6.3 (s.o.). Dabei dürfen Sondernägel in vorgebohrten Nagellöchern nicht in Rechnung gestellt werden. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Stahlblech – Holzverbindungen mit Nägeln Die Blechdicke muss mindestens t ≥ 2 mm betragen. Die Bleche müssen vorgebohrt werden mit Lochdurchmesser = Nageldurchmesser Bei zwischen liegenden Blechen sind Holz und Blech zusammen zu bohren. Bei außen liegenden Blechen ist bei Druck die Beulsicherheit der Bleche zu prüfen. Die zulässige Nagelbelastung auf Abscheren darf mit 1,25 ∙ N1 angesetzt werden. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Holzschraubenverbindungen Die Bedeutung von Schraubverbindungen ist im Ingenieurholzbau sehr gering, da der Aufwand des Vorbohrens und Einschraubens zu unwirtschaftlich ist. Angaben über Holzschraubenverbindungen finden sich in DIN 1052 Teil 2, Abschnitt 9. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Leimverbindungen Leimverbindungen sind im Gegensatz zu den Verbindungen mit Verbindungsmitteln weitgehend starre Flächenverbindungen. Dies ist beim Systemansatz und bei der Berechnung zu berücksichtigen. Ein Zusammenwirken mit anderen Verbindungsmitteln darf nicht in Rechnung gestellt werden. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Leimverbindungen Leimarten und ihre Eignung Resorzinharzleime: für Bauteile, die der Nässe und feuchtem Klima ausgesetzt sind. Harnstoffleime: für Bauteile, die kurzzeitig und nicht wiederholt der Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Kaseinleime: für Bauteile, die gegen Eindringen von Wasser geschützt sind. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Leimverbindungen Voraussetzungen für gute Leimverbindungen: Holzfeuchtigkeit maximal 15\%, möglichst gleich der später zu erwartenden Feuchtigkeit Passgenauigkeit der zu verleimenden Flächen (gehobelt, gefräst) Güteanforderungen für das Holz sind einzuhalten gleichmäßiger Pressdruck und richtige Temperatur (20° C und 65% Luftfeuchtigkeit) zugelassene Betriebe TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Verbindungen mit Verbindungsmitteln: Leimverbindungen Beanspruchung der Leimfuge Leimfugen müssen die Kräfte weitgehend auf Abscheren übertragen: Querzugspannungen können nicht überall vermieden werden. Sie sind jedoch sehr klein zu halten, z.B. bei einer Schäftung durch geringe Winkel ≤ 1/10. Für Querzugspannungen in gekrümmten Bauteilen gibt DIN 1052 eine Beschränkung auf max. 0,20 N/mm2 an. Die wichtigste Verbindung ist die Keilzinkenverbindung nach DIN 68140. Die Fläche muss in der Regel reduziert werden: red.A = (1 - ν) ∙ A, mit ν = f(l) Da die Leimfuge selbst eine größere Scherfestigkeit aufweist als das Holz, ist das Holz für die Festlegung der zulässigen Schubspannung maßgebend. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Zusammenwirken von verschiedenen Verbindungsmitteln Ein Zusammenwirken von verschiedenen Verbindungsmitteln darf nur berücksichtigt werden, wenn die Nachgiebigkeiten der einzelnen Verbindungsmittel gleich sind. Bolzenverbindungen sind aufgrund des Lochspiels sehr weich, Leimverbindungen nahezu starr. Beide dürfen mit anderen Verbindungen nicht als zusammenwirkend angesetzt werden. In anderen Fällen ist das Verbindungsmittel, auf das rechnerisch der kleinere Teil, der zu übertragenden Kraft entfällt, für die 1,5-fache anteilige Kraft zu bemessen. TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Zusammenwirken von verschiedenen Verbindungsmitteln TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Spezielle Verbindungen Nagelplatten  Nagelplattenbinder (s.a. DIN 1052 Teil 2 Abschnitt 10) Die Binder haben meist beschränkte Stützweiten und werden in Spezialbetrieben gefertigt. Stahlblech-Holzverbindungen mit nicht vorgebohrten dünnen Blechen (Greimbauweise mit Zulassung) Geleimte Fachwerkträger (ausgeführt als parallelgurtige Fachwerkträger) TUHH Holzbau I

Holzverbindungen Spezielle Verbindungen Stahlblechformteile-Holz Nagelverbindungen Mit Hilfe von Stahlblechformteilen können zimmermannsmäßige Verbindungen ersetzt werden. Die Nagelung erfolgt mit Sondernägeln (Rillen- oder Schraubnägeln), da teilweise Zugkräfte zu übertragen sind. Spezialanfertigungen aus Blechen für Auflager, Stöße, Knotenpunkte und Gelenke. TUHH Holzbau I

Inhalt 0. Literatur 1. Übersicht 2. Baustoff Holz 3. Holzverbindungen 4. Einfache Bauteile 5. Brandsicherheit TUHH Holzbau I

Zugstab Bei Zugstäben müssen Querschnittsschwächungen abgezogen werden. Es sind Hölzer zu verwenden, die möglichst astfrei sind. Bei einem Dübel ist beispielsweise die Fehlfläche Δ = a ∙ (db + 0,1) + ΔDübel abzuziehen. Nachweis lautet somit: TUHH Holzbau I

Zugstab Wegen der Ungleichmäßigkeit des Werkstoffes Holz kann der Bruch bei Zug unregelmäßig erfolgen, deshalb sind Querschnittsschwächungen, die einen geringeren Abstand als 150 mm haben, als in einem Querschnitt liegend zu betrachten. TUHH Holzbau I

Zugstab Sind Stabdübel oder Nägel versetzt zur Rißlinie angeordnet, dann dürfen sie als hintereinander liegend betrachtet werden, d.h. sie müssen bei der Ermittlung des Nettoquerschnitts nur einmal abgezogen werden. TUHH Holzbau I

Zugstab Bei Nägeln sind nur Lochabzüge erforderlich, wenn dn ≥ 4,2 mm oder bei vorgebohrten Nagelverbindungen. TUHH Holzbau I

Zugstab Bei Keilzinkenstößen über den ganzen Querschnitt sind bei der Beanspruchungsgruppe I Querschnittsschwächungen zu berücksichtigen(DIN 68140). TUHH Holzbau I

Einteilige Druckstäbe Spannungsnachweis. Knicknachweis: mit die ω – Werte sind in DIN 1052 angegeben, wobei ω = f(λ) mit λ = sk / i TUHH Holzbau I

Einteilige Druckstäbe Die Schlankheit λ ist begrenzt auf: λ ≤ 150 λ ≤ 200 für Zugstäbe mit geringen Druckkräften aus Zusatzlasten λ ≤ 200 für Verbandsstäbe λ ≤ 250 nach DIN 4112 für einige Bauglieder von fliegenden Bauten. TUHH Holzbau I

Einteilige Druckstäbe Knicklängen sind in DIN 1052, Abschnitt 9.2 für viele Fälle angegeben. Die Tragkraft eines Druckstabes kann auch durch die zulässige Querpressung zul.σD┴ in der Schwelle begrenzt werden oder durch den gewöhnlichen Spannungsnachweis bei entsprechenden Schwächungen. TUHH Holzbau I

Mehrteilige Druckstäbe Nicht gespreizte Querschnitte sind durchlaufende Vollprofile. TUHH Holzbau I

Mehrteilige Druckstäbe Trägheitsmoment um die z-Achse ohne Einfluss der Verbindungsmittel für Beispiel 1: TUHH Holzbau I

Mehrteilige Druckstäbe Knicken um die y-Achse mit Einfluss der Verbindungsmittel: TUHH Holzbau I

Mehrteilige Druckstäbe Trägheitsmoment um die y-Achse mit Einfluss der Verbindungsmittel: Abminderung des Steineranteils: Nachgiebigkeit der Verbindung: TUHH Holzbau I

Mehrteilige Druckstäbe Aus Iw kann dann der Trägheitsradius: die Schlankheit und die Knickzahl ermittelt werden. TUHH Holzbau I

Mehrteilige Druckstäbe Gespreizte Querschnitte sind Rahmenstäbe und Gitterstäbe. Die Nachgiebigkeit der Verbindungsmittel durch eine Erhöhung der Stabschlankheit berücksichtigt! TUHH Holzbau I

Mehrteilige Druckstäbe Ermittlung der Ersatzschlankheit am Beispiel mit Bindehölzern: TUHH Holzbau I

Einteilige Biegeträger Spannungsnachweise: TUHH Holzbau I

Einteilige Biegeträger Bei ausgeklinkten Trägern ist beim Schubnachweis der Auflagerbereich maßgebend. TUHH Holzbau I

Einteilige Biegeträger Schwächungen durch Einschnitte sind insbesondere beim Normalspannungsnachweis zu beachten: In = I – ΔI = I – ΔA ∙ e2 TUHH Holzbau I

Einteilige Biegeträger Auch die Querpressung an Auflagern kann maßgebend werden, wenn a klein ist. Bei Kanthölzern ist zul.σD┴ um 20% zu ermäßigen, wenn e < 10cm ist. TUHH Holzbau I

Einteilige Biegeträger Kippen (für h / b > 4) TUHH Holzbau I

Einteilige Biegeträger Kippen (für h / b > 4) TUHH Holzbau I

Einteilige Biegeträger Für Fälle 4 < h/b < 10 ist nachzuweisen, dass die Schwerpunktsspannung des gedrückten Querschnittsteiles Die Knickzahl ω ist aus der Schlankheit zu ermitteln. Die Knicklänge richtet sich nach der Beanspruchung und dem Abstand a der seitlichen Abstützungen. Kein Nachweis ist erforderlich, wenn ω ≤ 1,26 wird. Dies ist der Fall für λ ≤ 40. TUHH Holzbau I

Einteilige Biegeträger Für h/b > 10 ist nach DIN 1052 ein genauerer Nachweis gefordert. TUHH Holzbau I

Gebrauchstauglichkeit In DIN 1052, Tabelle 9 sind zulässige Durchbiegungen angegeben. Sie beträgt z.B. für Vollwandträger ohne Überhöhung f ≤ l/300. Diese Durchbiegungsbeschränkung kann für die Dimensionierung maßgebend werden, wenn das Verhältnis l/h ≥ 16 wird. TUHH Holzbau I

Gebrauchstauglichkeit Bei der Durchbiegungsermittlung ist die Schubverformung fτ zu berücksichtigen, z.B. bei hohen Brettschichtträgern: TUHH Holzbau I

Gebrauchstauglichkeit Für einen Einfeldträger unter Gleichstreckenlast gilt: TUHH Holzbau I

Zusammengesetzte Biegeträger Eine starre Verbindung ist im Holzbau derzeit nur durch Leimen möglich. Die Berechnung erfolgt im Prinzip wie bei einteiligen Biegeträgern. Nach DIN 1052, 8.2.1.1 ist jedoch zusätzlich nachzuweisen, dass die Schwerpunktsspannung im gezogenen Gurt die zulässige Zugspannung nicht überschreitet. σSz ≤ zul. σZ||. TUHH Holzbau I

Zusammengesetzte Biegeträger Verdübelte und genagelte Träger mit durchgehendem Steg Die Stege können aus Vollholz, Furnierplatten oder gekreuzten Brettlagen (bei hohen Trägern) bestehen. Die Verdübelung oder Vernagelung bewirkt keine starre Verbindung, d.h. in der nachgiebigen Fuge tritt ein Schlupf auf. TUHH Holzbau I

Zusammengesetzte Biegeträger TUHH Holzbau I

Zusammengesetzte Biegeträger Erforderliche Nachweise: TUHH Holzbau I

Durch Druck und Biegung beanspruchte Bauteile Hierzu gehören Stützen, Rahmenstiele, Pfetten mit Verbandswirkungen (Pfosten eines Fachwerkes) usw. TUHH Holzbau I

Durch Druck und Biegung beanspruchte Bauteile Für diese Bauglieder sind nach DIN 1052 zwei Nachweise zu führen. 1. Spannungsnachweis: TUHH Holzbau I

Durch Druck und Biegung beanspruchte Bauteile 2. Biegedrillknicknachweis: TUHH Holzbau I

Inhalt 0. Literatur 1. Übersicht 2. Baustoff Holz 3. Holzverbindungen 4. Einfache Bauteile 5. Brandsicherheit TUHH Holzbau I

Brandsicherheit Welche brandschutztechnischen Anforderungen an Bauwerke zu stellen sind, wird in den Bauordnungen der Bundesländer geregelt. Mit welchen Baustoffen und Maßnahmen diese Anforderungen erfüllt werden können, wird in DIN 4102 „Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen“ festgelegt. Holz und Holzwerkstoffe sind in der Regel normal entflammbar (Klasse B2), solange sie eine Dicke > 2mm aufweisen. Baustoffklasse bauaufsichtliche Benennung A nichtbrennbare Baustoffe B B1 B2 B3 brennbare Baustoffe schwer entflammbar normal entflammbar leicht entflammbar TUHH Holzbau I

Brandsicherheit Feuerwiderstandsklassen von Holzbalken Holzbalken mit bestimmter Feuerwiderstandsklasse müssen wenigstens der Güteklasse II (S10/MS10) angehören. Es werden drei- und vierseitige Brandbeanspruchungen unterschieden. Ein vierseitiger Brandangriff liegt zum Beispiel vor, wenn Abdeckungen ohne nennenswerten Feuerwiderstand (z.B. Trapezblech, Aluminiumblech, Faserzementplatten usw.) oder keine Abdeckung vorhanden sind. TUHH Holzbau I

Brandsicherheit für VH-Balken Zeile Biege- Spannung [N/mm2] Feuerwiderstandsklasse - Benennung F30-B F60-B F90-B Brandbeanspruchung 3-seitig 4-seitig b/h 1 ≥ 13,0 150 / 260 160 / 300 300 / 520 320 / 600 450 / 780 450 / 900 2 = 10,0 120 / 200 130 / 240 240 / 400 260 / 480 360 / 600 390 / 720 3 = 7,0 90 / 160 100 / 200 200 / 320 220 / 400 300 / 480 330 / 600 4 ≤ 3,0 80 / 140 90 / 180 140 / 240 270 / 360 Zwischen den Werten der Zeilen 1-4 darf geradlinig interpoliert werden Mindestabmessungen b/h unbekleideter Vollholzbalken mit Rechteckquerschnitt in [mm/mm] TUHH Holzbau I

Brandsicherheit Feuerwiderstandsklassen von Holzstützen Die Angaben gelten für mittig auf Druck beanspruchte Holzstützen mindestens der Güteklasse II (S10/MS10), sowie für gering außermittig beanspruchte Holzstützen. Überwiegend auf Biegung beanspruchte Druckstäbe (e/d > 0,5) sind wie Balken zu bemessen. Unbekleidete Stützen aus Vollholz mit rechteckigem Querschnitt mit s ≤ 4,0m müssen in der Tabelle angegebene Mindestdicken besitzen und an beiden Enden mit der ganzen Querschnittsfläche kraftschlüssig mit den anschließenden Bauteilen verbunden sein. TUHH Holzbau I

Brandsicherheit für VH-Stützen Spalte 1 2 3 4 5 Zeile Querschnitt Knickspannung σD||=ω∙N/(b∙d) Mindestdicke d in [mm] bei einer Stablänge s in [m] ≤ [N/mm2] 2,0 3,0 4,0 ≥ 11,0 240 260 280 = 8,5 200 220 = 5,0 160 180 ≤ 2,0 120 140 Zwischen den Werten der Zeilen 1-4 darf geradlinig interpoliert werden Mindestabmessungen b/h unbekleideter Vollholzstützen mit Rechteckquerschnitt für die Feuerwiderstandsklasse F30-B TUHH Holzbau I

Holzbauvorlesung im WS 2004/2005 von Dr. Torsten Faber 08.01.2005