Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KG Rotherstr. 21, 10245 Berlin, Anzeigen: Sigrid Elgner Tel. 030- 470 31 254, Fax -230; sigrid.elgner@wiley.com

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Bautechnik 11/2017 Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau

Anzeigenschluss: Druckunterlagenschluss: Erscheinungstermin: 13.10.2017 19.10.2017 10.11.2017 Produkte & Objekte Firmen-Berichte zu Referenzobjekten, Produkten, Verfahren, Anwendungen, Dienstleistungen etc. zu den Themen: Zusatzverbreitungen: Internationales Holzbauforum 6. - 8.12. 2017, Garmisch-Patenkirchen Dach und Holz International 22.-23.02.2018 in Köln Holzbau Holzbau, Holztragwerke, Holzfachwerke, Holz-Beton-Verbindungen, Befestigungstechniken, Hybrid-konstruktionen, Schichtholz, Massivholzplatten, Muster-Holzbaurichtlinie, Holzbrandschutz, Holzbemes-sung Bewehrungs- und Befestigungstechnik, Verbindungstechnik Ankertechnik, Solarbefestigungen, Abstandstechnik, , Schwerlastverankerungen, Schalungsanker, Spannglieder, Bewehrungsanschlüsse, Holzbefestigungen, Fixanker, Dämmstoffdübel, Hinterschnitt-anker etc. Fachaufsätze Christian Huber Verstärkung von Holzbalken mit Aramid- und Betonstahlstäben Mittels Bauteilverstärkung aus Faserverbundwerkstoffen kann eine Verbesserung der Tragsicherheit und Gebrauchstaug-lichkeit einer bestehenden Holz-Tragstruktur erzielt werden. Dies ist insbesondere bei bestehenden Holzdecken mit grenz-wertigem Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsbefund in Altbauten von Interesse. In dieser Arbeit wird die Wirksamkeit von Aramidelementen und Betonstählen in Form von geklebten Verstärkungselementen an der Unterseite von Holzbalken messtechnisch zu untersuchen und bewertet, da aufgrund höherer Steifigkeiten mit einer Verbesserung das Lastaufnahme-vermögens und des Verformungsverhaltens zu rechnen ist. Die geometrische Auslegung der Versuchskomponenten erfolgt in Anlehnung der bei Holz-Tramdecken zu erwartenden konstruktiven Rahmenbedingungen. Aufgrund des Einflusses der Klebeverbindungsnachgiebigkeit auf das Gesamttragverhalten der Hybridkonstruktion erfolgt die Ableitung entsprechender Bemessungs-Kennwerte auf Basis von Ausziehversuchen an Kleinkörpern. In Großversuchen an Biegeträgern mit und ohne Verstärkung ist weiters das Gebrauchs- und Traglastverhalten untersucht worden. Eine rechnerische Modellierung auf Grundlage der linear elastischen Verbundtheorie unter Berücksichtigung der Fügeteilbiegung ergab eine weitgehende Übereinstimmung mit den Versuchen. Hierdurch ist es möglich, bemessungsrelevante Versuchsergebnisse und Methoden hinsichtlich ihrer Aussagekraft und Bedeutung zu verifizieren und zu konkretisieren. Bezüglich statischer Effizienz und baupraktischer Bedeutung konnten lediglich bei der Verstärkungsvariante mit Betonstählen signifikante Erhöhungen bei der Traglast und geringe Verbesserungen im Durchbiegungsverhalten festgestellt werden. Nico Meyer Fachwerkträger aus Buchenfurnierschichtholz Für größere Spannweiten in Dachtragwerken stellen Fachwerkträger eine wirtschaftliche wie auch architektonisch anspre-chende Konstruktionsvariante dar. Durch die überwiegende Normalkraftbeanspruchung in den Streben und Gurten solcher Träger ist der Einsatz von Werkstoffen mit großen Zug- sowie Drucktragfähigkeiten lohnend, um weitgespannte aber auch schlanke Tragwerke zu realisieren. Seit 2013 steht dem Ingenieurholzbau Buchenfurnierschichtholz (Buchen-FSH) als zugelassener Holzwerkstoff (ETA-14/0354) zur Verfügung. Durch eine charakteristische Zugfestigkeit von

Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KG Rotherstr. 21, 10245 Berlin, Anzeigen: Sigrid Elgner Tel. 030- 470 31 254, Fax -230; sigrid.elgner@wiley.com

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AU bis zu 70 N/mm2 ist dieser Holzwerkstoff eine leistungsfähige Alternative zu Brettschichtholz aus Nadelholz. Eine gängige

Variante zur Ausbildung der Verbindungen in Fachwerkträgern bilden Stahlblech‐Holz‐Verbindungen, die bspw. mit Stabdü-beln ausgeführt werden können. Ein Nachteil dieser Verbindung sind die zur Montage notwendigen Bohrungen und Schlitze für Verbindungsmittel und Knotenbleche. Besonders in zugbeanspruchten Bauteilen müssen diese Schwächungen durch den Ansatz des Nettoquerschnitts berücksichtigt werden. Ein Ziel bei der wirtschaftlichen Verbindung zweier Bauteile ist es, Querschnittsschwächungen auf ein Minimum zu reduzieren und damit eine größtmögliche Bruttoquerschnittsfläche zu erreichen. Überwiegend axialbeanspruchte Verbindungsmittel, wie eingeklebte Gewindestangen und Vollgewindeschrauben, bieten bereits die Möglichkeit große Kräfte bei geringer Querschnittschwächung zwischen Bauteilen aus Nadelholz zu übertragen. In diesem Beitrag wird mit Hilfe experimenteller Untersuchungen die Einsetzbarkeit dieser Verbindungsmittel in Fachwerkträgern aus Buchen-FSH beleuchtet. Die zur Bemessung benötigten Festigkeit- und Steifigkeitskennwerte und die notwendigen konstruktiven Randbedingungen (Mindestabstände, Einbindelänge) werden ermittelt, diskutiert und mit dem derzeitigen Stand der Technik verglichen. Zur Verifizierung des Tragverhaltens der untersuchten Verbindungsmittel in Zuggliedern werden im Anschluss Versuche an Fachwerkträgern vorgestellt. Die Prüfkörper unterscheiden sich dabei hauptsächlich in der Knotenpunktausbildung. Die Spannweiten sowie die statischen Höhen betragen stets 10 m bzw. 1,40 m. In der folgenden Diskussion wird neben der Tragfähigkeit der Fokus auf die Steifigkeit der geprüften Träger gelegt und somit die Leistungsfähigkeit der vorgestellten Verbindungsmittel herausgearbeitet. Markus Jahreis Anschlüsse für den Holzbau - montagefreundlich, direkt und effektiv mit Polymer-Verguss Die im Hochbau weltweit zunehmenden Anforderungen an die nachhaltige Gestaltung des Bauens eröffnen dem Holzbau neue Anwendungsfelder und erfordern neue Lösungen für leistungsfähige, wirtschaftliche Holzkonstruktionen. Mit dem zunehmenden Einsatz auch für Ingenieurbauwerke steigen die Ansprüche an die Montagefähigkeit mit Toleranzausgleich und die materialgerechte Ausbildung effektiver Anschlüsse mit hoher Tragfähigkeit auch unter mehrachsig kombinierten Beanspruchungen. Aufgrund der stark richtungsabhängigen Materialeigenschaften besteht für Fügepunkte immer noch hoher Forschungsbedarf. In diesem Beitrag werden baustellengerechte Varianten für Zug-, Druck-, sowie Biegeanschlüsse von Holzbauteilen vorgestellt. Polymergebundene, mineralischer Vergussmassen können dafür in vorgefertigte Öffnungen eingebracht werden. Insbesondere für Zuganschlüsse erlaubt diese Ausbildung einen montagegerechten Entwurf, da vielfältige bekannte Einbauteile aus Stahl mit metrischem Gewinde, z.B. als Muffen- oder Gewindeanschluss, bereits werks-seitig im Holzbauteil appliziert und durch „Vergusskleben“ verankert werden können. Derartige Lösungen erlauben damit dem Holzbau auch das effiziente direkte Zusammenspiel mit den teils typisierten Anschlüssen anderer Bauweisen, wie z.B. bei Stahl- oder Stahlbetonstützen üblich, und die als Stütze oder Biegeträger optimierten Holzbauteile können noch effektiver eingesetzt werden. Besonders prädestiniert ist der Polymerverguss für die Einleitung lokaler Querdruckbeanspruchung in das Holz oder aber die Durchleitung von Druckbeanspruchungen durch Holzbauteile quer zur Faser hindurch. Die hier vorgestellten neuartigen Lösungen basieren auf umfangreichen experimentellen und numerischen Untersuchungen. Martin Trautz Das Dehnungs- und Tragverhalten von Brettschichtholz beim Lasteintrag durch Vollge-windeschrauben Vollgewindeschrauben werden im Ingenieurholzbau schon lange nicht mehr nur als bloßes Befestigungsmittel eingesetzt, sondern immer mehr auch als Verstärkungs- und Verbindungselemente. Hierbei kommen auch deutlich längere Schrauben (l>300mm) zum Einsatz, die dabei wie Rippenstäbe im Betonbau Volumenbereiche des hölzernen Tragelemente strukturell zusammenfassen und wie eine Bewehrung wirken. Es entsteht hierbei ein Verbundwerkstoff mit anisotroper Matrix, bei dem - je nach Anordnung der Schauben in Bezug auf die durch die Faserrichtung des Holzes - unterschiedliche Trag- oder Verstärkungseffekte auftreten, die bislang nur anhand von Bauteilversuchen bis zum Versagen festgestellt werden konnten. Im Rahmen von Untersuchungen zum Verbundverhalten von Vollgewindeschrauben und der Brettschichtholzmatrix, die 2013 und 2014 an der RWTH Aachen durch den Lehrstuhl für Tragkonstruktionen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Bauforschung (Ibac) durchgeführt wurden, wurde es durch photogrammetrische Methoden wie Digital Image Correlation (DIC) erstmals möglich, das Deformationsverhalten von Holz infolge Lasteintrag durch Schrauben, nicht mehr nur punktuell darzustellen mit Hilfe von Dehnmessstreifen, sondern flächig und kohärent über den gesamten Prüfkörper sichtbar zu machen. Hieraus bestätigten sich bisherige Annahmen zum Lastabtragungsverhalten, aber es ergaben sich vor allem neue Aspekte zur Lastabtragung und zum Verbundverhalten von Schrauben im Holz, die neue Ansätze und neue Ingenieurmodelle notwendig machen. Lukas Windeck Querdruckverhalten von Brettschichtholz aus Nadelholz Der Nachweis der Querdrucktragfähigkeit im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) nach DIN EN 1995 1-1:2010 ermöglicht eine Erhöhung durch den Faktor kc,90, der die Art der Lagerung berücksichtigt, sowie eine Erhöhung der Auflagerfläche um

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AU maximal 30 mm je Seite. Dabei unberücksichtigt bleibt jedoch die zu erwartende Verformung und ob überhaupt ein Grenz-

zustand der Tragfähigkeit vorliegt. Da das Holz unter einer Beanspruchung quer zu Faser häufig kein Tragfähigkeitsversa-gen zeigt, ist insbesondere für Schwellen ein Nachweis im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG) denkbar. Um das Verformungsverhalten von Brettschichtholz aus Nadelholz besser charakterisieren zu können, wurde eine 101 Versuche umfassende Testreihe an 300 mm hohen Trägern durchgeführt. Bestandteil der Versuchsreihe waren ebenfalls 20 Versu-che, die nach DIN EN 408 durchgeführt und ausgewertet wurden. Die Verformungen wurden in den übrigen Versuchen in drei Bereichen verteilt über die Trägerhöhe erfasst. Dabei wurde das Verhalten bei einer kontinuierlichen Lagerung sowie bei indirekter Belastung mit unterschiedlichen Auflagerlängen untersucht. Eine Betrachtung der Tragfähigkeiten bei 5 mm Gesamtverformung (2 % Dehnung) und der Vergleich zu den berechneten Tragfähigkeiten nach DIN EN 1995 1 1:2010 macht Abweichungen insbesondere für größere Auflagerlängen offensichtlich (Abbildung 1). Die Auswertung hinsichtlich des Faktors kc,90 lässt erkennen, dass sich die Werte nicht nach der Art der Lagerung unterscheiden, sondern ob eine einseitige oder zweiseitige Lastausbreitung vorliegt (Tabelle 1). Dabei beschreiben die Kürzel SE und QE eine einseitige Lastausbrei-tung (Belastung am Trägerende) und Q sowie SM eine zweiseitige Ausbreitung (Belastung in Trägermitte). Der Buchstabe „S“ steht für eine kontinuierliche Lagerung. Werden die Tragfähigkeiten in Abhängigkeit der Auflagerlängen bei unterschied-lichen Verformungen betrachtet, ist ein linearer Zusammenhang offensichtlich. Genauso ist erkennbar, dass bei einer theoretischen Auflagerlänge von 0 mm eine Resttragfähigkeit bestehen bleibt (Abbildung 2) Dies lässt Rückschlüsse auf die Erhöhung der Auflagerfläche zu. Es errechnen sich hier Längen von 50 mm für eine einseitige und 80 mm für eine zweiseiti-ge Lastausbreitung. Anhand dieser Erkenntnisse wurde ein Modell erstellt, das die Berechnung der Querdrucktragfähigkeit in Abhängigkeit der zulässigen Verformung ermöglicht und so dem bemessenden Ingenieur die Möglichkeit gibt, die Reser-ven in der Tragfähigkeit quer zur Faser besser auszunutzen. Benjamin Hahn Bionisch inspirierte Formteile aus Carbonbeton als Verbindungselemente in räumlichen Tragwerken aus Formholzprofilen Formholzprofile werden unter Einfluss von Wärme und Feuchtigkeit aus relativ dünnen Leimholzplatten geformt, die aus quer zur Faserrichtung vorverdichteten Holzlatten gefertigt werden. Wie bei Doppel-T- oder Hohlprofilen im Stahlbau kann das Material so gewichtsparend eingesetzt werden, dass bis zu 80% des Rohmaterials eingespart werden können. Unter Zuhil-fenahme einer äußeren Lage faserverstärkter Kunststoffe kann das Lastpotential noch einmal erheblich gesteigert werden. Diese neuartige Verwendung des Baustoffes Holz erfordert innovative Verbindungskonzepte, da klassische Methoden des Ingenieurholzbaus schnell an ihre Grenzen stoßen. Aktuelle Arbeiten der Professur für Ingenieurholzbau und baukonstrukti-ves Entwerfen erforschen daher das Potenzial einer Kombination von Formholzelementen mit faserverstärkten Carbonbeton, der ebenfalls Bestandteil der Forschungstätigkeit an der TU Dresden ist. Der Werkstoff zeichnet sich wie das Formholz durch eine hohe Tragfähigkeit bei gleichzeitig minimalem Materialeinsatz aus und eignet sich ebenfalls für die Herstellung dünn-wandiger Bauteile. Der vorliegende Beitrag präsentiert die Ergebnisse erster Forschungsarbeiten zum Entwurf, Herstellung und Bemessung bionisch inspirierter Verbindungselemente aus Carbonbeton. Die Formgebung und Bewehrung orientieren sich dabei an gewachsenen Pflanzenstrukturen, wie sie beispielsweise am Beispiel von Baumzwieseln zu finden sind. Die Daten aus dem Entwurfswerkzeug werden dabei direkt für die digitale Fertigung verwendet, was eine große Formvielfalt der Verbindungselemente ermöglicht. Ein mögliches Herstellungsverfahren wurde erprobt und angewendet. Neben dem para-metrischen Entwurfsalgorithmus werden numerischen Berechnungen sowie erste Machbarkeitsstudien und Traglastversuche im Maßstab eins zu eins vorgestellt. Die Ergebnisse werden abschließend in Bezug auf mögliche baupraktische Anwendun-gen bewertet und weitere Forschungsaufgaben aufgestellt. Den Abschluss bilden erste Ausblicke auf mögliche Verbindungs-konzepte, die die spezifischen Besonderheiten der beiden Werkstoffe berücksichtigen und teilweise ausnutzen.

Martin Gräfe Vorgespannte Windkrafttürme aus Brettsperrholz Türme als Tragkonstruktionen von Windkraftanlagen werden in der Regel aus Stahl oder Spannbeton errichtet. Typische Nabenhöhen liegen bei 100 m bis 150 m, die elektrische Leistung zwischen 1,5 und 5,0 MW. Konstruktionsbestimmend für den Turm sind in erster Linie die Transportmöglichkeiten, das Bauverfahren zur Errichtung an oft abgelegenen Orten und die dynamische Beanspruchung aus Windeinwirkung, Rotor und Maschinentechnik. Neben Stahl und Stahlbeton kommt auch der nachwachsende Rohstoff Holz als Baumaterial in Frage. Dieser hat aufgrund seiner natürlichen Eigenschaften Vorteile z. B. bei der Ermüdungsfestigkeit. Mögliche weitere Vorteile liegen in der Möglichkeit, relativ kleinformatige und daher leichte Einzelteile zur Baustelle zu transportieren und dort zu dem fertigen Turm zusammenzufügen. Die grundsätzliche Eignung des Werkstoffes für Windkrafttürme wurde inzwischen durch einen seit dem Jahr 2012 in Hannover stehenden Prototyp praktisch nachgewiesen. Dieser Turm ist aus Brettsperrholzplatten aus Fichtenholz aufgebaut, wobei die Verbindungen der Einzelteile durch verklebte Schlitzbleche realisiert wurden. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens an der TU München wurde nun ein optimiertes Bauverfahren unter Anwendung vertikal eingebauter Spannlitzen entwickelt. Das entwickelte Konzept sieht vor, dass Platten aus Brettsperrholz am Boden zu vieleckigen Turmabschnitten zusammengefügt werden. Diese Abschnitte werden anschließend als vorgefertigte Elemente vertikal zu einem Turm zusammengesetzt. Die horizonta-len Verbindungen werden über formschlüssige Kontaktstöße realisiert. Biegezugspannungen in Turmlängsrichtung, vor allem

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AU infolge von Windeinwirkungen werden vollständig oder teilweise durch dauerhaft wirksame vertikale Vorspannkräfte über-

drückt. Die Spannkräfte werden durch in Kanälen im Holz geführte, handelsübliche Monolitzen ohne Verbund aufgebracht. Anhand eines Beispielturmes mit 100 m Nabenhöhe wurden alle Bauzustände, die Tragfähigkeit und das Langzeitverhalten rechnerisch untersucht und nachgewiesen. Die Spannkraftverluste sind beherrschbar, und liegen nicht wesentlich höher als bei vergleichbaren vertikal vorgespannten Türmen in Spannbetonbauweise. Vorteilhafte Merkmale des neuen Verfahrens sind die hohe Steifigkeit des Turmschaftes, das effiziente, schnelle und weitgehend witterungsunabhängige Montageverfah-ren und die mögliche Anlieferung aller Einzelteile in normalen Straßentransporten. Das neue Baukonzept bietet die Möglich-keit, wirtschaftlich, schnell und daher weitgehend witterungsunabhängig Türme aus Holz als Tragkonstruktion von Windkraft-anlagen zu erstellen. Wilhelm Meyn Untersuchung zum Bestandsschutz von Holztreppen aus brandschutztechnischer Sicht am Beispiel des Berliner Baurechts In diesem Artikel werden die Hintergründe zur Beurteilung des Bestandsschutzes von Gebäuden oder Gebäudeteilen, wie z. B. Treppen, aus Sicht des Brandschutzes erläutert. Begrenzt wird die Untersuchung auf das Stadtgebiet von Berlin für Wohngebäude aus den Jahren 1853 bis 1958. Tobias Schmidt Dissipative Stahlblechverbindungen für aussteifende Wandscheiben aus Brettsperrholz

(Änderungen vorbehalten)