Die Einführung des EC 5 eröffnet die Möglichkeit, Holzkonstruktionen nach der Methode der Grenzzustände zu bemessen. Bei der Bemessung von Bauteilen mit Querschnitten, welche sich aus mehreren Einzelteilen zusammensetzen, berechnet man wirksame Querschnittsgrößen unter Verwendung eines Faktors gamma. Dieser Faktor berücksichtigt die Nachgiebigkeit der Verbindungsmittel zwischen den einzelnen Querschnittsteilen über den Anfangsverschiebungsmodul. Der Verschiebungsmodul geht als charakterische Größe in die Berechnung ein. Wie Beispielrechnungen zeigen, ergeben sich gegenüber der bisherigen Bemessungspraxis Abweichungen, wenn im Grenzzustand der Tragfähigkeit nicht das 5%-Fraktil zugrundegelegt wird.

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Es werden die Materialeigenschaften von Holz als ein biologisches Material, welches im Wald entsteht, beschrieben. Bauholz ist ein nichthomogenes Material, das wachstumsbedingte Fehler in Form von sten, einem nichtparallelen Faserverlauf usw. enthält. Daraus folgend werden die nichthomogenen Eigenschaften, der Einfluß von Fehlern auf die Festigkeitseigenschaften, die Bedeutung der Holzfeuchte und der Festigkeitssortierung sowie die Prinzipien der Dauerhaftigkeit behandelt.

In diesem Beitrag werden zwei Einflussgrößen betrachtet, die im baupraktischen Anwendungsbereich das Abbrandverhalten von Holz sowie dessen Durchwärmung bei Brandbeanspruchung beeinflussen. Die Kenntnis des Abbrandverhaltens ist eine wesentliche Grundlage für die Bemessung von tragenden Holzbauteilen. Basierend auf Brandversuchen wurde sowohl die Auswirkung von zum Normbrand abweichenden Temperaturbeanspruchungen als auch der Einfluss der Ausgangsholzfeuchte auf das Abbrandverhalten untersucht. In Verbindung mit erweiternden numerischen Untersuchungen wurden hieraus Bemessungsansätze abgeleitet, die die Betrachtung des Abbrand- und Durchwärmungsverhaltens von Holzbauteilen unter Norm- und parametrischer Brandbeanspruchung erlauben.

Factors influencing the charring behaviour of timber
This article focuses on the investigation of internal and external factors that influence the charring of timber and the temperature profiles within timber cross sections when exposed to fire. Based on own and existing fire test results, the influence of temperature time scenarios, relevant for non-standard fire design as well as the influence of the initial wood moisture content on the charring behaviour were investigated. The outcomes of this work, based on the experiments and followed by analytical and numerical investigations, are simplified design approaches that can be used to determine the charring depth and in-depth temperature distribution when designing timber structures for standard and non-standard fire exposure.

Es wird die Brettstapel-Beton-Verbundbauweise als eine spezielle Form der Holz-Beton-Verbundkombination vorgestellt. Aufbauend auf einem Belastungsversuch wird ein Berechnungsansatz für ein solches Deckenelement hergeleitet. Der Verbundfuge wird dabei besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Es wird gezeigt, daß eine Nachweisführung nach dem deutschen bzw. europäischen Regelwerk möglich ist. Ein ausführliches Berechnungsbeispiel rundet den Beitrag praxisnah ab.

Biegebeanspruchte Holz-Beton-Verbundkonstruktionen können bei einer kontinuierlichen Anordnung der Verbindungsmittel näherungsweise mit Hilfe des gamma-Verfahrens berechnet werden. Kommen aber nur wenige, diskontinuierlich angeordnete Verbindungselemente zum Einsatz, erweist sich diese Näherung als weniger geeignet. Die in dieser Arbeit vorgestellte Vorgehensweise ermöglicht die einfache Bestimmung der Schnittgrößen in den Teilquerschnitten sowie der durch die Verbindungselemente zu übertragenden Schubkräfte mittels eines Stabwerksmodells. An einem Beispiel werden die in bezug auf eine Näherungsberechnung nach dem gamma-Verfahren der DIN 1052 auftretenden Abweichungen in den Bemessungsgrößen aufgezeigt und Hinweise für die baupraktische Anwendung gegeben. Im Teil 2 dieses Beitrages werden dann Vorgehensweisen zur realistischen Berücksichtigung des Schwind- und Kriechverhaltens dieser Verbundkonstruktionen behandelt.

Der Zimmermeister Otto Hetzer aus Weimar erhielt auf die Erfindung eines gebogenen Holzbauteils am 22. 06. 1906 ein Patent. Das gebogene Holzbauteil sollte aus zwei oder mehreren Langholzstäben bestehen, die durch Zwischenfügen eines Klebstoffes zu einem Bauteil verklebt waren. Das neue Konstruktionsprinzip hatte zahlreiche Vorteile wie z. B. die Herstellung beliebig geformter Tragwerke, die Unabhängigkeit vom aus dem Stamm gewinnbaren Holzquerschnitt und die Herstellung statisch günstiger Querschnitte. Dieses Patent hat den Holzbau in den letzten 100 Jahren grundlegend verändert.

Holz ist ein korrosionsträger Baustoff. Daher haben Baukonstruktionen aus Holz besonders bei korrosionsfördernden Einwirkungen wie hohe Luftfeuchte oder aggressive Medien eine längere Lebensdauer als bei Bauten aus Stahl oder Beton. Im vorliegenden Beitrag werden Umstände und Bedingungen bewertet, unter denen Holz korrodiert, und der Einfluß aggressiver Medien auf die Schädigung von Holzbauteilen und die Auswirkungen auf die Tragfähigkeit beschrieben. Dabei werden verschiedene Korrosionsarten wie z. B. chemische oder mechanische Zerstörung und Auslaugung unterschieden und Korrosionsraten sowie Beanspruchungsgrade definiert. Es wird gezeigt, daß vor allem Brettschichtholz auch nach Standzeiten von 20 oder 30 Jahren korrosionsbeständiger als Vollholz ist.

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Brandschutzexperten diskutieren derzeit die Gültigkeit von Brandprüfungen für Holzbauteile. Im Raum steht einerseits die allgemeine Aussage, dass brennbare Bauteile in Prüfungen einer von nicht brennbaren Bauteilen abweichenden thermischen Einwirkung ausgesetzt werden. Andererseits wird darauf hingewiesen, dass die sichere Verwendung von flächigen Holzbauteilen (Massivholzbauteile), z. B. Brettsperrholz, durch Normbrandprüfungen nicht geprüft werden kann, da diese Bauteile die Brandlast erhöhen und somit keine Aussagen im traditionellen Rahmenwerk des Feuerwiderstands getätigt werden können. Der vorliegende Beitrag zeigt Übereinstimmungen und Unterschiede zwischen nicht brennbaren und brennbaren Bauteilen in Normbrandprüfungen auf. Es wird gezeigt, dass die thermische Einwirkung für nicht brennbare und brennbare Bauteile in Normbrandprüfungen gleichwertig ist, auch wenn es sich um - wie im Falle von Brettsperrholz - großflächige Bauteile handelt. Die durch brennbare Bauteile zusätzlich im Brandraum verbrennende Brandlast kann durch Normbrandprüfungen nicht direkt ermittelt werden. Hierfür müssen, falls notwendig, andere Methoden verwendet werden, die zum Teil erst in der Entwicklung stehen. Die durch brennbare raumbildende Tragstrukturen zusätzliche Brandlast führt nicht zu höheren Temperaturen im Brandraum, sondern zu einer veränderten Brandeinwirkung an der Fassade. Diesem Umstand wird im Moment in Bauordnungen durch verschiedene Regeln Rechnung getragen.

Fire exposure of timber members in furnace tests and real fires
Currently, some discussions question the validity of furnace test results for timber members, which are carried out according to standards. It was stated that combustible and incombustible products are exposed to different thermal exposures when tested in furnaces. Additionally, some experts think that massive timber elements, e. g. cross-laminated timber (CLT), cannot be tested in furnaces, as these products increase the fire load and thus statements in the traditional framework of fire resistance testing are not possible. Further, existing design models and models currently under development for CLT were questioned. This study shows similarities and differences between incombustible and combustible building products when tested in furnaces. It is shown that the thermal exposure of combustible building products in furnace tests are similar to incombustibles, even if solid elements like plates, e. g. CLT are tested. Further, it is shown that the additional fire load due to combustible products cannot be determined directly by standard fire tests. If necessary, other fire safety engineering methods should be used. Any additional fire load due to combustible products will not lead to higher temperatures in a fire compartment but will mainly change the flames through openings on the façade. Currently, this circumstance is taken into account in some building codes by several regulations; it is expected that further models will be implemented in Eurocode during the currently ongoing revision.

Es wird über die Verifizierung versagensrelevanter Dehnungsverteilungen im Bereich von runden Durchbrüchen biegebeanspruchter Träger aus Brettschichtholz berichtet. Aus einer Reihe von Bauteilversuchen im Zusammenhang mit der experimentellen Kalibrierung eines neuen Bemessungsmodells wird anhand von zwei exemplarisch diskutierten Bauteilversuchen der Einfluß unterschiedlicher Schnittgrößenkombinationen auf die Dehnungsverteilungen und die Versagenscharakteristik betrachtet. Die primär rechtwinklig zur Faserrichtung gemessenen Dehnungen werden mit den Ergebnissen von 2D- und 3D-Finite-Elemente-Berechnungen verglichen. Es wird gezeigt, daß die Berücksichtigung des zylindrisch anisotropen konstitutiven Gesetzes der individuellen Brettlamellen im Lochbereich eine verbesserte Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen ergibt. Die Untersuchungen bestätigen, daß die versagensrelevanten Dehnungsverteilungen bzw. die nicht direkt meßbaren Spannungen rechtwinklig zur Faserrichtung den unterschiedlichen Annahmen von Eurocode 5 und E DIN 1052 nur bedingt entsprechen. Die Dehnungen sind bis zum Erreichen der Traglast, unabhängig von der Schnittgrößenkombination, nahezu linear lastabhängig und hierbei quantitativ gut mit kontinuumsmechanischen Berechnungen prognostizierbar.

In diesem Beitrag wird ein Bemessungsverfahren für das Tragverhalten von geschichteten Werkstoffen auf bruchmechanischer Grundlage für eine Anwendung im Mauerwerksbau vorgestellt. Die im folgenden dargestellten Untersuchungen beziehen sich auf einzelne Stein-Fugen-Elemente und nicht, wie allgemein im Mauerwerksbau üblich, auf ganze Wandelemente. Hierbei werden der Einfluß der Rißlänge, die Lage des Risses in der Fuge, sowie die unterschiedlichen Materialsteifigkeiten von Stein- und Fugenmaterial berücksichtigt. Der Hintergrund für dieses Verfahren ergibt sich aus der Tatsache, daß die Biegezugfestigkeit im Mauerwerksbau schon beim Vorhandensein von sehr kleinen Rissen stark reduziert wird. Mit den bruchmechanischen Berechnungsansätzen ist in Ergänzung zu den bisherigen Verfahren bei Biegezug- und Biegeschubbelastung eine Berücksichtigung von Rissen im Fugenbereich möglich.

Es wird ein analytisches Berechnungsverfahren zur Stabilisierung kippgefährdeter Biegeträger in Holzbauweise vorgestellt. Schlanke Biegeträger mit großen Stützweiten sind kippgefährdet. Zur Stabilisierung werden diese Träger durch anschließende Aussteifungsverbände seitlich gehalten. Die Stäbe der Aussteifungsverbände werden somit durch Seitenlasten (qS-Lasten) beansprucht. Zur praktischen Berechnung werden diese Seitenlasten durch vereinfachte Ansätze berücksichtigt, die jedoch in besonderen Fällen nicht mehr anwendbar sind. Eine genauere Bestimmung der Stabilisierungskräfte kann nach einem modifizierten Berechnungsverfahren erfolgen [1], [2]. Für Vollwand- oder Fachwerkträger werden auf Grundlage der Energiemethode die Kraftverläufe zwischen den Trägern und dem Aussteifungsverband ermittelt. Es werden praxisgerechte Näherungsformeln angegeben, mit deren Hilfe insbesondere auch die Einflüsse von abgestuften Belastungsfiguren, der Verbandsanordnung auf beliebiger Bauhöhe des Biegeträgers, einer veränderlichen Trägerhöhe sowie beliebige symmetrische Trägerquerschnitte berücksichtigt werden können. Die praktische Anwendung des Verfahrens wird für den Fall eines weit spannenden Brettschichtholz-Binders einer ausgeführten Sporthalle aufgezeigt.

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Der Beitrag gibt einen Überblick über die verschiedensten dynamischen Belastungen und ihre Auswirkungen auf Tragwerke. Wichtige Vorschriften und Empfehlungen zur Bewertung und Beurteilung von Schwingungen und Dämpfungen werden behandelt und bezüglich ihrer Auswirkungen auf die Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit von Holzkonstruktionen vorgestellt. Des weiteren werden Hinweise zur konstruktiven Durchbildung und Detailgestaltung gegeben.

Die Auswertung von Schäden an weitgespannten Holztragwerken zeigt als überwiegend festgestelltes Schadensbild ausgeprägte Rissbildungen in Klebefugen und Lamellen von Brettschichtholzbauteilen. Ein wesentlicher Anteil an der Entstehung dieser Schäden wird starken klimatischen Schwankungen innerhalb von Gebäuden und den damit verbundenen Schwind- und Quellvorgängen in den Holzbauteilen zugesprochen. Im Hinblick auf diesen Sachverhalt wurden mittels Langzeitmessserien klimatische Bedingungen in für den Holzbau typischen Gebäudetypen und -nutzungen sowie den daraus resultierenden Holzfeuchten in unterschiedlichen Bauteiltiefen ermittelt. Die gemessenen Holzfeuchten ermöglichen Rückschlüsse auf die Größe und Geschwindigkeit ihrer jahreszeitlichen Anpassung an sich ändernde Umgebungsbedingungen. Ein Vergleich der Ergebnisse der einzelnen Nutzungen bestätigt die erwartete große Bandbreite der möglichen klimatischen Bedingungen in Gebäuden mit Holztragwerken. Die Ergebnisse erlauben die Angabe von Bereichen sich einstellender Ausgleichsfeuchten in Abhängigkeit der konkreten Nutzung, wodurch ein Einbau des Holzes mit einer vorher angepassten Holzfeuchte ermöglicht wird. Sie unterstützen zudem die Entwicklung entsprechender Monitoringsysteme, die z.B. in Form von Frühwarnsystemen auf Basis von Klimamessungen eingesetzt werden könnten. Es werden konkrete Vorschläge für die praktische Anwendung der Forschungsergebnisse gegeben.

Building Climate - long-term measurements to determine the effect on the moisture gradient in large-span timber structures
The evaluation of damages in large-span timber structures indicates that the predominantly observed damage pattern is pronounced cracking in the lamellas of glued-laminated timber elements. A significant proportion of these cracks is attributed to the seasonal and use-related variations of the internal climate within large buildings and the associated inhomogeneous shrinkage and swelling processes in the timber elements. To evaluate that matter, long-term measurements of climate data and timber moisture content were generated in large-span timber structures in buildings of typical construction type and use to draw conclusions on the size and speed of adjustment of the moisture distribution to changing climatic conditions. A comparison of the results of the individual types of building use confirms the expected large range of possible climatic conditions in buildings with timber structures. They allow for a more precise indication of range of resulting equilibrium moisture content for the specific use, enabling the installation of timber elements with adjusted moisture content. They also support the development of suitable monitoring systems which could be applied in form of early warning systems on the basis of climate measurements. Proposals for the practical implementation of the results are given.

Auf der Basis der Bruchmechanik wird der Einfluß von Durchbrüchen auf das Tragverhalten von Brettschichtholzträgern untersucht. Mit Hilfe der Methode der finiten Elemente werden die Spannungsintensitätsfaktoren an der Spitze von fiktiven Rissen variabler Länge und Lage unter verschiedenen Einheitsbelastungen ermittelt. Mit Hilfe des Versagenskriteriums nach Wu werden Bruchgrenzkörper für verschiedene Spannungskombinationen berechnet, die die Basis für Vorschläge von Bemessungskurven bilden.

Die Realisierung von Schalentragwerken aus Stahlbeton ist anspruchsvoll. Hohe Anforderungen an Planung und Ausführung sowie damit verbundene Kosten führen dazu, dass diese Tragwerkstypologie nur selten realisiert wird. Der Artikel beschreibt das Schalungssystem, das beim Bau des zukünftigen Stuttgarter Hauptbahnhofs zum Einsatz kommt. Zahlreiche Anforderungen führten zu der Entwicklung von massiven Brettsperrholzbauteilen, deren Oberfläche mit faserverstärktem Kunststoff beschichtet wird. Die Fertigung der Bauteile erfolgt in mehreren Stufen. Nach der Herstellung von Brettsperrholzrohlingen werden aus mehreren Schichten Rohkörper zusammengesetzt. Die Formgebung erfolgt in zwei Schritten. Mit einer Plattenbearbeitungsanlage werden die Konturen der einzelnen Schichten gefräst. Die endgültige Form wird von einem Industrieroboter herausgearbeitet. Nach der Beschichtung wird die Form der Bauteile mithilfe eines Laser-Scanners verifiziert. Alle Prozesse während Planung und Fertigung der Schalungselemente sind weitgehend modellbasiert. Mit dem entwickelten Schalungssystem wurden die ersten Elemente des Schalentragwerks aus Weißbeton bereits erfolgreich betoniert.

Timber forms Stuttgart 21 - model-based development and fabrication of a formwork system made of cross laminated timber for the production of reinforced concrete shells
The realization of shell structures made of reinforced concrete is challenging. High demands on design and execution as well as the associated costs led to the fact that this structural typology is rarely realized. The article describes the formwork system used in the construction of the future Stuttgart main station. The numerous requirements led to the development of solid cross laminated timber components whose surface is sealed with a fibre-reinforced polymer coating. The production of the components takes place in several stages. After the production of the cross laminated timber blanks, one raw body is composed of several layers. This is processed in the first step with a panel processing machine and in the second step with an industrial robot. After coating, the shape of the components is verified using a laser scanner. All processes during planning and production of the formwork elements are largely model-based. The first elements of the concrete shell were already poured using the developed formwork system.

Um die Tragfähigkeit von Holzverbindungen mit stabförmigen metallischen Verbindungsmitteln im Brandfall bestimmen zu können, wurden thermische und mechanische Betrachtungen durchgeführt. Die thermischen Betrachtungen wurden unter Berücksichtigung der physikalischen und thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten an Finite-Elemente-Modellen vorgenommen. Für die mechanische Betrachtung wurde die plastische Theorie von K. W. Johansen für den Brandfall erweitert. Als maßgebende Einflüsse auf die im Brandfall auftretende Tragfähigkeitsreduzierung gegenüber der Tragfähigkeit einer Verbindung bei Normaltemperatur wurden neben der Branddauer die Seitenholzdicke, die Verbindungsmittellänge und der Verbindungsmitteldurchmesser festgestellt. Abschließend konnte auf der Grundlage zahlreicher Berechnungen eine differenzierte, praxisrelevante Bemessungsmethode für zweischnittige Stabdübelverbindungen entwickelt werden.

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Dieser Aufsatz behandelt die Erdbebenbemessung von Holzbauwerken und deren dynamisches Verhalten. Dabei liegt besonderes Augenmerk auf der Holztafelbauweise. Bei dieser Bauweise setzt sich die dynamische Bauwerksantwort aus mehreren Verformungsanteilen zusammen. Die zutreffende Berücksichtigung der Schub- und Biegesteifigkeiten hat einen entscheidenden Einfluss auf die Ermittlung der Grundschwingdauer von Bauwerken in Holztafelbauweise. Hierfür werden in der Praxis anwendbare Ingenieurmodelle vorgestellt und anhand von Beispielberechnungen erläutert.

Contribution to seismic design of timber structures
This contribution deals with the seismic design of timber structures and their dynamic response with particular focus on wood-panel buildings. In this kind of constructions several deformation types contribute to the overall dynamic response. The appropriate consideration of shear and flexural stiffness has an crucial influence on the determination of the fundamental periods of wood-panel structures. For this purpose engineering models suitable for practical use are presented and demonstrated by worked examples.

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Es werden die Grundlagen zur Aussteifung von Holztragwerken dargelegt und an Beispielen erläutert.
DIN 1052:2008-12 - New basics for design, calculation and dimensioning of timber structures, Part 5 (2): Construction of bracing in wooden structures.
Basics of bracing in wooden structures are given and amplified by several examples. (Continuation of part 5 (1), number 7/09)

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Die derzeit gültigen Regeln zur Bemessung von Holzbauteilen im Brandfall beruhen auf der Annahme einer linear-elastischen Arbeitslinie. Ein wirklichkeitsnahes Materialgesetz zur Berücksichtigung des plastischen Tragverhaltens bei Druckbeanspruchung liegt den Betrachtungen nicht zugrunde. Es handelt sich aus den genannten Gründen um vereinfachte Methoden, die keine optimale wirtschaftliche Bauwerksausführung, wie sie für andere Baustoffe üblich ist, ermöglichen. Es wurde ein allgemeingültiges thermisch-strukturmechanisches Modell zur Simulation der Tragfähigkeiten von Voll- und Brettschichtholzbauteilen im Brandfall unter Berücksichtigung des nichtlinearen Materialverhaltens entwickelt. Anhand der Ergebnisse umfangreicher Parameterstudien konnten allgemeingültige praxisgerechte Bemessungsmethoden für den Nachweis von Voll- und Brettschichtholzbauteilen im Brandfall für eine Feuerwiderstandsdauer von 30 Minuten entwickelt werden.