In der DIN 1052 und im Eurocode 5 sind unterschiedliche Verfahren zum Nachweis von druckbeanspruchten Stäben enthalten. Der Einfluß des Kriechens auf die zulässige Belastung eines Holzdruckstabes wird bei diesen Verfahren gar nicht oder nur teilweise berücksichtigt bzw. gilt durch die in diesen Normen getroffenen Festlegungen der Rechenwerte von Materialfestigkeiten und Materialsteifigkeiten weitgehend als abgedeckt. In der Literatur [17] finden sich Ergänzungsvorschläge zur Erfassung des Kriecheinflusses. Eine genauere Aussage über das Kriechverhalten und den Einfluß des Kriechens auf die zulässige Belastung von Holzdruckstäben läßt sich durch die Simulation einer Langzeitbelastung erhalten. Diese erfolgt hier über eine Diskretisierung der Zeitachse. Über die so gewonnenen Simulationsergebnisse und einige theoretische Betrachtungen erfolgt eine Beurteilung der in den Vorschriften angegebenen Nachweisverfahren.

Holz-Beton-Verbundkonstruktionen weisen als hybride Tragwerke gegenüber reinen Holz- bzw. Stahlbetonkonstruktionen zahlreiche Vorteile auf. Wesentlich für die Effizienz der Hybridbauweise ist die Ausbildung der Verbundfuge. Der vorliegende Beitrag stellt ein neues Verbundelement für Straßenbrücken in Holz-Beton-Verbundbauweise vor, welches im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Bauhaus-Universität Weimar entwickelt wurde. Die rechnerische Analyse der Verbundkonstruktion erfolgt  -  abweichend von den im Hybridbau bisher üblichen Berechnungsmethoden  -  unter Anwendung von Energiemethoden und Nutzung von Algorithmen der mathematischen Optimierung.

Calculation of timber-concrete composite structures using mathematical optimization methods.
Timber-concrete composite structures have many advantages over conventional timber and re inforced concrete structures. The efficiency of such hybrid structures significantly depends on the properties of the com posite joint. This article presents a novel structural element for the joint of timber-concrete composite bridges, which was developed as part of a research project at the Bauhaus-Universität Weimar. In contrast to standard calculation methods, an energy method and the mathematical optimization is applied for the numerical analysis of the hybrid structure.

Anspruchsvolle, weitgespannte Ingenieurholzkonstruktionen werden seit über 100 Jahren überwiegend unter Verwendung von Brettschichtholz realisiert. Durch Weiterentwicklung dieses homogenisierten Holzwerkstoffproduktes zu einem hybriden Hochleistungsbauteil können dem natürlichen Roh- bzw. Baustoff Holz weitere Anwendungsfelder erschlossen werden. Hierzu zählen insbesondere Leichtbaustrukturen mit gesteigerten Anforderungen hinsichtlich aufnehmbarer Lasten, größerer Spannweiten und/oder reduzierter Bauhöhe im Hoch-, Industrie- und Straßenbrückenbau. Wesentliche Optimierungen der Biegetragfähigkeit und der Biegesteifigkeit können durch Verstärkung der Trägerrandbereiche mittels Hochleistungswerkstoffen erreicht werden. Im vorliegenden Beitrag werden innovative Konstruktionsansätze zur Herstellung hocheffizienter Hybridbauteile unter Verwendung von Holz als Hauptbaustoff, polymergebundenen mineralischen Deckschichten zur Druckzonenverstärkung sowie kohlefaser- resp. glasfaser- oder stahlverstärkten Furnierschichtholzlamellen zur Zugzonenverstärkung vorgestellt. Zusätzliche Verstärkungselemente steigern die Schubtragfähigkeit oder verbessern die Aufnahme der Querpressungen an den Auflagern.

Development of a high-performance hybrid beam system for timber engineering
For over 100 years demanding long-span constructions in timber engineering are mainly built using glulam. The further development of this homogenized engineered wood product into a hybrid high-performance component creates new fields of application for wood as a natural raw and building material. This particularly includes lightweight constructions with increased demands in terms of load-bearing capacity, longer spans and/or reduced height for building, industrial and bridge construction. Significant improvements of the flexural strength and stiffness can be achieved by reinforcements of the beam's edge zones using high-performance materials. This article presents innovative construction approaches for the production of a highly efficient hybrid system made of wood as main material. The compression zone is reinforced by a layer of polymer concrete. The tension zone is strengthened either with CFRP-, GFRP- or steel-reinforced lamellas made of laminated veneer lumber (LVL). Additional reinforcing elements increase the shear resistance or improve the transverse load-carrying capacity of the bearings.

In diesem Beitrag werden jüngste Forschungsergebnisse zum holzseitigen Ermüdungstragverhalten spezieller, für Holz-Beton-Verbundstraßenbrücken entwickelter Verbundelemente sowie ein darauf basierendes und für die praktische Anwendung geeignetes Bemessungskonzept vorgestellt. Als Grundlage hierfür dienen die an der Professur Holz- und Mauerwerksbau der Bauhaus-Universität Weimar unter oft wiederholten Schwellbeanspruchungen durchgeführten umfangreichen Bauteilversuche an den als “Dübelleiste” bezeichneten Verbundelementen.
Neben der konventionellen Ausbildung dieses Verbundelementes, bei der die holzseitige Kraftübertragung über direkten Holz-Stahl-Kontakt erfolgt, wurde ergänzend ein neuartiges modifiziertes Kontaktfugendesign untersucht. Diese weiterentwickelte Fugenkonfiguration ist durch die Anordnung eines hochdruckfesten Polymerbetonstreifens im unmittelbaren Lastübertragungsbereich charakterisiert, welcher insbesondere den Ausgleich geringster Herstellungstoleranzen ermöglicht, sodass das Verbundelement Dübelleiste stets passgenau in die gefräste Kerve des Holzträgers eingebaut werden kann. Infolge dieser Passgenauigkeit und der damit verbundenen vollständigen Eliminierung des Anfangsschlupfs zwischen Dübelleiste und Holz kann eine hohe Verbundelementsteifigkeit sowie eine gleichmäßige Lastverteilung in der Holzkontaktfuge erzielt werden.
In Anlehnung an die aus dem Stahlbau bekannten “Wöhlerlinien” konnten als Hauptresultat der Untersuchungen für beide Scherfugenausbildungen auf den experimentellen Ergebnissen basierende sogenannte Ermüdungskennlinien bestimmt werden. Mittels dieser Kennlinien kann das in der aktuellen Holzbrückennorm vorgesehene vereinfachte Ermüdungsnachweiskonzept für beide Fugenausbildungen angewendet werden. Darüber hinaus werden im Hinblick auf eine effektivere Bemessung der untersuchten Verbundfugenkonfigurationen spezifische Ermüdungsbeiwerte vorgeschlagen.

Load bearing behavior of special connectors used for timber-concrete composite road bridges under cyclic loading - proposal for the fatigue verification
This article deals with the fatigue behavior of the timber part of a connector type, which can be used for timber-concrete composite road bridges. For the investigation of the fatigue behavior of the so called stud connector extensive experimental tests - primarily under cyclic loading - were accomplished at the Bauhaus University Weimar. Based on these tests a suitable design concept for the appliance in practice is presented.
Beside the conventional design of the shear joint also a new modified configuration was analyzed, which is characterized by a layer consisting of polymer concrete in the load bearing area. The use of polymer concrete equalizes all tolerances due to manufacturing so that the stud connector can be accurately fitted into the notch in the timber girder. Consequently the initial slip between stud connector and timber can be eliminated, which leads to a very high stiffness of the joint and a consistent load distribution in the contact area.
According to the well-known S-N-lines from structural steel engineering characteristic fatigue lines for both designs of the joint were elaborated based on the experimental tests. These characteristic lines show that the concept of the simplified fatigue verification according to the code for timber bridges is applicable for both designs of the joint with the stud connector. Especially for the investigated designs fatigue coefficients are suggested for a more efficient structural design.

Über dem Hauptschiff der Stadtpfarrkirche St. Johannes Baptist in Pfaffenhofen an der Ilm befindet sich ein über 520 Jahre altes Dachwerk. Das Sparrendach mit zweifach stehendem Stuhl entstand im Zuge des spätgotischen Ausbaus der Kirche am Ende des 15. Jahrhunderts und wurde bei der Erweiterung der Kirche um 1910 nach Westen ergänzt. Der Dachstuhl über dem Chorbereich wurde bereits vor 1900 erneuert. Durch Feuchteeinwirkung im Bereich der Fußpunkte war der älteste Teil des Dachstuhls in seiner Tragfähigkeit stark beeinträchtigt. Weiterhin wurden Verformungen und komplexe Rissbilder an den aufgehenden Wänden und den Gewölben festgestellt, die in einer sorgfältigen Schadensaufnahme dokumentiert wurden. Der Kirchenraum mit seiner frühbarocken Stuckausstattung stellte hohe Anforderungen an das Instandsetzungskonzept, bei dem es gleichermaßen um die Behebung lokaler Schädigungen wie um die Sicherung der aufgehenden Wände im Ganzen ging. Alle Maßnahmen konnten mit dem Ziel der größtmöglichen Erhaltung historischer Substanz geplant und ausgeführt werden. In einem weiteren Bauabschnitt ist noch die Teilunterfangung des Chores vorgesehen. Erst nach dieser Maßnahme wird die Innenrestaurierung in Angriff genommen.

Repair and static saving of the main church of Pfaffenhofen/Ilm, Germany
The main nave of St. Johannes Baptist in Pfaffenhofen a. d. Ilm still possesses its historic roof structure from the late 15th century. The couple roof with its main trusses was erected during the building's late gothic extension. its western part as added in 1910 after the historic model; the roof above the sanctuary was rebuild in around 1900. A series of damage made a thorough restoration of the church inevitable: the roof trusses' base joints were decayed, and the walls and vaults showed cracks and deformations. In a thorough survey, the damage was systematically recorded and its causes analyzed. The preservation of the church's valuable interior its 17th century stucco made special care during the restoration necessary: all measures were planned and carried out with a special focus on the conservation of historic substance. The underpinning of the sanctuary will follow in the next construction phase; the restoration of the interior is intended as the final step.

Querschnittsreduzierung und Veränderung der mechanischen Eigenschaften unter Brandbeanspruchung. Erarbeitung von Bessungshilfen für kippgefährdete Brettschichtholzträger unter Gebrauchslast und im Brandfall.

Nach kurzer einführender Beschreibung der Vorzüge und Besonderheiten von Stabdübelverbindungen wird die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit beschrieben: Ermittlung des Einflusses von Ast- und Kerbwirkung auf die Tragfähigkeit von Zugstößen und -anschlüssen mit Stabdübeln und Erarbeitung entsprechender Bemessungsvorschläge. Als Ergebnis der Untersuchung werden in Abschnitt 5 einfache Bemessungsempfehlungen für Stabdübelverbindungen unter Zugbeanspruchung angegeben. Daraus geht hervor, daß bei Brutto-Querschnittsflächen des einzelnen Holzes mit A >= 100 cm2 Äste im Bereich der Stabdübelverbindungen bei der Bemessung nicht berücksichtigt zu werden brauchen. Wenn Äste bzw. Astgruppen im Bereich der ersten Stabdübelebene nicht ausgeschlossen werden können und die Brutto-Querschnittsfläche A des Einzelholzes kleiner als 100cm2 ist, sollte die zulässige Zugspannung bei Stoß und Anschlußteilen entweder mit dem angegebenen Faktor a = a(A) nach Gleichung (6) - oder, vereinfachend pauschal um 20% abgemindert werden.

Anhand von Versuchsauswertungen und dem analytischen Lösungsweg werden Knicklängenbeiwerte der Stabelemente von Kehlbalkendächern angegeben.

Dieser Fachaufsatz behandelt das Tragverhalten axial beanspruchter, selbstbohrender Holzschrauben in den geschichteten, brettbasierenden Holzwerkstoffen Brettschichtholz und Brettsperrholz bzw. in Vollholz. Mit Fokus auf den Versagensmechanismus “Herausziehen” wird auf Basis zahlreicher Untersuchungen in der Vergangenheit ein neues universelles Modell zur Bestimmung der Ausziehfestigkeit formuliert, welches mittels multiplikativem Ansatz eigens definierter k-Faktoren bzw. k-Funktionen in der Lage ist, die große Bandbreite an unterschiedlichen Einbausituationen in den betreffenden Holzwerkstoffen abzubilden. Eine Verifizierung dieses Modells erfolgt anschließend unter Zugrundelegung einer umfangreichen Sammlung an Prüfdaten, vergleichbarer Ansätze aus der Literatur und Prüfergebnissen von Schraubenverbindungen in Form von Brettsperrholz-Wand-Decken- bzw.-Wand-Wand-Anschlüssen. Abschließend wird ein Ansatz zur Bestimmung des charakteristischen Wertes der Ausziehfestigkeit für die Anwendung in der Praxis abgeleitet, diskutiert und erneut den Prüfergebnissen gegenübergestellt.

Axially loaded screws in solid timber, glued laminated timber and cross laminated timber
This paper concentrates on the bearing behavior of axially loaded self-tapping screws in solid timber and the board-composed, layered timber products glued laminated timber and cross laminated timber. Focusing on withdrawal failure mode and basing on numerous investigations done in the past, we formulate a new and universal approach including multiplicative k-factors or k-functions for determining the withdrawal strength of self-tapping screws variably situated in these products. Consequently, we verify the new model with results gained from several test series related, approaches given in the literature and test results of CLT-wall-to-floor and -wall-to-wall connections. Finally, we determine, discuss and verify a characteristic function provided for practical application.

Der Beitrag behandelt die Optimierung der Geometrie von vorwiegend axial beanspruchten selbstbohrenden Holzschrauben für den Einsatz in einer Stahl-Holz-Laschenverbindung unter Zug parallel zur Faser. Mit Fokus auf den Stahlbruch werden der Kopf und Ansatzbereich des Gewindes adaptiert und die Veränderungen im Last-Verformungsverhalten anhand von Prototypen versuchstechnisch an bauteilgroßen Laschenstößen und mittels einer numerischen Modellierung verifiziert. Es zeigen sich eine gegenüber herkömmlichen Schraubentypen um 2 bis 8 % gesteigerte Tragfähigkeit, eine Verlagerung des Versagens der Schraube von der Stahlblech-Unterkante tiefer in das Holz sowie die Ausbildung eines Fließgelenks am Beginn der geschaffenen Freistrecke. Letzteres lässt einerseits eine homogenere Lastverteilung zwischen den Schrauben infolge eines erheblich gesteigerten Duktilitätspotenzials und andererseits eine Verbesserung des Tragverhaltens solcher Anschlüsse bei Langzeit- und Zugschwellbelastungen erwarten. Zudem wird ein Vorschlag für den Nettoquerschnittsnachweis für zugbeanspruchte Laschenstöße mit selbstbohrenden Holzschrauben unterbreitet.

Development of an optimized screw geometry for high-stressed steel-to-timber joints
This paper deals with the geometrical optimization of mainly axially loaded self-tapping screws applied in steel-to-timber joints under tension parallel to grain. Focusing on steel failure, the head geometry and the zone before the thread were adapted. Consequently, differences to standard products were verified by laboratory tests on full-scale steel-to-timber joints and also by numerical modeling. A 2 to 8 % increase of load bearing resistance, a displacement of the location of screw failure deeper into the timber member as well as the development of a plastic hinge close to the head are the essential results of this study. Especially the yield deformation leads to a more homogenous load sharing between a group of screws, caused by an increased potential of ductility, and to an enhanced bearing behavior under long term as well as pulsating tensile loadings. In addition to that a proposal for the verification of the net cross-section of tensile joints with self-tapping screws is given.

Als Abstellhalle für Fahrzeuge und als überdachter Arbeits- und Lagerplatz entstand in Andelfingen (Kanton Zürich) 2015 ein neues Werkhofgebäude. Die Halle mit den Abmessungen von 16, 50 × 30 m2 und einer Höhe von etwa 8 m sollte aus Holz konstruiert werden. Einem Bausatz gleich, sind für Wand und Dach flächenartige Konstruktionselemente entwickelt worden, die Tragwerk und Hülle integral vereinen und darüber hinaus einfach und schnell montiert werden können. Denn moderne industrielle Herstellungsmethoden des Holzbaus ermöglichten die Erweiterung der Typologie des traditionellen Strickbaus auf den großmaßstäblichen Industriebau. Das Stapeln und Ineinanderstecken von etwa 2 m hohen Brettschichtholzträgern mit der Länge der ganzen Gebäudeseite, oben in die Wände eingesteckte Dachbinder und darauf aufgesetzte Mehrschichtplatten ermöglichte eine Holzkonstruktion mit nur wenigen zusätzlichen Verbindungsmitteln aus Stahl und eine Montagezeit des Holzbaus von nur 4 d. Durch enge Zusammenarbeit aller Planer vereinen sich Materialeigenschaften, Konstruktion, Tragwerk, Montageprinzip und architektonischer Ausdruck.

Plugged and stacked - the maintenance depot in Andelfingen (CH) as a modern industrial log construction
In 2015 a new maintenance depot for utility vehicles was built in Andelfingen (Canton Zurich). The building is 16.50 m wide and 30 m long with a height of 8 m and was supposed to be constructed in wood. Referring to the simpilicity of an assembly set, planar components have been developed for the roof and the walls integrating both the load bearing structure and the building envelope and allowing for a simple and fast assembly. This was possible because of modern industrial fabrication techniques which allow to transfer the traditional log construction to a large scale industrial building type. The process of stacking and plugging 2 m high laminated timber components with the length of the entire building, the slotting of the roof beams into the wall and the multilayer board on top rendered possible a timber building with only a few additional iron fasteners put together in only 4 d. Only through close cooperation of architects, engineers and contractors a strong relation of the building material, the construction principle, the building structure and its architectural expression is achieved.

Das Ziel der dargestellten Untersuchung war, Angaben zum Trag- und Verformungsverhalten von Verbundträgern aus Brettschichtholz (BS-Holz) und unidirektional verstärkten Faserverbundkunststoffen (FVK) zu erhalten. Dazu wurden der Einfluß des Verstärkungsgrades, der geometrischen Anordnung der Verstärkung und der Einfluß von CFK-Lamellen und AFK-Lamellen genauer untersucht und verstärkte BS-Holz Träger unter praxisnahen Bedingungen hergestellt.

Die Berufung von Prof. Dr.-Ing. Ernst Gaber an die Technische Hochschule Karlsruhe im Jahr 1921 markierte den Startschuss des “Prüfraum Gaber“, aus dem später die Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine hervorging. Heute ist die Versuchsanstalt Teil des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und besteht aus den Abteilungen Holzbau und Baukonstruktionen sowie Stahl- und Leichtbau. Im folgenden Beitrag wird auf die Geschichte dieser Einrichtung in Bezug auf den Fachbereich Stahlbau zurückgeblickt.

90 years Steel Construction at the research centre in Karlsruhe, Germany.
The appointment of Prof. Dr.-Ing. Ernst Gaber to the University of Technology at Karlsruhe in 1921 gave the go-ahead for the “Testing Room Gaber”, from which the Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine (Research Centre for Steel, Timber and Masonry) developed later. Today, the research center is part of Karlsruher Instituts für Technologie (Karlsruhe Institute of Technology, KIT) consisting of the departments Wood Construction and Structural Design as well as of Steel and Lightweight Structures. In the following contribution it is looked back on the history of this institution related to Steel Construction.

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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.

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Die Bautechnik der Erhaltung historischer Konstruktionen erfordert eine Auseinandersetzung mit der Geschichte eines Gebäudes, die stets einen Abriß der Kulturgeschichte des Menschen vermittelt. Der sorgfältige Umgang mit dieser Geschichte zeigt sich vor allem in einer substanzschonenden Erhaltung, die ohne eine genaue Bauzustandsanalyse nicht denkbar ist. Der Beitrag befaßt sich mit der Problematik der Bauzustandsanalyse, der Bewertung des Bauzustandes und der Instandsetzungsplanung der historischen Holzkonstruktionen eines über 120 Jahre ununterbrochen genutzten Gebäudes einer Glashütte. Die Bauzustandsanalyse ergab unterschiedliche Schädigungen der Holzbauteile durch langjährige thermische Beanspruchung und hohe Feuchte im Holz.

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Bei der Errichtung neuer Bauten lassen sich mit Holz-Beton-Verbundquerschnitten gerade bei hohen Lasten, wie z. B. im Brückenbau oder bei mehrgeschossigen Gebäuden mit hohen Deckenlasten, wirtschaftliche Effekte erzielen. Dabei hängt die Wirtschaftlichkeit wesentlich von der Steifigkeit der Verbindung, d. h. von der Sicherung der Verbundwirkung, zwischen den beiden Materialien ab, die entweder durch Kleben oder durch Einsatz mechanischer Teile wie Nägel oder Betonstahl erzeugt werden kann. Zugleich ergibt sich bei der Anwendung dieses Verbundprinzips eine Verbesserung des Schall- und Brandschutzes.

Im zweiten Teil des Aufsatzes (erster Teil H. 4/94) untersucht der Autor die zeitliche Entwicklung zwischen 1925 und 1945. Es entstanden in den zwanziger Jahren in Deutschland weitere innovative Holzbauweisen, die mit der Hetzerbauweise konkurrierten. Die Boomzeit der Anfangsjahre war damit in Deutschland oder der Schweiz vorbei. Dagegen begann man in anderen Ländern erst mit der Produktion von Hetzerkonstruktionen wie in Schweden oder den Vereinigten Staaten. Erst die Entwicklung der Kunstharzklebstoffe in den 30er Jahren löste eine intensive Entwicklung neuer Leimbauweisen im Holzbau aus, die den Übergang von der reinen Hetzerbauweise zur Holzleimbauweise markiert und in den rohstoffarmen Jahren des zweiten Weltkrieges zu neuen konstruktiven Dimensionen und Spannweiten führt.

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Die Hetzerbauweise, entwickelt anfangs unseres Jahrhunderts, eröffnete eine neue Ära im Holzbau. Otto Hetzer (1846-1911) erfand das Brettschichtholz. Der Autor berichtet über die Entwicklung der Hetzerbauweise und zeigt Beispiele ihrer Anwendung.

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