Wie allgemein bekannt ist, wurden die Bauwerke des alten China als Holzrahmenkonstruktionen errichtet. Der Beitrag stellt einige typische Beispiele für diese Bauweise vor. Außerdem werden verschiedene berühmte, noch heute erhaltene Bauwerke sowie zwei alte Gebäude beschrieben, die mit Hilfe von Stahlbeton rekonstruiert wurden. Einige alte chinesische Bauwerke, die im Ausland zu finden sind, werden ebenfalls dargestellt.

Dieser Beitrag stellt einen analytischen Ansatz zur Berechnung der Tragfähigkeit von Brettschicht- bzw. Brettsperrholzbauteilen vor, bei denen stiftförmige Verbindungsmittel als Schubverstärkungen vorliegen. Das Verfahren basiert auf bekannten mechanischen Grundlagen und Werkstoffgesetzen unter Anwendung der Matrizenschreibweise. Es greift die konstruktive Anisotropie der schubverstärkten Querschnitte auf und ermöglicht auch die Erfassung des nachgiebigen Verbundes zwischen den Verstärkungselementen und dem Holzquerschnitt. Nach der Beschreibung der generellen Vorgehensweise folgt ein Vergleich mit experimentellen Untersuchungen. Für Brettsperrholzelemente zeigte sich ein deutlicher, positiver Einfluss einer Schubverstärkung in Form von selbstbohrenden Schrauben. Für mit selbstbohrenden Schrauben schubverstärkte Brettschichtholzbauteile ergaben sowohl das analytische Verfahren wie auch die Versuche nur eine geringe Erhöhung der Schubsteifigkeit und Schubfestigkeit.

Analytical approach to determine the increase in load-carrying capacity due to shear reinforcement in structural elements from glued-laminated and cross-laminated timber
This article presents an analytical approach to determine the load-carrying capacity of timber elements from glued-laminated or cross-laminated timber, featuring shear reinforcements like self-tapping screws. Using matrix format, the approach is based on common theoretical concepts and constitutive equations for material properties. It uses the structural anisotropy of the cross-sections with shear reinforcement, also enabling to incorporate the semi-rigid composite action between the reinforcement and the wood material. The description of the general approach is followed by a comparison with experimental data from tests on both timber products. It is shown that shear reinforcements have a distinct positive influence on cross-laminated timber elements. Shear reinforcement by self-tapping screws in glued-laminated timber elements does in contrast only result in a small increase in shear stiffness and shear strength.

Die Berufung von Prof. Dr.-Ing. Ernst Gaber an die Technische Hochschule Karlsruhe im Jahr 1921 markierte den Startschuss des Prüfraums 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 Baukonstruktion sowie Stahl- und Leichtbau. Der folgende Beitrag blickt auf die Geschichte dieser Einrichtung zurück.

100 years of KIT Research Centre for Steel, Timber and Masonry
The appointment of Prof. Dr.-Ing. Ernst Gaber at the University of Technology Karlsruhe in 1921 gave the go-ahead for the Testing Facility Gaber, from which the Research Centre for Steel, Timber and Masonry developed. Today, the research centre is part of Karlsruhe Institute of Technology (KIT) and consists of the departments Timber Structures and Building Construction and Steel and Lightweight Structures. In the following contribution, the history of this institution is presented.

Es wird für geleimte Vollwandträger mit offenem oder geschlossenem Querschnitt der Durchbiegungsanteil infolge der Querkraft bestimmt.

Anhand der Festlegungen der neuen Holzbauvorschrift DIN1052 (April 1988) werden Zusammenhänge zwischen einem "Stabilitätsnachweis" und einer Spannungstheorie 2. Ordnung gezeigt. Die Forderungen zu Sicherheitsfaktoren, Imperfektionsannahmen und Versagensgrenzen beim Spannungsnachweis nach Theorie 2. Ordnung und auch der Aufbau der Formel für den "Stabilitätsnachweis" ergeben schlankheitsabhängig widersprüchliche Aussagen zur Tragfähigkeit. Mehrere Beispiele machen die Unterschiede in den Bemessungsergeb-nissen deutlich.

Kippuntersuchungen von gabelgelagerten Holzträgern mit h/b > 10 sind unnötig, wenn der Druckgurt von Rechteckquerschnitten im Abstand von a=15 x b bzw. von Sandwichquerschnitten, z.B. von Fachwerkträgern, im Abstand von a=11 x b seitlich unverschieblich gehalten ist. Diese Forderungen stehen im Widerspruch zu bisherigen Festlegungen, wo infolge der verschiedener Annahmen (keine Wölbsteifigkeit, Biegedruckspannungen begrenzt) sich andere Festlegungen zu den erforderlichen Abständen der Kipphalterungen ableiten lassen. Unter Berücksichtigung der Wölbsteifigkeit ergibt sich jedoch wieder eine gute Übereinstimmung.

Der Einsatz von Holz als Tragelement in Brücken ist in Deutschland fast ausschließlich auf den Bau von Fuß- und Radwegüberführungen beschränkt. Die Entwicklung neuer holzbasierter Produkte und moderner Technologien eröffnen dem Holzbrückenbau interessante Zukunftsperspektiven. Durch die Blockverleimung von Brettschichtholz sind Hauptträger mit hoher Steifigkeit und Dimensionsstabilität herstellbar. Durch Kombination blockverleimter Holzträger mit einer Betonfahrbahnplatte lassen sich leistungsfähige hybride Überbauquerschnitte in Holz-Beton-Verbundbauweise herstellen, die alternativ zu den herkömmlichen Bauweisen im Straßenbrückenbau eingesetzt werden können. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über den Entwicklungsstand der Holz-Beton-Verbundbauweise im Brückenbau und zeigt statische und konstruktive Besonderheiten auf.

Schubverformungen werden bei der Berechnung von schlanken Stabtragwerken in der Ingenieurpraxis häufig vernachlässigt, da sie lediglich einen geringen Anteil der Gesamtverformung ausmachen. Bei gedrungenen Stäben können die Verformungen aus Querkräften jedoch eine relevante Größenordnung erreichen. Dieser Aufsatz stellt die Grundlagen zur Berücksichtigung der Schubverformungen in der Balkentheorie dar und leitet daraus Bemessungshilfen für die Beurteilung und Berechnung der Schubverformungen bei statisch bestimmten Systemen ab.

Shear deflections of beam structures in practical application
In the practical application of calculating slender beam structures the shear deflections are often neglected, since their portion of the total deformation is small. For deep girders however the shear deflections may reach a significant size. This paper explains the principles of shear deflections in the beam theory and gives design aids to assess and to calculate shear deflections for statically determinate systems.

Das Biegedrillknickverhalten von zweiteiligen Brettschichtholzträgern lässt sich durch die Anordnung von Zwischenhölzern deutlich günstiger gestalten. Die Ursache hierfür stellt hauptsächlich die elastische Schubkopplung der beiden Trägerelemente in Längsrichtung dar. Darüber hinaus bewirken die Zwischenhölzer eine elastische Drillkopplung, die dazu führt, dass der Kippvorgang der einzelnen Trägerteile neben den üblichen Verdrehungen und Horizontalverschiebungen zusätzlich auch durch Vertikalverschiebungen bestimmt wird, die zusätzliche Formänderungsarbeit erfordern. In diesem Beitrag werden für ein praxisnahes Trägersystem mit unterschiedlichen Ausführungen der Kopplungen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode zum einen die Verzweigungslasten bestimmt und zum anderen auch nichtlineare Elastizitätsberechnungen nach Theorie II.Ordnung durchgeführt, um die für die Auslegung der verwendeten Verbindungsmittel erforderlichen Kopplungskräfte und -momente zu erhalten. Die Ergebnisse der Untersuchungen demonstrieren die beachtlichen laststeigernden Effekte der Trägerkopplungen. Zudem zeigt sich, dass bereits die rechnerische Berücksichtigung von ausschließlich an den Auflagern vorhandenen Zwischenhölzern eine nennenswerte Steigerung der Biegedrillknicklasten bewirken kann.

Unter Verwendung des statischen Stabilitätskriteriums wird in Verbindung mit der Energiemethode eine spezielle stabbezogene Finite-Elemente-Formulierung entwickelt, mit deren Hilfe ideelle Biegeknick- und Biegedrillknicklasten von BSH-Bogenbindern bequem berechnet werden können. Wegen des geringen numerischen Aufwandes ist diese Formulierung hervorragend für Parameterstudien geeignet, die aufwendige Einzeluntersuchungen auf der Basis von zwei- oder dreidimensionalen FE-Modellen im Normalfall überflüssig machen. Die Ergebnisse einer solchen Studie an BSH-Kreisbogenbindern mit gebundener Obergurt-Kippachse werden im letzten Teil der Arbeit vorgestellt.

In diesem Beitrag werden für aus Brettschichtholz gefertigte Pultdach- und Satteldachträger mit seitlichen Obergurtabstützungen in äquidistanten Punkten Verzweigungslasten angegeben, die mit Hilfe der Methode der finiten Elemente auf Basis einer einfachen Stabmodellierung berechnet wurden. Der Vergleich der Kippnachweise nach dem Ersatzstabverfahren für das maßgebende Einzelfeld unter vereinfachter Berücksichtigung der Querschnittswerte gemäß Empfehlung der DIN 1052 einerseits und der Gesamtträgerbetrachtung mit den berechneten Verzweigungslasten andererseits zeigt, dass die Näherungsregel erstens stets auf der sicheren Seite liegt und zweitens die Abweichungen der Sicherheiten mit wachsender Schlankheit der Träger und mit abnehmender Zahl an seitlichen Zwischenstützungen signifikant ansteigen können.

Eignung und Ausführungsdetails für Rundhölzer im Ingenieurbau.

Holz-Beton-Verbundkonstruktionen kombinieren die Eigenschaften der Werkstoffe Holz und Beton auf vorteilhafte Weise. Im Vergleich zur reinen Holzbau-Lösung weist die Verbundstruktur eine optimierte Tragfähigkeit, ein verbessertes Schwingungsverhalten, einen höheren Schallschutz sowie eine größere thermisch aktivierbare Masse auf. Der Verbund zwischen Holz und Beton wird bisher üblicherweise durch mechanische Verbindungsmittel oder mittels Formschluss erreicht. Dies führt zu einem mehr oder weniger nachgiebigen Verbund. Durch den Einsatz der Klebtechnologie als Verbundmittel wird ein “starrer Verbund” erreicht und durch die Vorfertigung von Verbund-Fertigteilelementen bleiben die Vorteile einer “trockenen Bauweise” erhalten. Die Fragen zur Herstellungstechnologie und zum Kurzzeitverhalten geklebter Holz-Beton-Verbundbauteile wurden am Fachgebiet Bauwerkserhaltung und Holzbau der Universität Kassel bereits in der Vergangenheit untersucht. Für die Anwendung in der Baupraxis fehlten jedoch Kenntnisse des Langzeitverhaltens. Diese Lücke wurde in den vergangenen drei Jahren im Rahmen des von der AiF geförderten Forschungsclusters “BestKleb” geschlossen. Im folgenden Beitrag wird von den Untersuchungen an Bauteilen und der Schlussfolgerung für eine baupraktische Anwendung berichtet.

Longterm-behavior of glued full-scale specimens made from wood and high performance concrete at natural climate conditions
The advantages of the construction materials wood and concrete could be used effectively in wood-concrete-composite constructions. The composite structure shows optimized load carrying capacity, a better vibrational behavior, higher noise protection and a higher thermally activatable mass in comparison to constructions that are entirely made from wood. Mechanical fasteners or form fitting connections are state-of-the-art for connecting timber to concrete. This leads to more or less flexible bond. By using the adhesive technology a “rigid bond” can be achieved and it is possible to combine the advantages of a “dry construction method” with the advantages of the prefabrication. The questions of the production technology and the short-term behavior of glued wood-concrete composite constructions were answered yet at the department of timber structures at the University of Kassel. Knowledge of long-term behavior was missing for an application in construction practice. This was studied in the last three years in detail. The experimental und numerical investigations on full-scale specimens and the conclusions for a practical application are reported in the following article.

Mit Buchenfurnierschichtholz (Buchen-FSH) gibt es für den Ingenieurholzbau seit einem Jahr einen neuen Holzwerkstoff. In Abhängigkeit von der Ausrichtung der Schälfurniere in der geschichteten Struktur sind charakteristische Zugfestigkeiten von bis zu 70 N/mm2 in Haupt- und bis zu 17 N/mm2 in Querrichtung bauaufsichtlich festgelegt. Ein Material mit diesen Festigkeitswerten eröffnet neue konstruktive Möglichkeiten. Der Aufsatz berichtet über gezielte Untersuchungen an Anschlüssen für Fachwerkträger aus Buchen-FSH und Verstärkungen von Fichtenbrettschichtholz mit keilgezinkten Lamellen aus Buchen-FSH. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Fachwerkträgern die überdurchschnittlich hohen Materialfestigkeiten aufgrund der limitierenden Wirkung von Anschlusstragfähigkeiten fallweise nicht voll ausgenutzt werden können. Es bleibt Raum für die Entwicklung von leistungsfähigen FSH-spezifischen Anschlusslösungen. In der Funktion als Verstärkung für Brettschichtholz können Buchen-FSH-Lamellen zu einer signifikanten Steigerung der Biegefestigkeit beitragen. Experimentelle Nachweise hierzu stehen noch aus.

Beech LVL for trusses and reinforced glulam
Beech LVL is an engineered wood product for timber structures; it is available for one year. Depending on the orientation of the veneers in the material, characteristic tensile strengths of up to 70 N/mm2 in main and 17 N/mm2 in transversal direction are defined in the corresponding technical approval. A material having such strength properties opens new structural possibilities. The paper reports purposive investigations on joints for truss girders made of beech LVL and on glulam reinforcements made of finger jointed beech LVL laminations. Regarding truss girders, the results demonstrate that the high material strengths cannot always be used due to the limiting effect of the joint capacities. Hence, opportunities remain for the development of efficient LVL specific joint solutions. Beech LVL laminations as glulam reinforcement may contribute to a significant strength increase. However, corresponding experimental verifications are still pending.

Ein Drittel aller Brände in Gebäuden lässt sich auf sog. Elektrobrände zurückführen. Eine, spätestens seit Einführung der DIN VDE 0100-420 im Jahr 2016 und der allgemeinen Forderung zur Verwendung von Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (AFDDs) in Holzgebäuden, diskutierte Frage ist, ob die brennbare Konstruktion ein erhöhtes Risiko bei Elektrobränden darstellt und folglich Holzgebäude spezieller geschützt werden müssen. Im Rahmen der nachfolgend beschriebenen Untersuchung wurde diese Fragestellung für moderne mehrgeschossige Gebäude aus Holz untersucht. Brennbare Dämmstoffe waren nicht Teil des Untersuchungsumfangs. Im Rahmen der Untersuchung konnte nachgewiesen werden, dass das Risiko eines Auftretens von Elektrobränden innerhalb der Konstruktion verhältnismäßig gering ist und die vorhandenen Schutzeinrichtungen eines Hausanschlusses einen Teil möglicher Defekte bereits abdecken. Als maßgebendes Einwirkungsszenario wurde ein Lichtbogen ermittelt. Bei allen durchgeführten Versuchen trat ein Selbstverlöschen auf. Eine Notwendigkeit von AFDDs in Standardgebäuden ließ sich nach Auswertung der Versuche nicht erkennen.

Fire hazard due to electrical installations in modern multi-storey timber buildings
Currently one third of all fires are due to electrical fires. An relevant question that has been raised, at the latest since the introduction of DIN VDE 0100-420 in 2016 and the general demand for arc fault detection devices (AFDDs) in timber buildings, is whether the combustible construction represents an increased fire hazard in the case of electrical fires and whether timber buildings therefore require more special protection. Within the scope of the study presented in this article that question was investigated for modern multi-storey timber buildings. Combustible insulation materials were not part of the scope of the investigation. In the course of the investigation it could be proven that the risk of an occurrence of electrical fires within the construction is low and that the existing protective devices of a building installation already cover a part of possible defects. An electric arc was determined as the decisive impact scenario. In all tests carried out, self-extinguishing occurred. After evaluation of the tests, it was not possible to identify a need for AFDDs in standard buildings.

Aufbauend auf den grundlegenden Forderungen der Bauordnung lassen sich aktuell in Deutschland verschiedene Erläuterungen zur Konkretisierungen des Schutzziels “Begrenzung der Brandausbreitung über die Fassade” finden. Eine allgemeingültige Festlegung gibt es bisher nicht. Diese Festlegung wäre jedoch, insbesondere für die Betrachtung von neuen Fassaden und Außenwandbekleidungen, eine wichtige Basis. Die nachfolgende Studie beschreibt die aktuell in Deutschland zur Verfügung stehenden Grundlagen zur Bewertung “brandschutztechnisch sicherer” Fassaden. Diese sind Prüfverfahren für Fassadenbrandversuche, Hintergründe für die Prüfverfahren, Vorgaben aus bauordnungsrechtlichen Richtlinien und Auslegungen der Bauaufsicht. Weiter werden die Vorgaben der europäischen Nachbarländer, die bereits ein konkretes Schutzziel definiert haben, dargestellt. Als Ergebnis stellt die Studie einen Vorschlag für Beurteilungskriterien für “brandschutztechnisch sichere” Fassaden vor.

Analysis of the acceptable fire spread at the façade
In addition to the fundamental requirements of the German Building Code, there are several mostly contradictory concretizations of the fire safety objective “limitation of fire spread at the facade”. There is currently no universal definition. However, this definition would be an important basis, in particular for the consideration of facades and exterior wall cladding made of combustible building materials. The following article describes the principles to evaluate fire-safe facades currently available in Germany. These comprises, facade fire-test methods, backgrounds about the test methods, specifications from building regulations guidelines and interpretations of the building authorities. Furthermore, the specifications of neighboring European countries, which already have defined a specific fire safety objective for facades, are presented. As a result, the article presents a proposal for assessment criteria for fire-safe facades.

Der Neubau der Jugendherberge Bayreuth ist ein Vorzeigeprojekt der Modernisierungs- und Erneuerungsstrategie des Deutschen Jugendherbergswerks. Er ist Bestandteil eines Gesamtkonzepts zur Entwicklung von architektonisch und sozial zeitgemäßen Jugendgästehäusern, das in Form von prototypischen Bauwerken umgesetzt werden und Ausgangspunkt für eine neue Generation von Jugendherbergsgebäuden sein soll. Ziel des Konzepts ist eine funktional und gestalterisch anspruchsvolle Neuinterpretation der Bauaufgabe Jugendherberge. Insbesondere gehören zu dieser Strategie innovative räumliche Konfigurationen, Nachhaltigkeit in funktionaler, baulicher und energetischer Hinsicht sowie die Verbindung von kulturellen und sportlichen Angeboten. Das Tragwerk des Gebäudes ist im Sinne dieser übergeordneten Planungsziele in einer Hybridbauweise aus Holz und Stahlbeton gebaut. In tragwerksplanerischer Hinsicht bemerkenswert sind insbesondere eine geometrisch komplexe, doppelt gekrümmte Dachkonstruktion in Holzbauweise und der Einsatz von parametrischen Planungswerkzeugen.

Youth hostel Bayreuth: conceptually innovative and structurally hybrid
The new youth hostel building is a showcase of the modernisation and renewal strategy of the German youth hostel association. It is part of a master plan to develop youth hostels that are architecturally and socially contemporary. These new prototypic buildings are to be the starting point for a new generation of youth hostels. This concept aims for a demanding reinterpretation of the design of youth hostels with respect to function and architecture. Key parts of this strategy are innovative spatial configurations as well as functional, constructional, and energetical sustainability. It also seeks to combine cultural and sports activities. Following the premises outlined above, the structure of this building was conceived as a hybrid structure made from timber and reinforced concrete. Especially notable in regard to the structural design is the geometrically complex double-curved timber roof structure, and the use of parametric design tools.

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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