Der Beitrag befasst sich mit der Entwicklung einer Systemlösung für den Ersatz alter nichttragender Außenwände bei Nichtwohngebäuden aus den 1960er und 1970er Jahren. Die Hauptidee war, ein vorgefertigtes Produkt in moderner Holzbauweise zu entwickeln, um eine Alternative zu üblichen Metallbausystemen anzubieten. Es wurde bestätigt, dass ohne detaillierte bauphysikalische Analysen und Messungen eine erfolgreiche Entwicklung kaum möglich ist. Dieser Beitrag befasst sich mit Wärmeschutz und Umweltperformance. Ergebnisse des langfristigen Monitorings und weitere wichtige bauphysikalische Aspekte (Feuchteschutz, Bauakustik, Brandschutz) werden zu einem späteren Zeitpunkt behandelt.

Wood based curtain wall as a complex task in building physics.
The article deals with the development of a systemic solution for replacement of old curtain walls at nonresidential buildings from the sixties and seventies of the 20th century. The main idea was to develop a prefabricated system using modern wood products as an alternative to usual metallic constructions. It is demonstrated that without a complex analysis in building physics and measurements no successful development would be possible. This article is focused on thermal performance and environment oriented assessments, including embodied energy. Results of long-time monitoring and other important topics, like moisture, noise protection and fire safety, will be subject of a following article.

Der für seine bahnbrechenden Erfindungen im Flugzeug- und Anlagenbau bekannte Ingenieur HUGO JUNKERS (1859-1935) entwickelte in den 1920er-Jahren innovative Hallenkonstruktionen aus modularen Stahlblechlamellen, die weltweit vermarktet und gebaut wurden. Sie stehen in engem Kontext zur ebenfalls patentierten Holzbauweise FRIEDRICH ZOLLINGERS (1880-1945). Die Bauweise gilt als Meilenstein in der Entwicklung des modularen Leichtbaus und bedeutendes Zeugnis der Moderne. Bedauerlicherweise sind nur noch wenige dieser Bauwerke erhalten.
Auf dem Gelände des ehemaligen Militärflugplatzes Oberschleißheim stehen derzeit noch zwei dreischiffige, tonnenförmige Hallen von 1934. Die Hallen stehen unter Denkmalschutz, zeigen jedoch einen bedenklichen baulichen Zustand. Sie gaben den Anlass für ein Forschungsprojekt, das von 2014-2016 am Lehrstuhl für Tragwerksplanung der Technischen Universität München unter Förderung der Meitinger Stiftung bearbeitet wurde.
Die wesentlichen Ergebnisse der Untersuchungen werden im Rahmen des Artikels zusammengefasst: Exemplarisch wurde ein Hallenschiff in Oberschleißheim mit einem 3-D-Laserscan vermessen und die Punktwolke in ein statisches Rechenmodell überführt. Parametrische Analysen brachten neue Erkenntnisse zur Geometrie und Fügung des Konstruktionsprinzips. Studien zum Tragverhalten zeigen verschiedene Schwachpunkte der Struktur auf, die für eine Instandsetzung unbedingt berücksichtigt werden müssen.

Modular steel lamella structures by Hugo Junkers - scientific bases for an appropriate repair
The German engineer HUGO JUNKERS (1859-1935) is well-known mostly for his innovations in plant engineering and aircraft design. In the mid-1920s, he developed an innovative roof construction that was comprised of modular steel lamellas, and is regarded a milestone in the development of lightweight structures. The technical construction principle is closely related to ZOLLINGER's (1880-1945) timber lamella roof design. Unfortunately, most of the buildings do not exist anymore or are in bad condition.
Two three-section, barrel-vaulted hangars from 1934 still exist on the site of the former military airfield in Oberschleißheim. They are classed as listed buildings but their structural condition is very alarming. They gave the occasion of a research project, promoted by the Meitinger Foundation, which has been edited from 2014-2016 at the Chair of Structural Design at the Technical University of Munich.
This article summarizes the main results of the investigations: The point cloud of a 3-D-laser-scanning was converted into a static calculation model. Parametric analyzes brought new insights into the geometry and fitting of the construction. Studies on the load bearing behavior show a number of weaknesses of the structure, which necessarily have to be considered in a maintenance.

Im 1. Teil der Veröffentlichung wird ein Verfahren zur theoretischen Ermittlung der nichtlinearen Momenten-Rotations-Beziehungen von Rahmenknoten angegeben. Dieses Verfahren wurde aufgrund von umfangreichen Versuchen am Institut für Stahlbau und Holzbau der Universität Innsbruck entwickelt. Es werden sowohl geschweißte als auch geschraubte Rahmenknoten behandelt. Im 2. Teil der Veröffentlichung wird gezeigt, wie der Einfluß der nichtlinearen Rahmenknotennachgiebigkeit bei der Berechnung unverschieblicher und verschieblicher Rahmen zweckmäßig berücksichtigt wird. Auch wird die schwach ausgeprägte Normalkraftinteraktion behandelt.

Im ersten Teil der Veröffentlichung wurde ein Verfahren zur theoretischen Ermittlung der nichtlinearen Momenten-Rotations-Beziehungen von Rahmenknoten angegeben. Dieses Verfahren wurde aufgrund von umfangreichen Versuchen am Institut für Stahlbau und Holzbau der Universität Innsbruck entwickelt. Es werden sowohl geschweißte als auch geschraubte Rahmenknoten behandelt. Im vorliegenden Teil der Veröffentlichung wird gezeigt, wie der Einfluß der nichtlinearen Rahmenknotennachgiebigkeit bei der Berechnung unverschieblicher und verschieblicher Rahmen zweckmäßig berücksichtigt wird. Weiterhin wird die schwach ausgeprägte Normalkraftinteraktion behandelt.

Es wird ein Modell zur Ermittlung der nichtlinearen Momenten-Rotationsbeziehungen von Verbundknoten beschrieben. Dieses Modell wurde aufgrund von Versuchen am Institut für Stahlbau und Holzbau der Universität Innsbruck entwickelt. Der Einfluß der nichtlinearen Verbundknoten-Nachgiebigkeit kann damit bei der Berechnung unverschieblicher und verschieblicher Verbundrahmentragwerke berücksichtigt werden.

Die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs Holz sind durch eine hohe Tragfähigkeit in Faserrichtung und eine deutlich geringere Querzug- und Schubtragfähigkeit gekennzeichnet. Das Aufkleben von Furniersperrhölzern, das Einleimen von Verstärkungselementen, das Aufkleben von hochfesten Fasern und die Verwendung von selbstschneidenden Holzschrauben dienen der Verstärkung schräg zur Holzfaserrichtung. Im vorliegenden Beitrag wird die Verstärkung von vertikalem Brettschichtholz mittels eingeklebter, flächiger Glasfaserelemente beschrieben.

Im Zuge der Errichtung eines Ersatzneubaus des Luisenturms auf dem Atzelberg bei Kelkheim-Eppenhain im Taunus löst eine Stahlkonstruktion den bisherigen Aussichtsturm in Holzbauweise ab. Das 27 m hohe Bauwerk zeichnet sich durch schlanke Tragelemente aus geradlinigen und gekrümmten Stahlrohren aus, die in Off-Knot-Bauweise hergestellt und gefügt sind, wobei sich die Stoßstellen außerhalb der Stabwerksknoten befinden und so die komplett geschweißten Knoten frei bleiben von zusätzlichen Laschen, Stoßdeckungen und Verschraubungen. Die Rohrfügungen bestehen aus vierteiligen, passgeformten Laschen aus Rundrohrausschnitten, die im Inneren angeschraubt werden und nur an der Stoßfuge und den außenliegenden Schraubenköpfen erkennbar sind. Die neuartige Konstruktionsweise unterstreicht die Filigranität des Tragwerks und setzt einen eleganten Akzent in die umgebende gebirgige Taunuslandschaft.

The Luisenturm on the Atzelberg
In the context of the construction of a replacement for the Luisenturm tower on the Atzelberg near Kelkheim-Eppenhain in the Taunus region, a steel structure is replacing the previous wooden observation tower. The 27 m high structure is characterized by slender load-bearing elements made of curved steel tubes, which are manufactured and joined using the off-knot construction method, whereby the joints are located outside the beam intersections, leaving the fully welded knots free of additional plates, joint parts and bolted connections. The pipe joints consist of four-part, fit-formed plates made from round pipe sections, which are screwed on internally and can only be seen by looking at the butt joint and the screw heads on the outside. The novel construction method emphasizes the filigree of the supporting structure and sets an elegant accent in the surrounding mountainous landscape of the Taunus.

Selbstbohrende Vollgewindeschrauben, die ohne Vorbohrung eingeschraubt werden können, haben sich neben ihrer Funktion als Befestigungsmittel im Holzbau auch als leistungsfähige Bauteilverstärkungen und als stabförmige Fügungselemente erwiesen. Für diesen Einsatz sind große Einbaulängen leff > 20 d und sehr große Längen l > 0,6 m erforderlich, die hinsichtlich eines richtungsgenauen Einbaus Probleme verursachen. Bedingt durch die Inhomogenität des natürlichen Baustoffs Holz tritt schon beim Einschrauben von mittleren Schraubenlängen das sogenannte ‘Verlaufen’ der Schrauben, d. h. die Richtungsabweichung der Schraubenspitze von der vorgehaltenen Einschraublage, ein und nimmt mit zunehmender Einschraublänge sogar überproportional zu. Während kurze Einschraublängen im Abbund problemlos mechanisch vorgebohrt werden können, ist bei größeren Einschraublängen eine exakt geradlinige Vorbohrung zur Richtungsführung der Schrauben potenziell nur durch Laserstrahlbohren zu erwarten. Der Energie- und Wärmeeintrag durch die Laserstrahlung führt zu einer thermischen Umwandlung des die Bohrung umgebenden Holzes, die eine Beeinflussung der Tragfähigkeit von darin eingeschraubten Vollgewindeschrauben mit sich bringen kann. An der RWTH Aachen wurden vom Lehrstuhl Tragkonstruktionen (trako) in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Lasertechnik (LLT) Versuche zum Bohren von Brettschichtholz mittels Laserstrahlung sowie zum Trag- und Verbundverhalten von selbstbohrenden Vollgewindeschrauben in auf diese Weise erstellten Bohrungen für kurze Bohr- und Einbindelängen (l = 6 d) durchgeführt. Die Ergebnisse unterstreichen das Entwicklungspotenzial dieses innovativen Holzbearbeitungsverfahrens für die Holzbautechnik.

Laser-drilled guide holes for self-tapping screws - Installation and load bearing behaviour
Self-tapping continuously threaded screws can be installed without predrilling and have - besides their use as fasteners - proven suitable as high-performance reinforcements of structural members and joints in timber construction. For this type of application big installation depths (leff > 20 d) and screw lengths (l > 0.6 m) are required which cause problems regarding precisely positioned installation. Due to the inhomogeneity of wood as a natural material, even at medium size lengths the screws tend to 'stray' i. e. a deviation of the screw tip from the designated axis occurs which is increasing disproportionately with growing screw lengths. While for shorter screws mechanically drilled holes are commonly used as guidance, for longer screws potentially only laser-drilled holes can ensure a straight direction of the screw axis. The high energy and heat input of the laser beam results in a thermal modification of the wood around the drill hole, thus presumably influencing the load bearing and bond behaviour of screws that are screwed into such holes. The Chair of Structures and Structural Design and the Chair of Laser Technology of RWTH Aachen University carried out a series of tests to examine the use of laser radiation to drill holes in glued laminated timber and to evaluate the load bearing behaviour of self-tapping screws installed in these holes focussing on short drill-/bond lengths (l = 6 d).The results point out the potential of the development of this innovative wood processing method for the field of timber construction.

Vollgewindeschrauben werden im Ingenieurholzbau heute vermehrt als Verstärkungs- und Verbindungselemente eingesetzt. Dabei kommen auch besonders lange Schrauben (l > 300 mm) zum Einsatz, die wie Rippenstähle im Stahlbetonbau als Bewehrung wirken. Infolge der Anisotropie des Holzes ist der Lasteintrag bzw. Lastaustrag der Schrauben stark abhängig vom Winkel, den sie mit der Faserrichtung des Holzes einschließen, und dabei sehr unterschiedlich. Entsprechende Dehnungsverteilungen konnten mit den bisherigen Mitteln, mit Dehnmessstreifen, wenn überhaupt, dann nur lokal nachgewiesen werden. Erst mit dem Einsatz fotogrammetrischer Methoden wie der Digital Image Correlation (DIC) ist es möglich, das Dehnungs- und Deformationsverhalten von Brettschichtholz unter Belastung mittels Schrauben zusammenhängend über die Oberfläche eines beanspruchten Tragelements sichtbar zu machen. Diese Veröffentlichung zeigt erste Ergebnisse von Deformationsuntersuchungen auf Basis von DIC. Sie bestätigten einige bisher antizipierte, aber nicht belegbare Tragverhaltensphänomene, wie etwa die Abhängigkeit des Lasteintrags in die Holzmatrix vom Winkel zwischen Schraube und Faserverlauf. Es zeigte sich aber auch, dass die Inhomogenität des natürlich gewachsenen Werkstoffs Holz zu Unregelmäßigkeiten führt, die entsprechende “Unschärfen” bezüglich der Modellierung des Material- und des Verbundverhaltens mit sich bringen. Dennoch wurden allgemeine Bemessungsansätze für Schrauben formuliert, die auf die individuelle lokale Beschaffenheit der Holzmatrix - bestimmbar mittels DIC - abgestimmt werden können.

Deformation- and load-bearing behaviour of glue-laminated-timber under load entry by fully-threaded-screws
For some time past fully-threaded-screws are not anymore used for fixing but also as reinforcement and exclusive connecting elements of structural timber parts. In this context particularly long screws (l > 300 mm) compared to conventional applications are deployed. They work similar to steel reinforcement in concrete carrying tensile and compression forces and bind structural elements together. Timber and screws together may be described as a composite material like concrete, however with an anisotropic matrix with different strength and stiffness in the different dimensions of the material-matrix. Depending on the position of a screw and their inclination to grain different load-bearing effects arise which were hard to verify until now. Investigations of bond behaviour of fully-threaded-screws brought in timber carried out by the Chair of Structures and Structural Design and the Institute of Material Sciences (ibac) of Aachen University with the help of Digital Image Correlation (DIC) allowed the visualization of strain and deformation distribution on the surfaces of structural timber elements. In difference to strain-measuring-gauges which give just spotty information the DIC-method gives a coherent view on the strain and deformation distribution of individual timber specimens and that way a visualization of the actual and local loadbearing behaviour of screw-reinforced-timber.

Selbstbohrende Vollgewindeschrauben ermöglichen wirkungsvolle Verstärkungen und Versteifungen sowie leistungsfähige Fügungen von Holzbauteilen. Dabei werden gezielt die hohe axiale Zugfestigkeit und Dehnsteifigkeit sowie der kontinuierliche Verbund der Schrauben genutzt, um ähnlich einer Bewehrung im Stahlbetonbau die schwachen Tragrichtungen des Holzes senkrecht und schräg zur Faserrichtung zu ertüchtigen. Die Bemessung der verschiedenen Schraubenkonfigurationen kann mit Hilfe der aus dem Stahlbetonbau bekannten Stabwerkmodelle erfolgen, die den inneren Kraftfluss im Bauteil bzw. im Anschluss nachbilden und eine einfache Dimensionierung der Schrauben ermöglichen.
In mehreren Versuchsreihen mit Bauteilverstärkungen und -fügungen im Jahr 2007 an der RWTH Aachen konnte die erfolgreiche Anwendung dieses Konstruktionsprinzips gezeigt werden. Darauf aufbauend wurden in einem Fortsetzungsprojekt im Jahr 2008 veränderte und verfeinerte Schraubenkonfigurationen konstruiert und auf ihr Festigkeitsverhalten hin untersucht. Versuche an stahllamellenverstärkten Brettschichtholz-Trägern und biegesteifen Rahmenecken unter positiver und negativer Momentenbelastung zeigten eine hohe Leistungsfähigkeit, die das Potential der Methode nachdrücklich untermauert.

Selbstbohrende Vollgewindeschrauben (VGS) sind moderne Verbindungsmittel des Holzbaus, die aufgrund ihrer hohen Festigkeit und ihrer günstigen Verbundeigenschaften zunehmend als Verstärkungselemente oder als Verbindungsmittel für Fügungen von Holzbauteilen zum Einsatz kommen. Um die konstruktiven Vorzüge, die vergleichbar mit den Eigenschaften einer Bewehrung im Stahlbetonbau sind, systematisch zu nutzen, wurden Bauteile aus Brettschichtholz mit Schrauben verstärkt, deren Konfiguration u.a. mit Hilfe von Fachwerkmodellen auf den inneren Kräfteverlauf abgestimmt waren.
Im Rahmen von Sondierungsversuchen an Serien gleich bewehrter Bauteile wurden die Veränderungen und Verbesserungen des Tragverhaltens der auf diese Weise verstärkten Bauteile untersucht.

Die Dach- und Fassadenkonstruktion des Nietzsche-Dokumentationszentrum (NDZ) in Naumburg/Saale ist eine unkonventionelle Anwendung des neuartigen Werkstoffes Brettsperrholz in der Form, dass sämtliche Fassaden- und Dachtragwerksteile als fugenlos zusammenhängende und abgewinkelte Rahmenschenkel aus dem Plattenwerkstoff ausgeschnitten wurden. Die Rahmenteile sind im Bereich des geschlossenen Daches im Grundriss versetzt zueinander angeordnet und über die Dachplatte aus Brettsperrholz, die als elastisches Verbindungselement fungiert, miteinander verbunden. Auf diese Weise entsteht eine außergewöhnliche Konstruktion, die Sehgewohnheiten widerspricht und eine Architektur prägt, die in dieser Weise Bezug auf den Philosophen und seinen kritisch hinterfragenden Geist nimmt.

Designed for Nietzsche  -  A Roof- and Facade-Structure Cut Out from Cross-Laminated Timber-Plates.
The structure of the roof and the facade of the Nietzsche-Documentation-Centre in Naumburg/Saale, a small town in the heart of Germany where the philosopher Friedrich Nietzsche spent a major part of his life, is an unconventional application of cross-laminated-timber-plates. It consists of frame elements cut out from the wooden plate-material similar to puzzle-parts sawed out from plywood with a jigsaw. All parts were produced that way and put together with a roofing plate also made from cross-laminated-timber, which works as an elastic longitudinal hinge-element. The structure is a rather unconventional one and refers to the critical and non conformal ideas of the well-known philosopher Friedrich Nietzsche.

Es wird eine Methode vorgestellt, mit der zusammengesetzte Holz-Stahlträger berechnet und bemessen werden können. Die Methode bietet die Möglichkeit, alle Parameter des Systems genau festzulegen, das System unter den genauen Randbedingungen bezüglich der Lastenleitung und der Auflagerbedingungen zu beschreiben und liefert dem Konstrukteur die Schnittgrößen und Verformungen für die Bemessung des Holzbalkens, des Stahlträgers und aller Verbindungselemente. Die Verbindungselemente zwischen Holz- und Stahlträger werden bei der vorgestellten Methode mit ihrem Verschiebemodul einbezogen und lassen sich in ihrer Abmessung und Anordnung gemäß den statischen Erfordernissen sowie nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten festlegen. Die Methode zeichnet sich sowohl durch ihre hohe Genauigkeit als auch durch ihre große Flexibilität und Einfachheit aus. Es besteht die Möglichkeit, alle einzelnen Parameter des Systems genau festzulegen und zu verändern, wie es bei bisher bekannten Methoden nicht möglich ist.

Die Normen zur visuellen Sortierung von Konstruktionsholz sind in ihrer Anwendung umstritten, hinsichtlich der Reproduzierbarkeit ihrer Ergebnisse fragwürdig und wirtschaftlich unbefriedigend. Als eine Alternative zur visuellen Sortierung bietet sich die Ultraschall-Laufzeitmessung an. Die Anwendung diese Verfahrens bei der Klassifizierung von Konstruktionsholz im Einschnitt als auch bei der Überprüfung des Tragwerkzustandes in Sanierungsvorhaben soll untersucht und im Hinblick auf die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit bewertet werden.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Der Aufsatz behandelt typisierte Stabtragwerke aus Holz, die in der DDR ab 1955 entwickelt wurden. Als Anwendungsgebiete galten überwiegend landwirtschaftliche Nutzbauten, aber auch Lagerhallen und Dächer von Schulen und anderen Gesellschaftsbauten. Nach Kenntnis der Autoren handelt es sich um den ersten Versuch, derartige typisierten DDR-Tragkonstruktionen vergleichend darzustellen. Dieser Aufsatz schließt sich thematisch dem Aufsatz im Heft 8/2011 der BAUTECHNIK über typisierte stählerne Stabtragwerke in der DDR an.

Typified wooden frame structures in the GDR from 1955 until 1990.
This article outlines typified wooden frame structures, which were developed in the former GDR from 1955 until 1990 primarily for farming facilities, but also for storage buildings and roofs of social buildings. From the level of the author’s awareness this is the first publication discussing typified structures of the GDR in a comparative way. This article completes the article published in the issue No. 8/2011 of BAUTECHNIK about typified steel frame structures in the GDR.

Kleben von tragenden Bauteilen ist im Holzbau auf wenige Anwendungsgebiete beschränkt. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Brettschichtholz oder zur Ertüchtigung bestehender Strukturen eingesetzt. Um Kleben als Alternative zu stiftförmigen mechanischen Verbindungsmitteln einzusetzen, muss die Bemessung geklebter Anschlüsse ermöglicht werden. Holzspezifische Faktoren wie Anisotropie, Streuung der mechanischen Eigenschaften und sprödes Versagen erschweren eine genaue Vorhersage. Aufgrund der auftretenden Spannungsspitzen ist ein deterministischer Spannungsnachweis nicht geeignet. Eine Alternative zur Bestimmung der Tragfähigkeit geklebter Anschlüsse bietet die in diesem Beitrag vorgestellte probabilis tische Methode, die es erlaubt, die Spannungsverteilungen in geklebten Verbindungen mit ihren Spannungsspitzen und die Streuungen der Festigkeitswerte des Werkstoffes zu erfassen. Im Rahmen der vorgestellten Arbeit wurden geklebte Doppel-Laschenanschlüsse sowohl experimentell als auch numerisch betrachtet, wobei der Einfluss der überlappungslänge, der Klebschichtdicke und des Klebstoff-E-Moduls betrachtet wurde. Im Anschluss wurde ein probabilistisches Bemessungsverfahren angewendet und eine gute übereinstimmung zwischen experimentellen und theoretischen Traglasten erreicht. Das Verfahren kann unmittelbar für die Bemessung geklebter Anschlüsse angewandt werden.

Probabilistic design of adhesively bonded timber joints.
The use of adhesive bonding in structural timber engineering is limited to the production of laminated wood and the toughening of existing structures. To use adhesives as an alternative to mechanical fasteners, an accurate and reliable design method has to be developed. Characteristic material properties of wood such as anisotropy, large scattering of mechanical values and brittle failure complicate the capacity prediction of bonded joints. A deterministic approach is not able to deal with the stress peaks inside the joints. With the probabilistic concept, an alter native solution is presented, which allows for a strength prediction under consideration of the complex stress distributions and the stress peaks in the joint, as well as the scatterings of the mechanical properties of the material. Adhesively bonded double lap joints were investigated both experimentally and numerically under consideration of various parameters such as overlap length, adhesive layer thickness and type of adhesive. The probabilistic design method was applied and good agreement between experimental and theoretical failure loads was obtained. The proposed method has immediate actionable application for the dimensioning of adhesively bonded timber joints.

Es wird das Problem der Druckstäbe mit Imperfektion und einachsiger Biegung im Holzbau mit Näherungen nach der Theorie 2. Ordnung vorgestellt. Es wird eine Alternative zum omega-Verfahren nach DIN 1052 vorgestellt. Die Herleitung der Nachweisformel wurde so vorgenommen, daß sie für die in der Praxis tätigen Ingenieure unter vertretbarem anwendbar ist.

Es wird über die Herstellung von gekrümmten Brettschichtträgern und über die dadurch bedingten Eigenspannungen berichtet. Es wird ein einfaches Näherungsverfahren zur Bestimmung der Eigenspannungen vorgeschlagen und mit einem Beispiel erläutert.

Abhängig von der Gebäudeklasse und der Funktion der Bauteile müssen die Anforderungen der gültigen Landesbauordnungen hinsichtlich des Feuerwiderstands nachgewiesen werden. Mit der bauordnungsrechtlichen Legitimation, mehrgeschossige Gebäude bis zur Hochhausgrenze auch in Holzbauweise zu errichten, stellt sich zusehends die Herausforderung, adäquate Nachweise zum baurechtlich geforderten Feuerwiderstand bereitzustellen. Neben flächigen Bauteilen ist hierbei ebenso der Einfluss von Elementfugen, Bauteilfugen sowie Durchdringungen haustechnischer Installationen durch Bauteile mit Anforderungen an den Feuerwiderstand zu bewerten. Im Hinblick auf Holzkonstruktionen liegen hierfür gegenwärtig nur begrenzte Möglichkeiten zum Nachweis entsprechender Anforderungen vor.
Die nachfolgende Abhandlung beschreibt bestehende sowie neue Nachweismethoden für den Feuerwiderstand von Holzmassiv- und Holztafelbaukonstruktionen bis zu einem Feuerwiderstand von 90 min. Hierbei wird besonders auf die Anwendung biogener Baustoffe und deren Beitrag zum Feuerwiderstand eingegangen. Ergänzend hierzu wird der aktuelle Stand zur Ausführung brandschutztechnisch sicherer Anschlüsse und Elementfugen, die analog zum flächigen Bauteil eine Ausbreitung von Feuer und Rauch behindern müssen, aufgezeigt. Des Weiteren werden relevante Konstruktionsgrundsätze für den Umgang mit haustechnischen Durchdringungen durch Holzbauteile zusammengestellt. Anhand des Bauteil- und Konstruktionskatalogs dataholz.eu wird die praxisbezogene Umsetzung und Verwendbarkeit dieser Erkenntnisse dargestellt.

Holistic fire resistance for timber constructions
Depending on the building class and the function of the structural components, it is necessary to verify the requirements regarding to the fire resistance. With the legitimation under building law to construct multi-storey buildings up to high-rise buildings also as timber constructions with combustible materials, the challenge of ensuring adequate proof of the fire resistance is increasing. In addition to the verification of the usability of the building component itself, the influence of element joints, component joints and penetrations of building services installations through components with fire resistance requirements have to be checked. With regard to timber construction, there are currently only limited possibilities for proving corresponding requirements.
The following paper describes existing and new methods to determine the fire resistance for massive timber constructions and timber frame assemblies until 90 min fire resistance. In particular, the use of bio-based insulation materials and their contribution to fire resistance will be discussed. In addition, the current state of the art of safe connections and element joints, which must prevent the spread of fire and smoke in the same way as the components, will be presented. Furthermore, relevant design principles for the handling of technical penetrations through wooden building components are collected based on current research results as well as existing approval documents. The online catalogue dataholz.eu is used to illustrate the practical use of these findings.

In Teil 1 dieser Aufsatzserie zum Forschungsvorhaben “Mehr als nur Dämmung - Zusatznutzen von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen (nawaRo-Dämmstoffe)” wurden die experimentellen Untersuchungen zum Auslösen, Verlauf und Löschverhalten von Schwelprozessen in nawaRo-Dämmstoffen, der Wirkung von Flammschutzmitteln und denen im Zersetzungsprozess freigesetzten Emissionen dargestellt. Im vorliegenden Beitrag werden die Untersuchungen zur bautechnischen Verwendung von nawaRo-Dämmstoffen, anstelle einer nichtbrennbaren Dämmung, im Gefach von Holztafelbauweisen dargestellt. Zunächst werden die Ergebnisse eines Großbrandversuchs zum Naturbrandverhalten von Holztafelbauteilen mit nawaRo-Dämmstoffen präsentiert. Anschließend wird die Entwicklung analytischer und numerischer Modelle für den Nachweis der raumabschließenden Funktion veranschaulicht. Den Abschluss des Beitrags bildet ein Ausblick auf das Forschungsprojekt “PyroProBiD”, in welchem erweiterte Transport- und Reaktionsmodelle entwickelt werden.

Fire performance of insulating materials made from renewable resources - Part 2: Investigations on the use as compartment filling in timber panel constructions
In the previous article on the research project “more than just insulation - additional benefits of insulating materials made from renewable resources”, the experimental investigations on the initiation, process and extinguishing behavior of smoldering processes, the effect of flame retardants and the emissions released in the combustion process were presented. In this paper, the investigations on the structural use of renewable insulation materials, instead of the previously required non-combustible insulation, is presented in the context of wood panel construction. First, the final large-scale fire test on the natural fire behavior of wood panel building components with renewable insulation materials is presented. Then, the development of analytical and numerical models for the separating function is illustrated. The paper concludes with an outlook on the research project “PyroProBiD”, in which advanced transport and reaction models are being developed.

Der Aufsatz zeigt die historische Entwicklung der Holzkonstruktionen exemplarisch am Beispiel des Holzbrückenbaus von den ersten Brücken der Römer bis zu modernen Konstruktionen in heutiger Zeit.

Im Forschungsvorhaben “Mehr als nur Dämmung - Zusatznutzen von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen” wurde in mehreren Teilprojekten der Feuchte-, Wärme-, Schall- und Brandschutz sowie die Nachhaltigkeit und Emissionswirkung von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen (nawaRo-Dämmstoffe) untersucht. Das übergeordnete, primäre Ziel des Forschungsverbundes war es, die Anwendbarkeit von nawaRo-Dämmstoffen signifikant zu erhöhen und Anwendungshemmnisse auszuräumen. Im Arbeitsbereich Brandschutz und Glimmverhalten wurde das Schwelen, Glimmen und Brennen der nawaRo-Dämmstoffe analysiert und Anwendungsgrenzen im Rahmen des mehrgeschossigen Bauens definiert. Der vorliegende Aufsatz behandelt die experimentellen Untersuchungen zum Auslösen, Verlauf und Löschverhalten von Schwelprozessen in nawaRo-Dämmstoffen, der Wirkung von Flammschutzmitteln und denen im Zersetzungsprozess freigesetzten Emissionen. In einem folgenden Aufsatz wird die bautechnische Verwendung von nawaRo-Dämmstoffen, anstelle der bisher geforderten nichtbrennbaren Dämmung, im Gefach von Holztafelbauweisen dargestellt.

Fire performance of insulating materials made from renewable resources - Part 1: Experimental investigations of smouldering processes and emissions
In the research project “more than just insulation - additional benefits of insulating materials made from renewable resources”, several sub-projects investigated the moisture protection, thermal protection, noise insulation and fire protection as well as the sustainability and emission effect of insulating materials made from renewable resources. The primary goal of the research network was to significantly increase the applicability of renewable insulating materials and to eliminate obstacles to their use. In the field of fire protection behavior, the smoldering and burning of renewable insulation materials was analyzed and application limits defined in the context of multi-storey buildings. The presented article deals with the experimental investigations on initiation, process and extinguishing behavior of smoldering, the effect of flame retardants and the emissions released in the combustion process. In the following article, the structural use of renewable insulation materials, instead of the previously required non-combustible insulation, is presented in the context of wood panel construction.

Die Vorteile des Mauerns mit Planelementen werden immer stärker erkannt und in der Praxis angewendet. Neben den größeren Formaten und der Anwendung des Dünnbettmörtels bringt die Vorbereitung von der Planung bis zum Versetzen weitere Rationalisierungspotentiale mit sich. Mit den Vorteilen der Bauweise lassen sich erhebliche, wirtschaftliche Effekte erzielen, sofern die Randbedingungen bereits bei der Planung Berücksichtigung finden.
Der Beitrag stellt die Bauweise vor, erläutert die Vorteile und zeigt Voraussetzungen und Grenzen der Anwendung auf. Beim Einsatz hochfester Baustoffe wird die Anwendung des genaueren Berechnungsverfahrens nach DIN 1053-1 notwendig. Berechnungsbeispiele zeigen die einfache Anwendung desselben auf.

Bei der Konstruktion von Hallen und Fussgängerbrücken aus Holz werden häufig Brettschichtholzträger zur Überbrückung grösserer Spannweiten eingesetzt. Diese Träger werden meist am Obergurt durch liegende horizontale Verbände für Windlast und Stabilität ausgesteift. Die Füllstäbe dieser Verbände werden in der Regel in Höhe der Oberkante der Brettschichtträger angeordnet, wobei diese selbst als Verbandsgurtstab wirken. Infolge des unsymmetrischen Anschlusses der Füllstäbe ergibt sich eine grössere Verformung des Systems und eine räumliche Beanspruchung. Mit Hilfe von Näherungsformeln zu diesem Problem gelingt eine gute Abschätzung der zu erwartenden Gesamtverformung.