In diesem Beitrag wird ein neuartiges Verbindungskonzept mit Knoten aus Beton für den Ingenieurholzbau vorgestellt. Die Ziele der dazu durchgeführten Untersuchungen waren die Verbesserung des Tragverhaltens, der Gebrauchstauglichkeit, der Wirtschaftlichkeit und des ästhetischen Erscheinungsbildes von Holzfachwerkbindern. Dafür wurden hochbelastbare Knotenverbindungen entwickelt. Das innovative Konzept vereint die Vorzüge verschiedener Bauweisen: traditionelle Verbindungen des Zimmererhandwerks, formschlüssige Verbindungen des Holz-Beton-Verbundbaus sowie einbetonierte Zuganker des Stahl-Beton-Verbundbaus. Zudem werden die Materialien Holz, Stahl und Beton beanspruchungsgerecht eingesetzt. Die Kraftübertragung zwischen Streben und Gurten erfolgt dabei durch formschlüssig wirkende Knoten aus Beton. Die experimentellen Ergebnisse bestätigen das gute Tragverhalten der Verbindung. Damit liegt ein Verbindungskonzept vor, das die konstruktiven Details von Stab- und Fachwerken vereinfacht.

Timber trussed girder with concrete joints - Part 1: Concept and experimental investigations
In this contribution, a novel connection system for engineered timber structures is presented. The objectives of the investigations were the significant improvement of the load-bearing behavior, the serviceability, the cost-effectiveness and the esthetic appearance of timber trussed girders. For this purpose, joints with high load-bearing capacity were developed. The innovative joint applies and combines advantages of various joint types like traditional carpentry, profiled shear planes used in timber-concrete hybrid-structures and casted tension anchors used in steel-concrete hybrid-structures. The efficiency of this novel concept results from the combination of these joint types as well as the stress-related application of the materials timber, steel and concrete. The forces between the struts are transferred primarily by form fit with casted concrete joints. The results of experimental investigations confirm the efficiency of these joints and the potential for application in various strut-and-tie systems.

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.

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.

Der Beitrag befasst sich mit durchgeführten Untersuchungen zum Themenkomplex Holz-Beton-Verbunddecken (HBV) als Rippenkonstruktionen. Dabei wird zunächst auf die Thematik großer Anfangsverformungen im Herstellprozess eingegangen und ein praxisnahes Berechnungsmodell zur Ermittlung einer planmäßigen Überhöhung vorgestellt. Weiter werden ein innovatives Herstellverfahren sowie eine Auflagerausbildung (Hochhängung) einachsig gespannter HBV-Deckenelemente erläutert. In diesem Zusammenhang wurden Brandversuche an drei Probekörpern durchgeführt. Anlass der Untersuchungen war eine Schulbauerweiterung in Linz/A, bei welcher die Nachweise zur Hochhängung und zum Brandverhalten von den ausführenden Firmen zu erbringen waren. Die Brandversuche wurden am Institut für Hochbau und Technologie der Technischen Universität Wien durchgeführt.

Structural and fire-technical investigation of the use of rib-floor elements in wood-concrete-composite
The paper describes the structural and fire-technical investigation of the use of rib-floor elements in wood-concrete-composite (WCC). At first, the problem of distortion in the first stage of the manufacturing process is discussed and a numerical design model for calculating the level of distortion is presented. Further a new manufacturing-process and a new bearing-design for uniaxial WCC rib-floor-elements is described. In this context fire-technical investigations and tests were conducted. The reason for these investigations was the use of WCC rib-floor-elements for the extension of a school building in Linz/A, where the fire-safety of the new bearing construction had to be certified. The fire-safety tests were carried out at the Institute of Building construction and Technology at the Technical University of Vienna.

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.

Es werden die Verschiebungen an Scheiben, die aus genaglten Brettern gebildet werden, gemessen. Variiert werden hierbei die Anordnung der Diagonalen und die Stossausbildung der Bretter. Es zeigt sich, daß bei unsachgemässer Ausbildung der Scheiben eine aussteifende Wirkung von Holzkonstruktionen nicht gewährleistet ist.

Keine Kurzfassung verfügbar.

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Das Arbeitsvermögen, dessen Grösse für die Dalben im Nord-Ostsee-Kanal bisher nur auf theoretischem Wege abgeschätzt wurde, ist der wichtigste Parameter zur Beurteilung eines Dalbens. Zur Ermittlung des "tatsächlichen" Arbeitsvermögens sowie des dynamischen Verhaltens wurden an den alten und neuen Holzdalben Grossversuche durchgeführt. Die Versuchsergebnisse hinsichtlich des Arbeitsvermögens stimmen für die alten und verbesserten Dalben gut mit den theoretischen Werten überein. Die neuen Dalben entziehen sich einer Beurteilung, da sie weder von der Standzeit noch von der Rammtiefe ausreichend bemessen sind.

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.

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

Das postelastische Tragwerksverhalten von Aussteifungswänden aus Furnierschichtholz und Holzschrauben wurde mit einer nicht-linearen dynamischen Analyse abgeschätzt. Tastversuche mit biegesteifen Verbindungen aus Furnierschichtholz mit nicht vorgebohrten Holzschrauben zeigten das gleiche hysteretische Verhalten wie entsprechende Verbindungen aus Brettschichtholz mit Stabdübeln. Die erstmals ausgeführte Konstruktion der Wandscheiben wurde insbesondere im Hinblick auf eine hohe Energiedissipation geplant. Die Ergebnisse zeigen, daß Erdbebenaussteifungen in Holzbauweise möglich sind, die konsequent plastische Verformungsmöglichkeiten bereitstellen und damit der Forderung nach ausreichender Zähigkeit von Bauwerken in Erdbebengebieten gerecht werden.

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.

Für die Holzdalben im Nord-Ostsee-Kanal wird seitens der Betreiber ein Mindestarbeitsvermögen von A = 400 kNm gefordert.Die 16pfähligen Kieferndalben nach konventioneller Bauart erreichen etwa 270 kNm. Es wurde eine Konstruktionsvariante entwickelt, die unter Einsatz von Polyamidseilen und Reduzierung auf 8 Kiefernpfähle den Anforderungen genügt.

Nach einer kurzen Einführung zum Stand der Technik der Sandwichbauweise werden zunächst die Grundgleichungen dreischichtiger Sandwichkontinua in knapper Form entwickelt. Nachfolgend werden die Beul- und Tragspannungsbeziehungen unter Berücksichtigung hier speziell zulässiger Vereinfachungen (Beplankungs- und Kernisotropie, Membrantheorie) hergeleitet. Abschliessend wird eine Druckbemessung für zweiseitige Lagerung mittels omega-Beulzahlen und ideeler Schubspannung in Anlehnung an die DIN 1052 Nachweise für Druckglieder mit nachgiebig zusammengesetzten Querschnitten durchgeführt.

In zwei Forschungsprojekten wurden Konstruktionselemente aus dem Metallbau für den Einsatz im Holzbau untersucht. Zur Beurteilung der Eignung von Metall-Holz-Klebeverbindungen wurde ein Programm mit über 200 Einzelversuchen unter Berücksichtigung verschiedener Parameter durchgeführt. Um die Geometrie von Metalleinschraubhülsen unter Berücksichtigung der Handhabung und der Lastübertragungsmechanismen für das örtliche Einleiten von Kräften in den Verankerungsgrund Holz zu optimieren, wurde ein Programm mit nahezu 450 Einzelversuchen ausgewertet.

Dachtragwerke werden im wesentlichen aus ständiger Last sowie Schnee- und Windlast beansprucht. Für den Nachweis der Standsicherheit sind in den gültigen Bemessungs- und Ausführungsnormen für Stahlbauten (DIN 18800) und Holzbauten (DIN 1052) einerseits und der Norm für Lastannahmen (DIN 1055, Teil 4 und 5) andererseits konkurriernde Kombinationsregeln für Lasten angegeben. Es wird eine Entscheidungshilfe insbesondere bei statischen Grenzfällen und eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung im Hinblick auf die Bemessung nach den einzelnen Regelwerken durchgeführt.

Zur Ermittlung realitätsbezogener Unterhaltungskosten von Holzbrücken wurden die für 27 Brücken verfügbaren Daten aufbereitet und kritisch ausgewertet.

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.

Auf der Grundlage der Analogie des dreischichtigen Sandwichverbundes mit dem zweiteiligen verschieblichen Verbund darf das "gamma"-Verfahren des Ingenieurholzbaues(DIN 1052, Teil 1) zur Bemessung einiger bauaufsichtlich zugelassener Sandwichelemente verwendet werden. In dieser Arbeit wird zunächst die genannte Analogie in allgemeingültiger Form unter Berücksichtigung von Schwergewichtslasten und der Eigendehnungs- bzw. Eigenspannungsproblematik dargestellt. Anschliessend wird ein für beide Verbundbauweisen gültiges modifiziertes "gamma"-Verfahren hergeleitet, welches ohne wesentlichen Mehraufwand eine exakte Bestimmung der Teischnittmomente und Biegespannungen ermöglicht.

Es wurde ein Berechnungsverfahren entwickelt, das es zuläßt, die bei Abwinklungen von Vorpreßrohren auftretenden maximalen Kantenpressungen in Abhängigkeit von der Vorpreßkraft, der Rohrgeometrie, der Dicke des Holzrings und der Holzart zu ermitteln. Erfaßt werden die maximalen Kantenpressungen, die sich bei einem Elastizitätsmodul des Holzes nach der Zerstörung des Holzes ergeben.

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.

Die Vorstellung und Beschreibung von Hakenplattenanschlüssen zur vereinfachten Montage im Bereich der Knotenpunkte im Holzskelettbau.