Im Zuge des Neubaus des Campus im Olympiapark in München (CiO: Fakultät für Sport- und Gesundheitswissenschaften der TUM sowie Zentraler Hochschulsport) wird eine zweigeschossige Großkonstruktion in Holz mit folgenden Kennzahlen errichtet: 22 000 m2 Dachfläche, 11 000 m2 Decken- und Wandflächen, 5 200 m3 Holzeinsatz. Dabei von besonderer Bedeutung: Hallen für 14 Sportfelder, Integration einer Laufbahn, 300 Büroräume, zahlreiche Seminar- und Vorlesungsräume, Bibliothek, Werkstätten und Prüflabor sowie eine fast 19 m weit auskragende Überdachung der an das Gebäude angrenzenden Laufbahngeraden mit einer Kragdachfläche von rd. 3 000 m2.
Das Gesamtbauwerk muss höchsten gestalterischen und funktionalen Ansprüchen genügen (1. Preis im Architektur-Wettbewerb 2015).
Während die Hallendächer von konventionellen Brettschichtholzkonstruktionen abgeleitet sind und als solche im Tragwerk eine überaus wirtschaftliche Kombination aus Funktionalität und Ästhetik darstellen, folgt die in ihrer Besonderheit alles überragende Vordachkonstruktion in erster Linie der äußeren Gestalt des Gesamtbaukörpers: knapp 19 m Auskragung mit einer Konstruktionshöhe von lediglich 1,60 m - eine extrem schlanke und faszinierende Konstruktion aus verklebten Hohlkästen, werkseitig vorgefertigt in 40 Großelementen, die in Übersicht und Details erläutert wird.

TUM sports campus with large canopy in wood
In the course of the new construction of the campus in the Olympic Park in Munich (CiO: Departement of Sports and Health Sciences of the TUM as well as University Sports Center), a two-storey large-scale construction in wood will be built with the following key figures: 22,000 m2 roof area, 11,000 m2 ceiling and wall surfaces, 5,200 m3 wood in use. Of particular importance: halls for 14 sports fields, integration of an athletic track, 300 offices, lots of seminar and lecture rooms, library, workshops and test laboratory as well as a canopy with an almost 19 m long cantilever and a total canopy-area of around 3, 000m2.
The overall building has to meet the highest design and functional requirements and standards (1st prize in the Architecture Competition 2015).
While the hall roofs are derived from conventional glue laminated timber constructions and, as such, represent an extremely economical combination of functionality and aesthetics in the structure, the unique feature of the entire construction is the canopy with an almost 19 m long cantilever and a construction height of only 1.60 m: a construction made of glued hollow boxes, factory-made in 40 large elements. An extremely slim and fascinating construction, which is explained in overview and details.

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.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelten mutige Zimmerer, Holzbauunternehmer und holzbauinteressierte Architekten bzw. Ingenieure den Holzbau zu einer leistungsfähigen Bauweise in Europa. Will man die heute noch stehenden Zeugnisse dieser Entwicklung substanzschonend erhalten, so ist das nur bei ausreichender Kenntnis über die konstruktive und technische Entwicklung möglich. Der Autor berichtet in diesem Beitrag über den Hallenbau der Firma Christoph und Unmack.

Innovations in the timber-frame construction - The wooden hall construction of the company Christoph and Unmack/Niesky
At the beginning of the 20th century courageous carpenters, wood construction companies, architects and engineers developed the timber construction to a powerful construction method. To preserve the remaining buildings of this period the knowledge of the constructive and technical development is essential. In this publication the author gives a report on the hall buildings of the company Christoph and Unmack.

Es werden Holzbau- Verbindungsmittel beschrieben und die Regeln für die Bemessung erklärt.

Im Nationalpark Schwarzwald entsteht ein neues Besucher- und Informationszentrum. Der Standort für das neue, spektakuläre Gebäude-Ensemble liegt auf über 900 m ü. NN. inmitten bewaldeter Hänge. Daher greift der Entwurf die Assoziation von kreuz und quer übereinandergefallener Totholzstämme auf. Dieses Bild wurde in Proportion und Materialbeschaffenheit auf die einzelnen Baukörper des Zentrums unter der Vorgabe umgesetzt, den Baustoff Holz möglichst umfangreich einzusetzen. Die so entstandenen, bis zu 65 m langen Riegel bieten Platz für über 3 000 m2 Ausstellungsfläche, bei der die Besucher in der Dauerausstellung auf eine Reise durch den Wald geführt werden. Auch die Fassade soll sich an der umgebenden Natur des Schwarzwalds orientieren und eine Verkleidung aus Holzschindeln erhalten. Der Bericht über das neue Besucherzentrum gibt Einblick in Planung, Konstruktion und momentan laufende Bauausführung der anspruchsvollen hybriden Tragkonstruktion.

The new Ruhestein Visitor and Information Center
The Black Forest National Park visitor and information center at Ruhestein was designed jointly with Sturm + Wartzeck, EWT engineers and [f] landschaftsarchitektur. The site lies among wooded slopes at more than 900 m above mean sea level (AMSL). The initial inspiration came from seeing fallen tree trunks lying on top of each other, which found architectural expression as a complex of multiple buildings in the form of long, thin bars. Measuring up to 65 m in length, they provide exhibition space totaling 3 000 m2. The natural environment of the Black Forest is reflected in the facades as well, which are clad in wooden shingles. The unconventional architectural concept allows the complex to blend harmoniously into its surroundings, despite its considerable size. The highlight of the visitor center is the open-air skywalk at treetop height, 35 m above the ground, which leads to a tower and lookout platform. The article gives an insight into the planning, design and ongoing construction of the sophisticated, hybrid load-bearing structure of the new visitor center.

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.

Von der Stadt München wurden im südlichen Teil des Neubaugebiets des Prinz-Eugen-Parks mehrere Baufelder als zusammenhängende ökologische Mustersiedlung ausgezeichnet. Hier entstehen rund 570 Wohnungen bzw. Nutzungseinheiten in Holzbauweise, um den Holzbau innerstädtisch zu etablieren und eine moderne nachhaltige Stadtentwicklung zu forcieren.
Zur Vorbereitung dieses Bauprojekts wurde seitens der Stadt München ein von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördertes Forschungsprojekt in Auftrag gegeben, welches planerische Grundlagen und Zielvorgaben schaffen sollte. Durch die Ruhr-Universität Bochum und die Technische Universität München wurden u. a. Lösungsmöglichkeiten für die zu erwartenden, aus der Holzbauweise resultierenden bauordnungsrechtlichen Abweichungen erarbeitet und mit der lokalen Brandschutzdienststelle abgestimmt.
Durch das Ingenieurbüro Fire & Timber .Ing GmbH wurde für drei Baufelder die vollständige brandschutztechnische Ingenieurleistung (brandschutztechnische Entwurfs-, Genehmigungs- und Ausführungsplanung sowie Fachbauleitung Brandschutz) übernommen. Zusätzlich wurde für ein weiteres Baufeld eine gutachterliche Beurteilung zur Ausführung der brennbaren Fassadenkonstruktion durchgeführt.
In dem nachfolgenden Aufsatz wird auf die verschiedenen eingesetzten Bauweisen mit Blick auf die zugehörigen brandschutztechnischen Anforderungen und Maßnahmen bezüglich der Verwendung von Holz und Holzwerkstoffen eingegangen.

Prinz-Eugen-Park in Munich - diverse fire safety for Germany's greatest wooden construction settlement
The City of Munich awarded several building plots in the southern part of the Prinz-Eugen-Park as a coherent ecological model settlement. Around 570 apartments/units are being built here in timber construction with the aim of establishing timber construction within the city and promoting modern and sustainable urban development.
In preparation for this construction project, the City of Munich commissioned a research project sponsored by the German Federal Environmental Foundation (DBU), which provided the planning basis and objectives for the realization of the timber housing estate. As part of this research work, the Ruhr-University of Bochum in cooperation with the Technical University of Munich (TUM) worked and pointed out possible solutions for the expected deviations from the building regulations resulting from the timber construction. These results were discussed with the Fire Protection Service of the City of Munich.
The engineering office Fire & Timber .Ing GmbH provided the complete fire protection engineering services (fire protection design, approval and implementation planning as well as fire protection site supervision) for three construction sites. In addition, an expert assessment was carried out for the construction of a flammable facade from a fire protection point of view for another construction site.
The following article deals with the various construction methods used with particular regard to the associated fire protection requirements and measures concerning the use of wood and wood-based materials.

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Ein mehrgeschossiges Firmengebäude in Berlin wurde in Holz- und Holz-Beton-Verbundbauweise errichtet. Die sichtbare Konstruktion aus Brettschichtholz erstreckt sich teilweise über vier Etagen und erforderte eine Auslegung der Brandsicherheit nach R90. Entworfen wurde das Gebäude durch die Roswag Architekten, die Konzeption für die Holzkonstruktion sowie die Holz-Beton-Verbunddecken erfolgte durch die Stephan Holzbau GmbH. Eine besondere Herausforderung stellten die Knotenpunkte dar, bei denen die hohen Stützenlasten durch die Durchlaufträger aus Brettschichtholz hindurchzuleiten waren. Hierfür kam eine Sonderlösung mit Polymerverguss zum Einsatz. Bohrungen, quer zur Spannrichtung, wurden mit einem hochfesten Polymerverguss gefüllt, die Lasten konnten auf kleinem Raum über diese integrierten Vergusssäulen durch den Träger hindurch weitergeleitet werden. Die Querschnittsreduzierung bleibt äußerst gering und somit die Durchlaufwirkung erhalten. Bauseitig bestanden sehr hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit. Die geringen Bauteiltoleranzen der Sichtkonstruktion waren problemlos über den CNC-Abbund und Verguss im Werk steuerbar. Durch den Einsatz von Polymerverguss konnten die Kosten für diese Verbindung, verglichen mit einer Standardlösung mit Stahleinbauteilen, um ca. 30 % reduziert werden. Im Artikel werden Ansätze und Lösungen für die Holz-Beton-Verbunddecken und die Knotenpunkte vorgestellt sowie nähere Ausführungen zu deren Anwendungspotenzial auf Grundlage der Entwicklungsarbeit der Professur Holz- und Mauerwerksbau gegeben.

Timber construction engineering for multiple storey buildings
A multiple storey industrial building was erected in Berlin with timber and timber-concrete-composite technology. The load bearing system made of glued laminated timber has a height of four floors in visual quality and with a fire resistance level of R90. The design was done by Roswag architects, the load bearing system with timber and TCC ceilings was developed by Stephan Holzbau GmbH.
A special challenge are the joints of the post and lintel construction. The high load impact from the posts had to be transfered by the continuing timber lintels. Therefore, a special solution was found in a polymer compound grout with a very high compression resistance. Drill holes, perpendicular to the grain, were filled with the grout to produce integrated columns. Hence, the impact to the cross section of the glulam lintel is low and the load bearing system transfer still works without limitations. Due to the pre-fabrication and computer-aided wood-working in the workshops of Stephan Holzbau it was possible to meet the very high standards of visual appearance and precision of the construction. Furthermore, the cost of the joints could be reduced by about 30 % compared to usual steel details.

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Brettsperrholz (BSP oder engl. Cross-Laminated Timber, CLT) ist in den letzten Jahren zu einem beliebten Holzprodukt für hochwertige und innovative Holzbauten geworden. Wie bei jedem Bauprodukt müssen das Brandverhalten und der Feuerwiderstand von CLT-Elementen bei der Planung von Gebäuden sorgfältig geprüft werden. Der Klebstoff, der in den Klebfugen von CLT verwendet wird, spielt eine wichtige Rolle bei der Brandbemessung. Derzeit stellen die europäischen Normen jedoch keine Prüfmethode zur Verfügung, um die Klebfugeneigenschaften im Brandfall von CLT zu beurteilen. An der ETH Zürich wurden im letzten Jahr Brandprüfungen mit CLT-Deckenelementen durchgeführt, in denen Klebstoffe mit verschiedenen Eigenschaften im Brandfall geprüft wurden. Der vorliegende Aufsatz stellt die Ergebnisse dieser Brandprüfungen dar und zeigt die Grundlagen einer möglichen europäischen Prüfmethode zur Klassifizierung von Flächenverklebungen. Dabei wird gezeigt, dass der Massenverlust von verklebten CLT-Elementen während eines EN/ISO-Normbrands verwendet werden kann, um die Funktionsfähigkeit der Klebstofffuge im Brandfall (Haftvermögen) zu bewerten.

Proposal for standard test method to evaluate the performance of cross-laminated timber exposed to fire
In recent years, cross-laminated timber (CLT) has become a popular wood-based product for high quality and innovative timber construction. As with any building product, the fire performance and fire resistance of CLT elements must be carefully assessed when designing buildings. The adhesive used in the glueline of CLT plays an important role in the fire design. However, at present, the European standards do not provide a test method to assess the adhesive properties in CLT exposed to fire. At ETH Zurich, fire tests were carried out with CLT floor elements in which adhesives with various properties were tested in fire. This article presents the results of these fire tests and shows a possible European test method for the classification of adhesives. It is shown that the mass loss of the CLT elements during an EN/ISO standard fire can be used to evaluate the integrity of the surface gluing in fire.

Zur Beschreibung des Verbundverhaltens und der Kraftübertragung von selbstbohrenden Vollgewindeschrauben bei großen Verbund- und Einbindelängen in Brettschichtholzbauteilen wurden experimentelle, analytische und numerische Untersuchungen am Lehrstuhl für Tragkonstruktionen der RWTH Aachen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen umfassen mehr als 160 Pull-Out-Versuche sowie 84 Lasteinleitungsversuche, darüber hinaus Versuche zum Einfluss eines Längsrisses sowie einer eingebetteten Schraubenspitze auf das Verbundtragverhalten. Die parallel durchgeführten numerischen und analytischen Untersuchungen bilden die Basis zur Erstellung von Modellen zur Beschreibung des Tragverhaltens und der Kraftübertragung zwischen Schraube und Holz. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen die Bestimmung eines Bemessungsansatzes unter besonderer Berücksichtigung der Anisotropie des Holzes. In diesem Beitrag werden die Untersuchungsergebnisse, die im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts [1] ermittelt wurden, dargestellt. Teil 1 behandelt die experimentellen Untersuchungen [2], Teil 2 die analytischen und numerischen Betrachtungen sowie die Herleitung eines Verbundmodells zur Berechnung der Verankerungslänge.

Bond behaviour of self-tapping screws being used as reinforcement in glue-laminated timber elements - Part 2: Analytical and numerical investigations as well bond model derivation for the calculation of anchorage length
In favor of the investigation of bond behaviour, force transfer and anchorage length of self-tapping screws, several tests have been realized at the Chair of Structures and Structural Design in cooperation with the Institute for Building Material Research of the RWTH Aachen University. The experimental investigations comprise more than 160 pull-out tests of screws with long embedment length and over 84 load distributions tests. Additionally, several tests displaying the effect of longitudinal cracks in the surrounding wood as well as the effect of the screw tip have been conducted. Through various analyses of the bond behaviour, the experimental investigations form the basis for the calibration and evaluation of the numerical models and allow a prediction of the force transfer of the screws in glue-laminated elements. Design rules that enable the application of the self-tapping screws as reinforcement in timber elements have been derived from the knowledge obtained in the experimental and numerical investigations.
This paper, which results from a research project funded by the German Research Foundation [1], presents the results of investigations on the bond behavior of self-tapping screws in glue-laminated timber elements. Part 1 elaborates on the experimental investigations [2] whereas part 2 illustrates the numerical analyses and presents a bond model, which enables the design of the anchorage length and the safe application of the screws as reinforcement in timber elements.

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.

Beim “Bauen im Bestand” müssen Planer von Baumaßnahmen häufig die Entscheidung treffen, nach welchem Rechtsstand das zu bewertende Gebäude oder Bauteil zu beurteilen ist. Nicht immer muss die Bausubstanz nach den heute geltenden Vorschriften eingestuft werden. Unter bestimmten Voraussetzungen kann der bauliche Bestand unverändert erhalten bleiben. Beispielhaft wird der “Bestandsschutz” von Holztreppen in diesem Artikel am Berliner Baurecht untersucht. Hierzu werden die Baupolizei- bzw. Bauordnungen im historischen Wandel sowie die Änderungen der geografischen Gültigkeitsbereiche dieser Ordnungen durch die Stadtentwicklung Berlins beschrieben. In praxisbezogenen Beispielen wird die materielle Legalität bzw. Illegalität von Holztreppen aufgrund des zur Zeit der Errichtung gültigen Baurechts überprüft. Die prinzipielle Vorgehensweise, die hier beschrieben wird, kann auch auf andere Bundesländer und andere Bauteile übertragen werden.

Research on the conservation of the status quo of wooden stairs from the fire protection perspective in the Berlin building law
Within the refurbishment of existing buildings, planners often need to decide which legal basis is valid for the relevant building or structural component under consideration. Not necessarily these buildings do always require a classification according to the current building law. The principle procedure described in this article can also be applied to the laws in other German federal states, as well as to different building components. With a focus on wooden stairs this article discusses the aspect of the conservation of the status quo in context of the current Berlin building law.
For this purpose, the development in the historic Berlin construction planning and building regulations, as well as the changes in the geographical scope of these regulations, are described in detail. The legality or illegality of wooden stairs are investigated on basis of the building law valid at the time of erection for real cases.

Persönliches:
Honorarprofessur an Dr. Julian Meyer verliehen

Nachrichten:
Brücken weiterbauen: Eisenbahnbrücke Lange-Feld-Straße in Hannover

Veranstaltungen:
3. Symposium Ingenieurbaukunst - Design for Construction am 18. November 2021 in Frankfurt: Wie bauen wir zirkulär?

Rezensionen:
Gerüste und Hilfskonstruktionen im historischen Baubetrieb

Wettbewerbe:
Bei der Nominierung zum Deutschen Nachhaltigkeitspreis Architektur spielt Technik keine Rolle

Veranstaltungen:
Dynamische Lösungen im Holzbau

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.

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens an der TU München wurde eine optimierte Bauweise für Windkrafttürme aus Brettsperrholz entwickelt. Der Turmschaft besteht dabei aus Brettsperrholzplatten in straßentransportfähigen Abmessungen, welche in einer Taktstation am Boden zu vieleckigen Turmabschnitten zusammengefügt und anschließend als vorgefertigte ringförmige Elemente vertikal zu einem Turm verbunden werden. Die horizontalen Verbindungen werden über formschlüssige Kontaktstöße realisiert. Biegezugspannungen in Turmlängsrichtung, vor allem infolge von Windeinwirkungen, werden durch dauerhaft wirksame vertikale Vorspannkräfte überdrückt.
Anhand eines Beispielturms mit 100 m Nabenhöhe wurden alle Bauzustände, die Tragfähigkeit und das Langzeitverhalten rechnerisch untersucht. Die Spannkraftverluste sind beherrschbar und liegen nicht wesentlich höher als bei vergleichbaren vertikal vorgespannten Türmen in Spannbetonbauweise.

Prestressed CLT wind-turbine towers
Within a research project at the Technical University of Munich, an optimized construction was developed for wind turbine towers made of cross-laminated timber. The tower shaft consists of panels of cross-laminated timber in transportable dimensions, which are joined in a station at the bottom of the tower to form polygonal tower sections, which are subsequently connected afterwards as prefabricated elements to form the tower. The horizontal joints are realized by form-fitting contact. Stresses in bending tension in the longitudinal direction of the tower, mainly due to the effects of winds, are superposed by permanently effective vertical prestressing forces.
By means of an example a tower with a hub height of 100 m, all building conditions, the load bearing capacity and long-term behavior were investigated and calculated. Prestress losses are predictable and not significantly higher compared to vertically prestressed towers of reinforced concrete.

Die Modellierung von Holztafelkonstruktionen erfolgt heutzutage üblicherweise mit der Schubfeldträgermethode. Die Anwendung der Schubfeldträgermethode auf Wandtafeln führt dazu, dass bei der Modellbildung nur Konstruktionen oder Bereiche von Konstruktionen berücksichtigt werden, die als ideale Schubfelder ausgebildet sind.
Für Holztafeln ist geläufig, dass sich diese bei scheibenartiger Beanspruchung sehr duktil verhalten, da sie aufgrund des ausgeprägt nichtlinearen Verhaltens des Verbunds von Rippe und Beplankung große Verformungen ertragen können, bevor sie versagen.
In diesem Beitrag wird über Untersuchungen zur Einschätzung der genannten Duktilität berichtet. Im Wesentlichen werden die Unterschiede im Last-Verformungsverhalten unterschiedlicher Tafelkonfigurationen mithilfe des FE-Modells von HALL herausgearbeitet.
Der Beitrag zeigt, dass eine ausgeprägte Duktilität nur dann vorhanden ist, wenn es Beanspruchungen senkrecht zu den Plattenrändern gibt. Bei Konstruktionen mit idealen Schubfeldern treten bei ideal-elastisch-plastischem Materialverhalten lediglich nahezu konstante Beanspruchungen des Verbunds parallel der Plattenränder auf, sodass sich nur geringe plastische Reserven ergeben. Bei Konstruktionen mit freien Plattenrändern treten hingegen zusätzlich Beanspruchungen des Verbunds senkrecht zu den Plattenrändern auf, die gegenüber dem elastischen Grenzzustand wesentliche plastische Reserven ergeben. Derartige Tafeln verhalten sich daher sehr duktil.

On the estimation of the ductility of wooden panels
The modelling of wooden panel construction is currently based on the shear field girder method. The application of this method on wall panels results in static models that consider only constructions of parts of constructions that are executed as ideal shear fields.
It is commonly known that wooden panels show a distinct ductile behaviour when loaded in-plane because they can tolerate significant deformations before failing. This results from the distinct non-linear behaviour of the bond between rib and sheet.
This contribution reports on investigations on the estimation of this ductility. The differences in the deformation behaviour of differing panel configurations are mainly elaborated using the FE-model of HALL.
The work shows that a distinct ductility is only apparent, if stresses perpendicular to the sheet edges are apparent. Constructions with ideal shear fields show approximately constant bond stresses parallel to the sheet edges, if an ideal elastic, plastic material law is considered. This leads to small plastic capabilities. Constructions with free sheet edges, however, develop additional stresses perpendicular to the sheet edges that result in significant plastic capabilities compared to the elastic limit state. Panels of that kind therefore show a highly ductile behaviour.

Die Leistungsfähigkeit von Holz im Brückenbau ist durch zahlreiche Konstruktionen weltweit belegt. Gegenüber Holz sind aktuell noch Hemmnisse bei den Straßenbaubehörden und Planern vorhanden, die die Anzahl der Projekte beschränken. Die infolge des variierenden Klimas respektive der Holzfeuchteänderung resultierenden Eigenspannungen im Querschnitt wurden bisher vorwiegend unter Laborbedingungen untersucht. Die Untersuchungen ergaben, dass die Holzfeuchte sich über den Querschnitt unterschiedlich stark ändert, was zu internen Spannungen führt. Die Diskussion über zuverlässige Ansätze für die Beurteilung der sich ausbildenden Eigenspannungen in Brückenquerschnitten ist stetig. Erste Empfehlungen liefern die gewonnenen Erkenntnisse zum Feuchteverhalten aus sieben über mehrere Jahre überwachten Straßenbrücken. In allen Konstruktionen wurde der Holzfeuchtegehalt in Beziehung zum vorherrschenden lokalen Klima erfasst. Die Einflüsse aus dem lokalen Klima sind nicht zu vernachlässigen. Positiv ist, dass die gemessenen Holzfeuchten geringer sind als die aus den Daten der nahe liegenden Wetterstation resultierende Ausgleichsfeuchte. Die Auswertung der Feuchtegradienten im Querschnitt lässt eine Abgrenzung zwischen einer ruhigen und beanspruchten Querschnittszone erkennen.

Timber bridges - Long term monitoring results of moisture diffusion in the load carrying cross-sections
Timber road bridges have been built worldwide for centuries. The high performance of wood is approved through many constructions. However, there are still doubts about using wood by the planning engineer, which reduce the number of realized projects. The moisture induced stresses in cross-sections according to the varied ambient climate are mainly investigated under laboratory conditions. The results show that the moisture content changes differently over the cross-section and leads to moisture induced stresses. The discussion about methods for the assessment of the moisture induced stresses in timber bridge cross-ections is continuing. Results observed in the long term monitoring of seven timber bridges provide first guidelines for practitioners. For all constructions, the moisture content was measured regarding the ambient micro climate. As result, the influences according to the ambient micro climate are not insignificant. Positive is that the directly measured moisture content is less compared to the equilibrium moisture content calculated from the data of a close by meteorological station. The analysis of the moisture gradient over the cross-section allows the definition of an active or passive zone.

Querzugbeanspruchungen greifen Holz an seiner schwachen Stelle an. Eine Gegenmaßnahme stellen Verstärkungen dar, beispielsweise in Form eingeleimter Gewindestangen aus Stahl. Nach umfangreichen Vorarbeiten während der letzten 25 Jahre besteht heute bezüglich Konstruktion und Berechnung solcher Sicherungsmaßnahmen eine große Übereinstimmung. Allerdings sind gerade bei der Bemessung noch Divergenzen beobachtbar. In dem vorliegenden Aufsatz werden die aktuellen Ansätze zur Bemessung einer Querzugbewehrung mit eingeleimten Gewindestangen in gekrümmten Trägern oder Satteldachbindern vereinheitlicht dargestellt und gegeneinander abgewogen. Auf dieser Grundlage werden dann Bemessungshilfen erarbeitet und die diesbezüglichen Regelungen im aktuellen Entwurf zur Neufassung der DIN 1052 vom Mai 2000 kritisch beleuchtet.

Das Prinzip der Vorspannung wird im Stahlbetonbau häufig eingesetzt, um schlanke Tragkonstruktionen oder große Spannweiten zu ermöglichen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde das Prinzip der Vorspannung auf den konstruktiven Holzbau angewendet und deren Einfluss auf Tragfähigkeit, baudynamisches Verhalten und Bauteilverformungen untersucht. Die Verankerung der Spannkräfte wurde mittels Betonverankerungskörper realisiert, die das Prinzip der Vorspannung mit sofortigem Verbund verwenden. Der Beitrag beschreibt die theoretischen Untersuchungen zur Bemessung von vorgespannten Brettstapeldecken, die experimentellen Untersuchungen zur Entwicklung der Betonverankerungskörper, Großversuche zur Untersuchung der Tragfähigkeit und des Dauerstandverhaltens von vorgespannten Holzbauteilen sowie baudynamische Untersuchungen. Die Untersuchungen zeigen, dass durch eine Vorspannung das Verformungsverhalten von Brettstapelelementen verbessert werden kann, während das statische und dynamische Tragverhalten durch die Vorspannung kaum beeinflusst wird.

Prestressed timber components in structural timber construction - experimental and theoretical investigations of prestressed laminated timber panel ceilings
The principle of prestressing is frequently used in reinforced concrete constructions to allow slim structures or large spans. Within the framework of a research project, the principle of prestressing was applied to timber constructions and its influence on load-bearing capacity, structural dynamics and component deformation was investigated. The anchoring of the prestressing forces was realized by pre-tensioned concrete anchoring elements. The paper describes the theoretical investigations for the assessment of prestressed laminated timber panel ceilings, the experimental investigations for the development of concrete anchoring elements, large-scale tests for the analysis of the load bearing capacity and creep behavior of prestressed timber components as well as investigations on the dynamic behavior. The investigations show that prestressing can improve the deformation behavior of laminated timber panel ceiling elements, whereas the prestressing had no clearly determinable influence on the static and dynamic load-bearing behavior.

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.

In dieser Arbeit wurde ein Prüfverfahren angewendet, das statische, zyklische Belastung von Klebstofffugen infolge Quellen und Schwinden des Holzes simuliert und plastische Verformungen im niedrigen Lastbereich aufzeigt. Es wurde das elastische Verhalten von Zugscher-Prüfkörpern, welche aus Buchenholz verklebt mit drei verschiedenen Holz-Klebstoffarten (MUF, PRF, PUR) hergestellt wurden, unter zyklischer Zug- und Druck-Belastung untersucht und die Verlust- und Speicherenergie ausgewertet. Alle getesteten Verklebungen wiesen bereits bei sehr niedrigem Lastniveau von 3 MPa viskose Anteile auf, die mit höherer Last zunahmen. Für die PRF-Verklebung wurde bei der Laststufe von 7 MPa ein elastischeres Verhalten beobachtet als für die übrigen Verklebungen. Die für die PUR-Verklebung erfasste ansteigende Verlustenergie deutet auf eine Aufweichung der Klebstofffuge hin.

Visco-elastic behavior of bonded wood under cyclic tensile and compression loading
In the present contribution, a test method is used to simulate the static, cyclic loading of adhesive joints due to swelling and shrinking of the wood and to demonstrate the plastic deformation in the low load range. For tensile shear specimens prepared from beech wood and bonded with three different adhesives (MUF, PRF, PUR), the elastic behavior under cyclic tensile and compression loading was investigated and the loss and storage of energy was determined. All tested adhesives showed viscose parts even at a very low load level of 3 MPa. At a load level of 7 MPa, the PRF joints revealed a more elastic behavior than the other. The increased loss energy determined for the PUR bonding indicates a softening of the adhesive joint.

Das Trag- und Verformungsverhalten von Verbindungen wird i. d. R. mithilfe von Druck- oder Zugversuchen an einzelnen Bauteilen ermittelt. Diese Bauteile können in der späteren Baupraxis u. a. als Druck- und Zugdiagonalen in Fachwerkträgern eingesetzt werden. Allerdings weisen die Fachwerkknoten, in denen die Diagonalen an die Gurte angeschlossen werden, aufgrund der kombinierten Einleitung von Zug- und Druckkräften ein komplexes Tragverhalten auf. Dieses kann durch Versuche an vollständigen Fachwerkträgern verifiziert werden. Der material- und versuchstechnische Aufwand ist hierbei jedoch sehr hoch, zumal pro Versuchsfachwerk i. d. R. lediglich ein bestimmter Fachwerkknoten untersucht werden kann. Alle übrigen Knoten des Fachwerkträgers dienen allein der Erzeugung der Kräfte in dem zu untersuchenden Knoten. Mit der hier vorgestellten Prüfmethode ist es nun möglich, das Trag- und Verformungsverhalten von Fachwerkknoten praxisnah zu ermitteln, ohne einen kompletten Fachwerkträger prüfen zu müssen. Der Material- und Prüfaufwand reduziert sich dadurch signifikant. Damit ergibt sich die Möglichkeit, verschiedene Einflussparameter mit einer genügenden Anzahl von Einzelversuchen zu untersuchen.

A new test method for timber truss nodes
The load-bearing and deformation behaviour of connections is usually determined by means of compression or tensile tests on single structural elements. These components can be used later in structural applications, for example as compression or tension diagonals in timber trusses. However, the nodes, where diagonals are connected with the chords, show complex load-bearing behaviour due to the combined introduction of tensile and compression forces. This can be verified by tests with complete trusses. However, the material and experimental effort is very high, especially for the examination of the load-bearing behaviour of a single node. All other nodes of the test truss only generate the forces in the node to be examined. With the presented test method, it is now possible to determine the load-bearing and deformation behaviour of truss nodes in a practical manner, without testing complete trusses. The material and testing effort is significantly reduced. Consequently, various influencing parameters with sufficient number of individual experiments may be studied.