Architekten und Ingenieure sind zunehmend daran interessiert, eine moderne Formensprache auch für Holzkonstruktionen umzusetzen. Dabei erweisen sich die bewährten Maßnahmen zum konstruktiven Holzschutz, wie z. B. Dachüberstände, Verkleidungen und Verblechungen, häufig als hinderlich und bremsen so eine größere Verbreitung der Holzbauweise. In der Praxis wurde deshalb vereinzelt ein neues Holzschutzkonzept angewandt, das auf einer hochelastischen, 2 bis 3 mm dicken Sprühbeschichtung aus Polyurethan basiert. Dieses Schutzsystem wird seit 25 Jahren erfolgreich für Betonkonstruktionen eingesetzt. Die hervorragende Risseüberbrückungsfähigkeit der Polyurethan-Dickfilmbeschichtung, zusammen mit einer Dampfdurchlässigkeit von sd ≈ 1,8 m bei 2 bis 3 mm Dicke, prädestiniert sie auch zum Schutz moderner Holzbauteile. In einem Forschungsprojekt an der TU-Berlin wurde dieses Holzschutzkonzept nun erstmals wissenschaftlich an drei unterschiedlichen PUR-Beschichtungen auf verschiedenen Holzgründen wie Brettschichtholz, Brettsperrholz, OSB-Platte, mitteldichte Faserplatte und Furnierschichtholz untersucht. Dazu wurden an gealterten und ungealterten beschichteten Holzproben Zug- und Haftzugtests, Ermüdungstests und Auslagerungsversuche durchgeführt und anschließend die Wasserdichtigkeit geprüft. Des Weiteren wurden ein Fassadenelement im ETAG-Fassadenprüfstand sowie ein Wand-Traufe-Bauteil im Schlagregenversuchsstand getestet.

Highly elastic polyurethane coating with 2 to 3 mm thickness for constructive wood protection
Architects and engineers develop an increasing interest in sustainable timber structures with a contemporary and modern design. This aim is hampered by the established detailing of timber structures, which for example requires roof overhangs and steel sheet cladding to prevent the timber from weathering. In recent projects architects and engineers tried a new method of constructive wood protection to realize their modern design concepts: A 2 to 3 mm thick, highly elastic polyurethane coating is sprayed onto the wood. This coating is capable of bridging opening gaps, in the tests up to 5 mm in width, while remaining watertight. This type of water proofing is successfully employed on concrete for about 25 years. Its permeability for water vapour with an sd-value of about 1.8 m makes it well suited for timber structures. In a research project the Technische Universität Berlin investigated this new type of wood protection. Polyurethane coatings of three different manufacturers were tested on multiple substrates like gluelam, cross laminated timber, oriented strand board, medium density fibre board and laminated veneer lumber. Half of the test specimens were exposed to artificial weathering before the tests, the other half remained unweathered. Tests of the resistance to delamination were carried out as well as tensile and fatigue tests which were followed by tests assessing the water tightness. Some specimens were exposed to outside climate for two years and a full size facade element was tested in the EOTA facade testing stand.

Seit dem Jahr 2007 ist modifizierte Radiata Kiefer auf dem Markt verfügbar. Gegenüber unbehandelter Radiata Kiefer sind deren Dauerhaftigkeit und Formstabilität mit einem patentierten Acetylierungsverfahren verbessert. Die auf diese Weise modifizierte Radiata Kiefer ist eine Alternative zu dauerhaften Tropenhölzern und eignet sich in Form von Brettschichtholz für frei bewitterte tragende Holzkonstruktionen. Das belegen erste realisierte Brückenbauwerke. Der Aufsatz berichtet über die Ergebnisse einer Forschungsarbeit, in der die wissenschaftliche Basis für eine in Deutschland zukünftig geltende baurechtliche Regelung von Brettschichtholz aus acetylierter Radiata Kiefer geschaffen wurde. Diese Arbeit umfasst experimentelle und numerische Untersuchungen zur Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus acetylierter Radiata Kiefer und zahlreiche Versuche mit Verbindungsmitteln, auf deren Grundlage differenzierte Brettschichtholz-Festigkeitsklassen entwickelt bzw. Kennwerte für die Bemessung von stiftförmigen Verbindungsmitteln hergeleitet wurden. Der Aufsatz zeigt Möglichkeiten und Grenzen auf, die bei der Bemessung von tragenden Bauteilen aus Brettschichtholz aus acetylierter Radiata Kiefer zu erwarten sind.

Durabel timber structures made of acetylated Radiata pine
Acetylated Radiata pine is available in the marked since 2007. Compared to the untreated wood, it has an improved durability and dimensional stability due to a patented acetylation process. Acetylated Radiata pine is, therefore, an alternative to durable tropical woods and is suitable for timber structures exposed to weather. The first bridge constructions made out of acetylated Radiata pine and without structural cover give proof of this. The article reports results of a research project that created the scientific basis for a future building regulation in Germany of glulam made out of acetylated Radiata pine. The article covers experimental and numerical investigations of the bending strength of glulam of acetylated Radiata pine and numerous tests with dowel-type fasteners. The results obtained are the basis for specific glulam strength classes as well as characteristic values for the embedding strength and for the withdrawal parameter of self-tapping screws. The article aims at showing possibilities and limits regarding structural design with glulam made out of acetylated Radiata pine.

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

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

Seit 2006 werden am Lehrstuhl für Tragkonstruktionen der RWTH Aachen (Trako) Fügungen und Verstärkungen von Holzbauelementen mit als Bewehrung angeordneten selbstbohrenden Vollgewindeschrauben entwickelt. Sehr positive Ergebnisse wurden in Versuchen mit biegesteifen Rahmenecken für positive und negative Biegemomente erzielt, die im Kurzzeitversuch Bruchlasten von über 80 % der reinen Querschnittstragfähigkeit erreichten. Die hohe Tragfähigkeit bedingt dabei eine entsprechend hohe Auslastung sowohl des Holzquerschnitts als auch des Verbundes zwischen Vollgewindeschrauben und Holz. Vor allem zum Kriech- und Ermüdungsverhalten des Schraubenverbundes unter Langzeitbelastung und Klimawechseln liegen bisher kaum Forschungsergebnisse vor.
Daher wurde in einem eigenen Forschungsprojekt das Tragverhalten der Rahmenecken unter Dauerlast im Außenklima der Nutzungsklasse 2 untersucht. In einem überdachten Versuchsstand wurden Rahmenecken mit zwei hinsichtlich der Tragfähigkeit und Querschnittsauslastung unterschiedlichen Schraubenkonfigurationen über eine Dauer von zwei Jahren belastet. Dabei wurden die zeitabhängigen Verformungen gemessen, um das Kriechverhalten der Verbindung zu beurteilen. Im Anschluss an die Langzeitbelastung wurde die Resttragfähigkeit der Rahmenecken im Bruchversuch ermittelt. Die Größe der Kriechverformung und des Tragfähigkeitsverlustes waren abhängig vom Belastungsniveau und dem Ausnutzungsgrad des Holzquerschnitts. Während bei den hoch ausgelasteten Eckverbindungen eine merkliche Reduktion der Bruchlasten zu beobachten war, erreichten die gering belasteten Ecken nahezu die gleiche Tragfähigkeit wie im Kurzzeitversuch.

Self-tapping screws as connectors and reinforcements - long-term tests on rigid frame corners in exterior climatic conditions
Since 2006 the Chair for Structures and Structural Design at RWTH Aachen University has been developing connections and reinforcements for structural timber elements using fully threaded self-tapping screws. Rigid frame corners made of glued-laminated timber which were joined with these screws performed exceptionally well in short-term load tests reaching more than 80 % of the load bearing capacity of the beam section itself. The high load bearing capacity of the connection implies a high degree of capacity utilisation both for the bond between screws and timber and the timber section. Regarding creep and fatigue of the bond between fully-treaded screws and timber barely any research has been conducted so far.
Thus in the actual research project the structural behaviour of the rigid frame corners was examined under long-term load in exterior climatic conditions (service class 2). A test rig was set up with two types of rigid frame corners differing in the layout of the screw connection and the load bearing capacity. For a period of two years the corners were monitored under continuous and varying loads. The deformations were measured to evaluate the creep of the screws and the connections. Subsequent to the long-term loading the residual strength of the test specimens was determined in breaking tests. The level of creep deformations and the reduction of the load bearing capacity depended on the degree of capacity utilisation of the connections and the timber section. For the specimens with a high degree of utilisation a decrease of load bearing capacity was observed while the ones with a lower degree of utilisation reached almost the same ultimate loads as with short-term loading.

In diesem Bericht werden Kleinwindkraftanlagen mit Schäften aus Holzrohren und einer äußeren Bewehrung aus glasfaserverstärktem Kunststoff vorgestellt. Zum Antrieb der Generatoren kommen jeweils sich um die Vertikalachse drehende Darrieus-Rotoren zum Einsatz. Das erste Ausführungsbeispiel besitzt einen konischen Schaft aus verleimten Vollholzsegmenten mit einer Höhe von 7,7 m. An diesem Anlagentyp experimentell gewonnene Daten zum Schwingverhalten werden kurz vorgestellt. Als zweites Ausführungsbeispiel wird eine Windkraftanlage mit einem Schaft, bestehend aus einem Bündel von drei Formholzrohren, die über Stahlschellen verbunden sind, beschrieben. Die Höhe des Rohrbündels beträgt 9 m. Beide Anlagentypen ließen sich durch das geringe Eigengewicht des Schafts leicht montieren und verrichten seit ihrer Montage zuverlässig ihren Dienst. Vorteilhaft für die Lebensdauer der Anlagen sind der Witterungsschutz des Holzes durch die äußere Faserbewehrung und die hohe Schwingfestigkeit. Die gute Materialdämpfung des Holzes reduziert gegenüber vergleichbaren Konstruktionen aus Stahl die Geräuschentwicklung und die Ermüdung durch starke Schwingungen in den aufgesetzten Maschinenteilen.

Glass fiber reinforced wooden tubes for small-sized wind power plants
In this report, small-sized wind power plants with towers of wooden tubes and an outer reinforcement of glass fiber reinforced plastic are presented. The power for the generator is produced by vertical axis Darrieus rotors. The first example of application has a shaft of glued laminated solid wood segments. The height is 7.7 m. Experimentally determined data on the vibration behavior of this construction is briefly presented. As a second example of application, a wind power plant with a shaft consisting of a bundle of three moulded wooden tubes, which are connected by steel clamps, are described. The height of the bundle of tubes is 9 m. Both constructions could be assembled easily because of the low deadweight of the shaft and are reliably in service since. The outer coating with fiber reinforced plastic and the high vibration resistance are advantageous for the endurance of the facility. The good material damping of the wood reduces the noise emission and the fatigue of the machine parts due to heavy vibrations compared to similar constructions made of steel.

Integriert in einen Landschaftspark soll das neue Elefantenhaus im Zoo Zürich nicht als technischer Zweckbau erscheinen. Das Schalentragwerk wurde mittels statischer Formfindung entwickelt. Die Holzkonstruktion besteht aus mehrlagigem Aufbau, damit die Materialeigenschaften Anisotropie sowie Festigkeits- und Steifigkeitsverhalten in Abhängigkeit vom Kraftfaserwinkel egalisiert werden und eine duktile und robuste Konstruktion entsteht. Obwohl die 271 geometrisch völlig unterschiedlichen und spitzwinkligen Oblichter mit bis zu 40 m2 Größe keine Regelmäßigkeit vermuten lassen, kann die Konstruktion auf zwei Regelschnitte reduziert werden.

The new elephant house at Zoo Zurich
Integrated into a landscape park the new elephant house at the zoo in Zurich should not appear as a technical and functional building. The shell structure was developed by means of static form-finding. The timber structure consists of a multilayer composite structure, so that the material properties, anisotropy, strength and stiffness-solubility behavior are leveled independent from the strength-fiber angle and a ductile and sturdy construction is developed. Although the 271 geometrically completely different and acute-angled skylights with up to 40 m2 size suggest any regularity, the construction can be reduced to two control sections.

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

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

Dieser Artikel befasst sich mit Untersuchungen an historischem Brettschichtholz unter besonderer Berücksichtigung der Einwirkung chemisch-aggressiver Medien.
Gegenstand der Untersuchung war eine fast 100 Jahre alte Salzlagerhalle in Hetzer-Bauweise. Es wurden sowohl Festigkeitsuntersuchungen im Dynstat-Verfahren als auch chemische Untersuchungen zum Salzgehalt durchgeführt.
Im Ergebnis zeigte sich, dass das untersuchte Material einer deutlich sichtbaren Veränderung infolge der Salzeinwirkung unterlag. Es konnten sowohl oberflächliche makroskopische Veränderungen als auch eine Festigkeitsreduzierung im Randbereich festgestellt werden.

Studies on the timber corrosion of historic glued laminated timber
This article presents studies on historic glued laminated timber with special reference to the effect of chemically aggressive media.
Subject of the investigation was an almost 100 year old salt warehouse in Hetzer's construction method. Strength tests in the dynstat-procedure as well as chemical investigations on the salinity were carried out.
As a result of the effect of the salt the investigated material clearly shows superficial, macroscopic alteration as well as a reduction of the strength in the outer cross sections.

Der Beitrag befasst sich mit Untersuchungen zur Festigkeit von Kaseinverleimungen von Brettschichtholz in Hetzer-Bauweise. Kaseinverleimungen treten heutzutage nur noch im Bereich von Instandsetzungsarbeiten an historischen Brettschichtholzkonstruktionen in Erscheinung.
Eine Bewertung der Ergebnisse nach der DIN EN 392:1996 erwies sich als ungeeignet, da sich diese Norm auf moderne, auf Kunstharzen basierende Klebstoffsysteme bezieht. Um dennoch eine Bewertung vornehmen zu können, wurde auf frühere Veröffentlichungen zur Festigkeit von Kaseinverleimungen bzw. Regelwerke des Holzflugzeugbaus der 1950er-Jahre zurückgegriffen.
Die Auswertung eigener Untersuchungen ergab, dass Kaseinverleimungen auch nach 100 Jahren Nutzungsdauer, insbesondere unter Wechselwirkung von Feuchtigkeit und chemisch-aggressiven Medien, eine relativ hohe Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit aufweisen.

Studies on the strength of the adhesive joints of historic glued laminated timber
This paper presents a study on the strength of casein glue layers of glulam timber in Hetzer's construction method. Nowadays casein adhesive joints are only appearing in maintenance of historic glulam structures.
An evaluation of the results according to DIN EN 392:1996 proved unsuitable, as this standard relates to modern, synthetic resins based adhesive systems. Therefore earlier publications on the strength of casein glue respectively regulations for wooden aircrafts from the 1950s were utilized in order to be able to assess these kind of adhesive joints.
The results of this study revealed, that the casein adhesive joint has an relatively high loading capacity and durability even after 100 years especially under interaction of moisture and chemically aggressive media.

Dieser Beitrag behandelt die zeitlichen, tragfähigkeitsrelevanten Einflüsse auf die Tragsicherheit historischer Dachwerke aus Holz sowie deren Schadenserfassung und Schadensanalyse. Darauf aufbauend wird eine für den Raum Graz entwickelte Methodik für eine nachvollziehbare und dokumentierbare Zustandsbeurteilung von Dachtragwerken dargestellt und anhand von Beispielen illustriert. Das Bewertungsschema ist nicht ohne Weiteres auf andere Bauwerke/Bauwerkstypen übertragbar.

Historic roof structures made of timber in Graz - methodology for site evaluation
This contribution deals with the influences of time and those relevant to bearing capacity on the reliability of historic timber roof structures. Furthermore the evaluation as well as damage analysis of historic roof structures are discussed. Based on this an easily comprehensible and documentable methodology temporarily only for roof structures in the area of Graz is presented and illustrated with examples.

Die Auswertung von Schäden an weitgespannten Holztragwerken zeigt als überwiegend festgestelltes Schadensbild ausgeprägte Rissbildungen in Klebefugen und Lamellen von Brettschichtholzbauteilen. Ein wesentlicher Anteil an der Entstehung dieser Schäden wird starken klimatischen Schwankungen innerhalb von Gebäuden und den damit verbundenen Schwind- und Quellvorgängen in den Holzbauteilen zugesprochen. Im Hinblick auf diesen Sachverhalt wurden mittels Langzeitmessserien klimatische Bedingungen in für den Holzbau typischen Gebäudetypen und -nutzungen sowie den daraus resultierenden Holzfeuchten in unterschiedlichen Bauteiltiefen ermittelt. Die gemessenen Holzfeuchten ermöglichen Rückschlüsse auf die Größe und Geschwindigkeit ihrer jahreszeitlichen Anpassung an sich ändernde Umgebungsbedingungen. Ein Vergleich der Ergebnisse der einzelnen Nutzungen bestätigt die erwartete große Bandbreite der möglichen klimatischen Bedingungen in Gebäuden mit Holztragwerken. Die Ergebnisse erlauben die Angabe von Bereichen sich einstellender Ausgleichsfeuchten in Abhängigkeit der konkreten Nutzung, wodurch ein Einbau des Holzes mit einer vorher angepassten Holzfeuchte ermöglicht wird. Sie unterstützen zudem die Entwicklung entsprechender Monitoringsysteme, die z.B. in Form von Frühwarnsystemen auf Basis von Klimamessungen eingesetzt werden könnten. Es werden konkrete Vorschläge für die praktische Anwendung der Forschungsergebnisse gegeben.

Building Climate - long-term measurements to determine the effect on the moisture gradient in large-span timber structures
The evaluation of damages in large-span timber structures indicates that the predominantly observed damage pattern is pronounced cracking in the lamellas of glued-laminated timber elements. A significant proportion of these cracks is attributed to the seasonal and use-related variations of the internal climate within large buildings and the associated inhomogeneous shrinkage and swelling processes in the timber elements. To evaluate that matter, long-term measurements of climate data and timber moisture content were generated in large-span timber structures in buildings of typical construction type and use to draw conclusions on the size and speed of adjustment of the moisture distribution to changing climatic conditions. A comparison of the results of the individual types of building use confirms the expected large range of possible climatic conditions in buildings with timber structures. They allow for a more precise indication of range of resulting equilibrium moisture content for the specific use, enabling the installation of timber elements with adjusted moisture content. They also support the development of suitable monitoring systems which could be applied in form of early warning systems on the basis of climate measurements. Proposals for the practical implementation of the results are given.

Dieser Beitrag behandelt rechnerische Untersuchungen zu einem neuartigen Verbindungskonzept für Fachwerkträger im Ingenieurholzbau. Das Konzept sieht vor, die Stabkräfte mithilfe von passgenauen Knoten aus Vergussbeton zu übertragen. Die Untersuchungen umfassen dreidimensionale Finite-Elemente-Modelle, die zur Bestimmung der Spannungsverteilungen am Fachwerkknoten verwendet werden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden in ein einfaches Stabwerkmodell überführt, das in der Lage ist, die Schnittkräfte und das Verformungsverhalten der Träger zutreffend zu bestimmen. Damit verfügt der Ingenieur über ein einfaches Werkzeug zur Bemessung derartiger Konstruktionen. Die erforderlichen Nachweise werden in einem Bemessungskonzept zusammengefasst.

Timber trussed girder with concrete joints - Calculative investigations and design concept
This article deals with calculative investigations on a novel connection concept for trussed girders in engineered timber structures. The forces between struts and ties are transferred by casted concrete blocks. The presented investigations include three-dimensional finite element models for determining stress distributions at the joints. Based on the results of the numerical model a simple strut-and-tie-model is developed for determining the internal forces and the deformation behavior of respective trussed girders. This provides a simple tool for the engineer to design such structures. The necessary static verifications are summarized in a design concept.

Im Rahmen der Zustimmung im Einzelfall für die Verwendung eines eingeklebten Verbindungsmittels in kreuzweise verklebten Vollholz beim Projekt “Timber Tower” (Windkraftanlage mit Holzturm) wurde von den Autoren eine gutachterliche Stellungnahme zur Tragfähigkeit und zum Ermüdungsverhalten der Verbindung erarbeitet, welche tangierende Fragestellungen beinhaltete, wie zum Beispiel die Festigkeitswerte des Kreuzlagenholzes/Brettsperrholzes bei Beanspruchung als Schubfeld.

Basic test method for valuation of shear strength of cross laminated timber
In the context of the approval in individual cases for application of glued in fasteners in cross laminated timber at the project “Timber Tower” (wind power station with timber tower) the authors have prepared an expertise for the load-bearing capacity and the fatigue behavior of the connection. Thereby some additional questions arose, for example the strength value of the cross laminated timber in case of stress as a shear field.

Trotz der Milliarden Euro, die die Bundesregierung in ihren Konjunkturprogrammen für die Sanierung, die Erweiterung und den Neubau von Schulen, Kindertagesstätten und Schulsporthallen bisher zur Verfügung gestellt hat, bleibt noch sehr viel zu tun. Ab 1. August 2013 müssen Kommunen den Rechtsanspruch der Eltern auf einen Platz in einer Kindertagesstätte für Kinder ab Vollendung des ersten Lebensjahres erfüllen. Das setzt öffentliche Träger unter Zeit- und Handlungsdruck. Noch fehlen etwa 150.000 Kita-Plätze. Der Bau von Schulen, Kindertagesstätten und Schulsporthallen rückt deshalb mehr und mehr in den Fokus von Bauingenieuren, Planern, Architekten, Kommunen und anderen Trägern und Pädagogen. Aber auch die Hochschullandschaft verändert sich.

Wie müssen Kindergärten, Schulen und Hochschulen ausgestattet sein, damit sie zu einem Ort der Inspiration werden können und ein gesundes Umfeld für Spielende, Lernende und Studierende bieten können? Eine pädagogisch orientierte Architektur gewinnt an Bedeutung. Verstärkt muss dabei in nachhaltige Sanierungskonzepte und in energieeffiziente Um- und Neubauten investiert werden. Noch in diesem Jahr wird eine Version des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen speziell für Bildungsbauten veröffentlicht. Für die Auftraggeber von Schulen und Kindertagesstätten werden zudem Aspekte der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit zu wesentlichen Vergabekriterien.

Das Sonderheft stellt zwölf herausragende Projekte vor, darunter die Schulmensa des Königin-Charlotte-Gymnasiums in Stuttgart, das Gymnasium Martino-Katharineum in Braunschweig, das Schulzentrum Nanterre Groupe Scolaire, die Plus-Energie-Grundschule Niederheidein Hohen Neuendorf bei Berlin, das Kinderhaus Unterföhring. Die Kindertagesstätte Lichtenbergweg in Leipzig und den Kindergarten Klausen in Südtirol.

Nach wie vor sind mobile Raumsysteme und die Modulbauweise eine Alternative zu herkömmlichen Bauweisen. Neben speziellen Lösungen für Gebäudehüllen, Brandschutz und Sicherheit steht in dieser Ausgabe der Innenausbau im Mittelpunkt. Die Themenkomplexe reichen von der Beleuchtung und Bodensystemen bis zur Sanitärtechnik.

Seit 1930 werden in Deutschland Fachwerkbinder aus Brettern oder Bohlen und Nagelverbindungen mit Spannweiten bis 30 m hergestellt. Wegen ihrer Wirtschaftlichkeit wurden sie gerade häufig in den Zeiten verwendet, in denen eine sparsame Baustoffverwendung ökonomisch wichtig war. Bestehende Hallenkonstruktionen mit Nagelbindern können heute auch weiterhin ohne Einschränkung genutzt werden, wenn sie vor ihrer Um- und Weiternutzung einer fachkundigen Bauzustandsanalyse unterzogen werden. Der Beitrag befasst sich mit den Fragen der Analyse des Bauzustandes und der Beseitigung von typischen Baumängeln und Bauschäden. Vorgefundene Schäden und Baumängel können, wie die Beispiele zeigen, in aller Regel mit einfachen handwerklichen Methoden beseitigt werden.

Investigationstage of construction and maintenance of nail trusses
Since 1930 in Germany are manufactured trusses made of boards or planks and nail joints in lengths up to 30 m. Due to their efficiency, they were very often used in the days when an economical use of building materials was economically important. Existing indoor structures with nail trusses can now continue to be used without restriction if they are subjected to prior to implementation and continued use of a specialized construction stage analysis. The article deals with the issues of analysis of building condition and the elimination of typical construction defects and structural damages. Corpus of damage and construction defects can, as the examples show, are usually eliminated with simple craft methods.

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.

Die Vorfertigung, eine im Neubau im Holzbau gängige Praxis, benötigt die Implementierung neuer Methoden, wenn sie auf die Modernisierung von Bestandsbauten übertragen wird. Daran forscht seit 2008 ein internationales Konsortium in den Projekten TES EnergyFacade und smartTES. Die TES-Fassadenelemente für die energetische Modernisierung der Gebäudehülle aus vorgefertigten Holzelementen werden seither in mehreren Demonstrationsvorhaben in ihrer Anwendbarkeit erprobt, zudem werden Lösungen für spezifische Problemstellungen entwickelt. Der erste Schritt war die Definition eines integrativen Arbeitsprozesses von der Planung, dem digitalen Aufmaß, über die Vorfertigung zur Montage. Im Besonderen galt es den Verbindungs- und Anschlusspunkt der Fassadenelemente hinsichtlich des Montage- und Tragverhaltens zu entwickeln. Weitere Lösungen betreffen den Brandschutz, das thermisch-hygrische Verhalten unter besonderen Klimabedingungen, die Integration konstruktiver und anlagentechnischer Komponenten, den Umgang mit bestehenden Bautypen und der ökologischen Qualität im Rahmen der Nachhaltigkeit. In diesem Beitrag wird die praktische Anwendung am Beispiel der Modernisierung eines sechsgeschossigen Mehrfamilienhauses im Detail erläutert.

Prefabricated wooden façade elements for energy efficient retrofit
Prefabrication, a well-known concept in new timber construction - still needs the implementation of new methods in order to be applied in refurbishment projects. TES Energy Façade and the follow-up smartTES, two international research consortia, work on this idea since 2008. Since then the TES façade elements for energy efficient retrofit of the building envelope with prefabricated timber-based elements are demonstrated in several projects. A first milestone was the definition of an integrated work process starting from planning, digital survey, prefabrication and assembly. A key feature was the development of the joints of façade elements for certain assembly routines and structural properties. Further solutions are dealing with fire safety, thermal and moisture behavior in specific climate conditions, the integration of other components and building services, the adaption to existing building types, and the ecologic quality for sustainability. This report shows the application of TES in a refurbishment of a six storey dwelling.

Dieser Beitrag vermittelt eine Übersicht über den Stand der Forschung zu Formholzrohren. Zu deren Herstellung werden Bohlen unter Hitze bis auf die Hälfte ihres Volumens verdichtet, in dünne Streifen aufgetrennt und zu einer Platte verleimt, dergestalt dass die Verdichtung quer zur Faser und in der Ebene der Platte verläuft. Anschließend wird diese bedampft und zu einem Rohr umgeformt, wobei man sich das Rückerinnerungsvermögen des verdichteten Holzes zunutze macht. Wahlweise können die Rohre später mit technischen Fasern verstärkt werden. Der Vorteil besteht darin, dass Profile verglichen mit Vollquerschnitten bei gleichem Materialeinsatz größere Flächenmomente und Tragfähigkeiten erreichen. Dieser Beitrag stellt Versuchsergebnisse zum Tragverhalten von Formholzrohren bei Druck, Torsion und Biegung sowie zu deren Dauerhaftigkeit vor. Es wird gezeigt, dass äußerliche Verstärkungen aus Glas- oder Kohlefasern und Kunstharzen die Tragfähigkeit, Duktilität, Dimensionsstabilität und Dauerhaftigkeit erhöhen. Ferner wird die Umweltleistung des Formholzrohres am Beispiel einer Stütze mit Ausführungen in Stahl und Stahlbeton verglichen. Letztlich werden potenzielle Anwendungen als Stütze, Mast oder Rohrleitung aufgezeigt. Eine erste Realisierung - der Schaft einer Windkraftanlage - wird kurz vorgestellt.

Moulded wooden tubes - State of research and potential for application
This contribution gives an overview of the state of research on circular moulded wooden tubes with optional fibre reinforcement. Moulded wooden tubes are produced by forming of panels, which were densified previously to about one half of the initial volume transverse to grain. The resulting hollow sections have higher load-bearing capacities compared to solid sections of the same material volume due to the larger moments of inertia. This paper shows results of experimental investigations regarding the load-bearing behaviour of wooden tubes under compression, bending and torsion as well as the durability. Fibre reinforcements of glass or carbon and epoxy resin on the outer surface of the tubes increase the load-bearing capacities, the ductility and the durability. Moreover, ecological aspects of wooden tubes compared to steel and steel-reinforced concrete are pointed out. Finally, possible applications are addressed. A prototype of a wind energy plant with a shaft of wooden tubes is briefly presented.

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Wird Holz als nachwachsender Werkstoff das Baumaterial des XXI. Jahrhunderts? In der heutigen Zeit, in der ökologische Überlegungen zunehmend an Bedeutung gewinnen, kann der Werkstoff Holz vor allem unter dem Aspekt der CO2-Emissionen und energetischer Gesichtspunkte gewichtige Trümpfe ausspielen. Zum einen benötigt die Verarbeitung im Vergleich zu anderen Baustoffen nur sehr wenig fossile Energie. Darüber hinaus kann das im Holz abgelagerte CO2 nicht nur sinnvoll “entsorgt” sprich verbaut werden, sondern neues CO2 der Atmosphäre durch Wiederaufforstung gebunden werden.

Rezension:
Vorindustrieller Holzbau in Südwestdeutschland und der deutschsprachigen Schweiz. (Prof. Dr.-Ing. Hartwig Schmidt, Karlsruhe)

Veranstaltungsankündigungen:
23. Dresdner Brückenbausymposium im März 2013
Bau und Umwelt in Darmstadt

Tagungen:
Health Monitoring in breit angelegtem Vormarsch

Firmen und Verbände:
Soroptimist International vergibt Förderpreis

Leserbrief:
An die Redaktion der BAUTECHNIK. Zu Loos, M. N.; Ovtcharova, J.; Heinz, S.: Fabrikplanung im Fokus. Im Spannungsfeld zwischen Anlagen und baulichen Strukturen. Bautechnik 89 (2012), H. 4, S. 257-263. Von Prof. Dr.-Ing. habil. Miron Mislin. Anmerkung hierzu von den Verfassern Manuel Norbert Loos, Frau Prof. Dr. Dr.-Ing. h. c. Jivka Ovtcharova (Karlsruher Institut für Technologie) sowie Herrn Prof. Dr.-Ing. Karsten Körkemeyer.

Die Fachhochschule Koblenz präsentierte sich auf der BUGA 2011 in Koblenz mit dem “Echolot”, einem hölzernen Experimentalpavillon. Der freien und ungeordnet erscheinenden Form liegt ein ausgeklügeltes analytisches Konstruktionsprinzip zugrunde. Die Bearbeitung vom ersten Entwurf bis zur Visualisierung, statischen Berechnung und Erstellen der Ausführungszeichnungen erfolgte innerhalb einer durchgängigen digitalen Prozesskette.
Anfang dieses Jahres wurde das Bauwerk mit dem “Holzbaupreis Rheinland-Pfalz 2011” ausgezeichnet.

Structural Design, Construction and Structural Analysis of the “Echolot”
During the National Garden Show “BUGA 2011” in Koblenz the Koblenz University of Applied Sciences presented the in-house designed wooden experimental pavilion “Echolot”. Basis of the free and seemingly unorganized outer appearance of the pavilion was a sophisticated analytical structural concept. The complete working process, beginning with the first design-drawings, including visualization and structural analysis and finally the shop drawings based on a consistent digital workflow.
The building was awarded with the “Holzbaupreis Rheinland-Pfalz 2011” (the wooden structure award of Rhineland-Palatinate 2011).

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