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Aktuell: Bauphysik 3/2019Bauphysik3/2019184-190Aktuell

Abstract

Bauwerksdatenmodellierung im Deutschen Institut für vorbeugenden Brandschutz DIvB
VBI begrüßt Initiative gegen Abmahnvereine
Große Effizienzpotentiale durch moderne Beleuchtung - auch zur Miete
Technische Spezifikation für Wärmedämmputzmörtel vom VDPM
Neuer LED-Leuchtstoff spart Energie
Praxisgerechtes Nachweisverfahren des ift Rosenheim zur Lebensdauer von Vakuum-Isolierglas
Neuer Master-Lehrgang “Building Innovation”
Deutscher Holzbaupreis 2019

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Pohl, Sebastian; Schöttner, RobinGreenhouse gas burdens and thermal storage effects over the building lifecycle / CO2-Tonnagen und Wärmespeichereffekte über den Lebenszyklus von GebäudenMauerwerk3/2019146-159Fachthemen

Abstract

The study outlined in this article was intended to quantify the lifecycle assessment effects resulting from the different thermal storage capacities of the market-relevant construction methods masonry, reinforced concrete and timber frame. Independently reviewed and verified life cycle assessments of representative model homes were the starting point of this study. But the findings of available computer simulations concerning the thermal behaviour of the model homes suggest that different thermal storage capacities of construction materials induce significant deviations of the heating demand, which should also precipitate significant lifecycle assessment differences - because the overall lifecycle assessment results of a building are generally substantially determined by the energy demand during its use phase.

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Engelsmann, Stephan; Peters, Stefan; Dengler, Christoph; Streib, JohannesJugendherberge Bayreuth: konzeptionell innovativ und tragstrukturell hybridBautechnik1/201948-57Berichte

Abstract

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

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

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Hartig, Jens; Namari, Siavash; Wehsener, Jörg; Haller, PeerBemessung und experimentelle Untersuchungen von eingeschlitzten Verbindungen mit GFK-Platten und Stabdübeln für den IngenieurholzbauBautechnik11/2018775-786Aufsätze

Abstract

Holz ist für den Einsatz in Tragwerken unter korrosiven Bedingungen aufgrund seiner Korrosionbeständigkeit prädestiniert. Häufig stellen dabei jedoch Verbindungen aus Stahl eine Schwachstelle hinsichtlich der Dauerhaftigkeit dar. In diesem Beitrag wird eine Möglichkeit der Ausbildung von Verbindungen aus nichtmetallischen Werkstoffen in Form von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) vorgestellt, die im Pultrusionsverfahren hergestellt werden und kommerziell verfügbar sind. Die GFK-Platten werden dabei in Schlitze im Holzquerschnitt eingebracht und mit Stabdübeln verbunden. Es wird ein Bemessungsmodell auf Grundlage des Eurocodes 5 und der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung der GFK-Platten entwickelt und anhand eines Bemessungsbeispiels verdeutlicht. Die Vorhersagen des Bemessungsmodells werden durch Traglastversuche an Trägern mit bauteilnahen Abmessungen überprüft und bestätigt. Es zeigt sich, dass mit den entwickelten Verbindungen ähnliche Trageigenschaften wie mit herkömmlichen eingeschlitzten Stahlverbindungen erreicht werden können. Ein Grund dafür ist das fehlende Lochspiel, das durch ein gleichzeitiges Bohren von Holz- und Plattenquerschnitt erreicht wird. Dies erzeugt im Vergleich zu Stahlverbindungen eine gleichmäßigere Belastung der Dübel und geringere Verformungen.

Static verification and experimental investigations on slotted connections with GRP plates and dowels for engineered timber structures
Timber is due to its corrosion resistance predestined for application in structures with corrosive climatic conditions. Often connections made of steel are, however, weaknesses for the durability. This contribution presents an option for the design of connections made of glass-fibre reinforced plastics (GRP), which are produced in a pultrusion process and are commercially available. Such GRP plates are positioned in slots in the timber element and are connected with dowels. A static verification model based on Eurocode 5 and the national technical approval of the GRP plates is developed and demonstrated based on a verification example. The prediction of the static verification was checked and confirmed by ultimate load tests on girders with dimensions close to practical applications. It is shown that with the developed connections similar load-bearing behavior like with common connections with slotted steel plates can be achieved. One reason is the missing hole clearance, which results from the simultaneous drilling of the timber and GRP elements. This leads to a more uniform loading of the dowels and less deformations compared to respective steel connections.

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Niebuhr, Peter; Sieder, MikeBeobachtungen zur Linearität der Schädigungsakkumulation im HolzbauBautechnik11/2018787-792Aufsätze

Abstract

Es werden Beobachtungen zum Verlauf der Schädigungsakkumulation vorgestellt, die an Ergebnissen von Versuchen zum Ermüdungsverhalten von Brettsperrholz unter Schubbeanspruchung in Scheibenebene gemacht wurden. Hierbei wird der Verlauf der akkumulierten Verformung als Hinweis auf den Verlauf der akkumulierten Schädigung herangezogen. Es wird aufgezeigt, dass die gängige Annahme eines linearen Schädigungsverlaufs für den Großteil der Lebensdauer im Einstufenkollektiv auf der sicheren Seite liegt, dass es jedoch im Bereich kleiner Lastspielzahlen ein kritisches Spektrum gibt, in dem die Sicherheit der Annahme einer linearen Schädigung fragwürdig und daher tiefergehend zu untersuchen ist.

Observations on the linearity of damage accumulation in timber construction
Based on fatigue tests on cross-laminated timber under in-plane shear loading the damage accumulation behaviour is observed. For this purpose, the accumulated deformation is taken as an indication of the accumulated damage. It is shown that the popular assumption of a linear damage accumulation is on the safe side for most of the fatigue life under invariable loading conditions (such as amplitude and maximum load). For small load cycle numbers, though, a critical spectrum is identified, where the safe application of a linear damage accumulation theory is questionable and needs further investigation.

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Meyer, Nico; Blaß, Hans JoachimEine neue Prüfmethode für Fachwerkknoten aus HolzBautechnik11/2018793-800Aufsätze

Abstract

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.

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Kessel, Martin; Anheier, David; Sieder, MikeZur Einschätzung der Duktilität von HolztafelnBautechnik11/2018801-810Aufsätze

Abstract

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.

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Schmid, Joachim; Fahrni, Reto; Klippel, Michael; Frangi, AndreaBrandeinwirkung auf Holzbauteile im Prüfofen und bei realen BrändenBautechnik8/2018524-534Aufsätze

Abstract

Brandschutzexperten diskutieren derzeit die Gültigkeit von Brandprüfungen für Holzbauteile. Im Raum steht einerseits die allgemeine Aussage, dass brennbare Bauteile in Prüfungen einer von nicht brennbaren Bauteilen abweichenden thermischen Einwirkung ausgesetzt werden. Andererseits wird darauf hingewiesen, dass die sichere Verwendung von flächigen Holzbauteilen (Massivholzbauteile), z. B. Brettsperrholz, durch Normbrandprüfungen nicht geprüft werden kann, da diese Bauteile die Brandlast erhöhen und somit keine Aussagen im traditionellen Rahmenwerk des Feuerwiderstands getätigt werden können. Der vorliegende Beitrag zeigt Übereinstimmungen und Unterschiede zwischen nicht brennbaren und brennbaren Bauteilen in Normbrandprüfungen auf. Es wird gezeigt, dass die thermische Einwirkung für nicht brennbare und brennbare Bauteile in Normbrandprüfungen gleichwertig ist, auch wenn es sich um - wie im Falle von Brettsperrholz - großflächige Bauteile handelt. Die durch brennbare Bauteile zusätzlich im Brandraum verbrennende Brandlast kann durch Normbrandprüfungen nicht direkt ermittelt werden. Hierfür müssen, falls notwendig, andere Methoden verwendet werden, die zum Teil erst in der Entwicklung stehen. Die durch brennbare raumbildende Tragstrukturen zusätzliche Brandlast führt nicht zu höheren Temperaturen im Brandraum, sondern zu einer veränderten Brandeinwirkung an der Fassade. Diesem Umstand wird im Moment in Bauordnungen durch verschiedene Regeln Rechnung getragen.

Fire exposure of timber members in furnace tests and real fires
Currently, some discussions question the validity of furnace test results for timber members, which are carried out according to standards. It was stated that combustible and incombustible products are exposed to different thermal exposures when tested in furnaces. Additionally, some experts think that massive timber elements, e. g. cross-laminated timber (CLT), cannot be tested in furnaces, as these products increase the fire load and thus statements in the traditional framework of fire resistance testing are not possible. Further, existing design models and models currently under development for CLT were questioned. This study shows similarities and differences between incombustible and combustible building products when tested in furnaces. It is shown that the thermal exposure of combustible building products in furnace tests are similar to incombustibles, even if solid elements like plates, e. g. CLT are tested. Further, it is shown that the additional fire load due to combustible products cannot be determined directly by standard fire tests. If necessary, other fire safety engineering methods should be used. Any additional fire load due to combustible products will not lead to higher temperatures in a fire compartment but will mainly change the flames through openings on the façade. Currently, this circumstance is taken into account in some building codes by several regulations; it is expected that further models will be implemented in Eurocode during the currently ongoing revision.

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Früh, Nikolas; Amorth, Andreas; Wieland, ThomasHolzbau-Formen für Stuttgart 21 - Modellbasierte Entwicklung und Fertigung eines Schalungssystems aus Brettsperrholz zur Herstellung von Schalentragwerken aus StahlbetonBautechnik7/2018505-511Berichte

Abstract

Die Realisierung von Schalentragwerken aus Stahlbeton ist anspruchsvoll. Hohe Anforderungen an Planung und Ausführung sowie damit verbundene Kosten führen dazu, dass diese Tragwerkstypologie nur selten realisiert wird. Der Artikel beschreibt das Schalungssystem, das beim Bau des zukünftigen Stuttgarter Hauptbahnhofs zum Einsatz kommt. Zahlreiche Anforderungen führten zu der Entwicklung von massiven Brettsperrholzbauteilen, deren Oberfläche mit faserverstärktem Kunststoff beschichtet wird. Die Fertigung der Bauteile erfolgt in mehreren Stufen. Nach der Herstellung von Brettsperrholzrohlingen werden aus mehreren Schichten Rohkörper zusammengesetzt. Die Formgebung erfolgt in zwei Schritten. Mit einer Plattenbearbeitungsanlage werden die Konturen der einzelnen Schichten gefräst. Die endgültige Form wird von einem Industrieroboter herausgearbeitet. Nach der Beschichtung wird die Form der Bauteile mithilfe eines Laser-Scanners verifiziert. Alle Prozesse während Planung und Fertigung der Schalungselemente sind weitgehend modellbasiert. Mit dem entwickelten Schalungssystem wurden die ersten Elemente des Schalentragwerks aus Weißbeton bereits erfolgreich betoniert.

Timber forms Stuttgart 21 - model-based development and fabrication of a formwork system made of cross laminated timber for the production of reinforced concrete shells
The realization of shell structures made of reinforced concrete is challenging. High demands on design and execution as well as the associated costs led to the fact that this structural typology is rarely realized. The article describes the formwork system used in the construction of the future Stuttgart main station. The numerous requirements led to the development of solid cross laminated timber components whose surface is sealed with a fibre-reinforced polymer coating. The production of the components takes place in several stages. After the production of the cross laminated timber blanks, one raw body is composed of several layers. This is processed in the first step with a panel processing machine and in the second step with an industrial robot. After coating, the shape of the components is verified using a laser scanner. All processes during planning and production of the formwork elements are largely model-based. The first elements of the concrete shell were already poured using the developed formwork system.

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Horn, Rafael; Gantner, Johannes; Groenewolt, Abel; Krieg, Oliver DavidÖkobilanzierung von Lebensende-Optionen - Szenarien im bauphysikalischen Kontext am Beispiel segmentierter HolzschalenkonstruktionenBauphysik5/2018298-306Fachthemen

Abstract

Die Betrachtung temporärer, modularer Bauwerke aus biobasierten Rohstoffen wie Holz stellt bisher für die Ökobilanzierung eine methodische Herausforderung dar. Durch die Integration probabilistischer und dynamischer Elemente konnte eine Methode entwickelt werden, die belastbare Ökobilanzergebnisse unter Berücksichtigung unsicherer Lebensende-Szenarien und verknüpfter Lebenszyklen ermöglicht. Die Methode wurde am Fallbeispiel einer temporären Leichtbauschalenkonstruktion auf Basis eines modularen Holzbausystems angewendet. Zur Analyse der potenziellen Umweltwirkungen wurde hier beispielhaft das Treibhauspotenzial (GWP - Global Warning Potential) im Rahmen einer Monte-Carlo-Analyse unter Berücksichtigung der Unsicherheiten zukünftiger Nutzung untersucht. Dabei ergeben sich klare Vorteile bei einer hohen Anzahl an Umnutzungen gegenüber einer entsprechend hohen Zahl an Neubauten. Darüber hinaus kann gezeigt werden, dass die potenziellen Umweltwirkungen der Konstruktion mit einer Wahrscheinlichkeit von 87 % kleiner als 0,8 kg CO2-Äquivalente je m2 Nettogrundfläche und Jahr liegen.

Life Cycle Assessment and Life Cycle Costing of end-of-life options for cascade use - Scenarios in the building physics context using the example of lightweight timber constructions
The consideration of temporary, modular buildings based on biobased materials such as wood has so far posed a methodological challenge for life cycle assessment. Based on the integration of probabilistic and dynamic elements, a method could be developed that enables reliable life cycle assessment results taking into account uncertain end-of-life scenarios and linked lifecycles. The method was applied to the case study of a temporary lightweight shell construction based on a modular timber construction system. The potential environmental impacts were analyzed using the example of GWP as part of a Monte Carlo analysis taking into account the uncertainties of future use. There are clear advantages with a high number of conversions compared to a correspondingly high number of new buildings. Furthermore, it could be shown that the potential environmental impacts of the construction are less than 0.8 kg CO2-equivalents per m2 net floor area and year with a probability of 87 %.

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Pohl, SebastianWhen green marketing meets reality: selected facts about sustainable house building / Wenn grünes Marketing auf Wirklichkeit trifft: Ausgewählte Fakten des nachhaltigen WohnungsbausMauerwerk4/2018215-224Fachthemen

Abstract

Since 2012, Life Cycle Engineering Experts (LCEE) have carried out a series of comprehensive studies into the sustainability of market-relevant (also potentially) construction methods in German housing ([1] to [4]). The methodical basis was a systematic application of the sustainability assessment approach of the Deutsches Gütesiegel Nachhaltiges Bauen (DGNB) applied to representative model buildings from the detached house and apartment building sectors (see Figs. 1 and 2).
The key findings have been compressed into themed fact sheets intended to ensure appropriate knowledge and information transfer to various recipients. As a contribution to less marketing and more reality, the following paper outlines the lessons learnt from selected example fact sheets concerning sustainable housing.

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Titelbild: UnternehmerBrief Bauwirtschaft 4/2018UnternehmerBrief Bauwirtschaft4/2018Titelbild

Abstract


SKAIO, Heilbronn
, mit zehn Geschossen das höchste Holzhaus Deutschlands. Im Auftrag der Stadtsiedlung Heilbronn GmbH realisieren das Berliner Architekturbüro Kaden+Lager, Pionier auf dem Gebiet des innerstädtischen, mehrgeschossigen Holzbaus, und die Firma Züblin Timber GmbH den Neubau zur Stadtausstellung im Rahmen der Bundesgartenschau Heilbronn 2019. (Visualisierung: JSB Stuttgart)

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Messtechnik im Bauwesen 2018Bautechnik3/20181-76Sonderheft

Abstract

Das aktuelle Sonderheft Messtechnik im Bauwesen gibt Ihnen wie gewohnt einen Überblick über neue Themen in diesem Bereich. So können Sie sich beispielsweise über Verformungsmessungen bei Belastungsversuchen und über nicht-invasives Messen bei der Analyse der Raumluftqualität und beim Energieverbrauch informieren. Gekoppelte Vermessungsstrategien für Citymodelle sind ein weiteres spannendes Thema. Es geht auch um Klima- und Holzfeuchte in Gebäuden in Holzbauweise, ein weiterer Fachbeitrag beschäftigt sich mit Erschütterungsmonitoring in Forschungseinrichtungen und Rechenzentren. Auch das Monitoring von Bewehrungskorrosion in Rissbereichen von Stahlbetonbauwerken ist Thema im neuen Sonderheft.

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Neue "Brandwand" für den HolzbauBautechnik3/2018228Nachrichten

Abstract

No short description available.

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Bautechnik aktuell 2/2018Bautechnik2/2018183-184Bautechnik aktuell

Abstract


Veranstaltungen:
Rückblick auf das 21. Dresdner Baustatik-Seminar

Nachrichten: Holzbau Forschung + Praxis Kassel 2018 - Anschlüsse und Verbindungen: Entwurf, Konstruktion und Bemessung
Zwei neue Großprojekten in Polen mit Auftragsvolumen von rd. EUR 148 Mio.

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Oppel, Mike; Jahreis, Markus; Rautenstrauch, KarlNumerische Modellbildung für Anschlüsse im HolzbauBautechnik11/2017743-750Aufsätze

Abstract

Die Komplexität von Ingenieurbauwerken im Holzbau nimmt ständig zu, sodass die zutreffende Abschätzung des Strukturverhaltens und der materialgerechte Entwurf Herausforderungen darstellen können. Insbesondere für die numerische Analyse der lokal begrenzten Einleitung großer Beanspruchungen im Bereich von Anschlüssen lässt sich die Finite-Elemente-Methode (FEM) vorteilhaft nutzen. Zuverlässige Ergebnisse resp. Aussagen zum Strukturverhalten und zu den Versagenskriterien erfordern eine sachgerechte Bewertung der Modellqualität, um im Spannungsfeld zwischen Modellgröße und Rechenaufwand eine bedarfsgerechte Simulation zu erstellen. Am Beispiel des Anschlusses stabförmiger Holzbauteile mittels Gewindestäben, die mit einem großvolumigen Polymerverguss im Holz verankert sind, werden nachfolgend die Mindestanforderungen an eine problemorientiert gestaltete numerische Simulation dargestellt. Ergebnisse, Zusammenhänge und die zu erzielenden Genauigkeiten zwischen Experiment und Numerik werden anschaulich gegenübergestellt.

Numeric models for joints in timber engineering
The complexity of civil engineering structures in timber construction is constantly increasing. As a result, the correct estimation of the structural behavior and the material-appropriate design poses a greater challenge. The finite element method (FEM) offers a particularly advantageous solution for the numerical analysis of the local impact of greater loads on and around connections and joints. Reliable results on the structural behavior and the failure criteria require an appropriate assessment of the model quality. Only then can a demand-oriented simulation be created, which takes model size and computational effort into account. The minimum requirements of a problem-oriented numerical simulation are presented below based on the example of timber element joints with cast-in threaded rods, which are anchored in the timber with a large volume of polymer grout. The results, correlations and the accurateness to be achieved between experiment and numerical analysis are demonstratively compared.

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Meyer, Nico; Blaß, Hans JoachimFachwerkträger aus BuchenfurnierschichtholzBautechnik11/2017751-759Aufsätze

Abstract

In diesem Beitrag wird die Verwendungsmöglichkeit axial beanspruchter Verbindungsmittel in Fachwerkträgern aus Buchenfurnierschichtholz mithilfe experimenteller Untersuchungen genauer betrachtet. Die zur Bemessung benötigten Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte und die notwendigen konstruktiven Randbedingungen (Mindestabstände, Einbindelänge) werden ermittelt, diskutiert und mit dem derzeitigen Stand der Technik verglichen. Zur Verifizierung der ermittelten Parameter sowie des Tragverhaltens der untersuchten Verbindungsmittel in Gesamttragsystemen werden im Anschluss Versuche an Fachwerkträgern (Spannweite 10 m, statische Höhe 1,25 m) mit unterschiedlichen Knotenpunktausbildungen vorgestellt. Besonderes Augenmerk wird, neben der Tragfähigkeit, auf die Steifigkeit der geprüften Träger gelegt und somit die Leistungsfähigkeit der vorgestellten Verbindungsmittel herausgearbeitet.

Trusses made of beech-LVL
The suitability of axially loaded fasteners in trusses made of beech-LVL is studied by experimental investigations. The strength and stiffness properties and the structural boundary conditions (minimum distances, penetration length) are determined, discussed and compared with the state of the art. To verify the parameters as well as the load-bearing behavior of the investigated fasteners, results of full-scale tests with trusses (span 10 m, static height 1.25 m) with different node configurations are presented. In addition to the load-bearing capacity, the stiffness of the tested trusses is under special attention to clarify the performance of the presented connections.

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Jahreis, Markus; Oppel, Mike; Rautenstrauch, KarlAnschlüsse für den Holzbau mit PolymervergussBautechnik11/2017760-766Aufsätze

Abstract

Mit dem zunehmenden Einsatz von Holz für Ingenieurbauwerke steigen die Ansprüche an eine montagefreundliche und materialgerechte Ausbildung effektiver Anschlüsse mit hoher Tragfähigkeit auch unter mehrachsig interagierenden Beanspruchungen. Dieser Beitrag stellt baustellengerechte Varianten für Zug-, Druck- sowie Biegeanschlüsse im Holzbau auf der Basis polymergebundener Vergussmassen vor. Hierbei werden typisierte frei geformte Einbauteile, z. B. aus Stahl mit metrischem Gewinde als Muffen- oder Gewindeanschluss, bereits vom Hersteller mittels “Vergusskleben” in nahezu beliebig geformten, auch größer dimensionierten Ausnehmungen im Holzbauteil verankert. Damit ermöglichen derartige Vergusslösungen dem Holzbau nicht nur einen optimalen Kraftschluss, sondern auch das effiziente direkte Zusammenspiel mit typisierten Anschlüssen anderer Bauweisen, wie sie z. B. im Stahl- oder Stahlbetonbau üblich sind. In diesem Kontext können daher die als Stütze oder Biegeträger optimierten Holzbauteile effektiver als bisher eingesetzt werden. Darüber hinaus eignet sich der Polymerverguss hervorragend für die Ein- sowie Durchleitung lokaler hoher Druckbeanspruchungen quer zur Holzfaserrichtung. Der vorliegende Artikel zeigt zudem, dass mittels geeigneter numerischer 3-D-FE-Modelle der vorhandene komplexe Beanspruchungszustand dieser Vergussanschlüsse zuverlässig beurteilt werden kann.

Joints in timber engineering with cast-in connectors
The increasing usage of timber in structures has led to higher requirements for load-bearing capacities and usability for constructions - including high performance joints. This paper presents solutions for connecting details in timber constructions to carry tension, compression and bending loads, which are appropriate for the anisotropic material timber. A polymer compound grout allows cast-in connectors made of standardized or customized steel members. The polymer grout enables a rigid connection between the connector and the timber. Such joints are convenient for assembling structural elements of timber or with constructions made of steel or concrete - fast and simple. The polymer grout can also be used to distribute a high compression load through a timber element perpendicular to the grain, as it appears in multiple storey buildings at crossing points. Further information about the special numerical models (3D FEM) are provided to determine the polymer grout and the very special material timber.

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Windeck, Lukas; Blaß, Hans JoachimQuerdruckverhalten von Brettschichtholz aus NadelholzBautechnik11/2017767-775Aufsätze

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Querdruckverhalten von Brettschichtholz aus Nadelholz. Die Ergebnisse einer 101 Versuche umfassenden Testreihe, in der sowohl die Auflagerlänge als auch die Auflagersituation variiert wurden, werden mit den Tragfähigkeitswerten verglichen, die sich nach dem aktuell gültigen Nachweis nach EN 1995-1-1:2010 sowie dem Bemessungsansatz nach VAN DER PUT ergeben. Die Verformungen über die Trägerhöhe werden analysiert und mithilfe des Elastizitätsmoduls Rückschlüsse auf die Spannungsverteilung sowie die mitwirkenden Faserlängen im Auflagerbereich gezogen. Es wird festgestellt, dass der im Querdrucknachweis enthaltene Faktor kc, 90 entgegen der bisherigen Nachweisführung von der Art der Lastausbreitung abhängig ist. Auf dieser Basis wird ein Bemessungsansatz entwickelt und diskutiert, der eine Berechnung der Querdrucktragfähigkeit in Abhängigkeit von der zulässigen Verformung ermöglicht.

Behaviour of glulam beams loaded perpendicular to the grain
This paper discusses the behaviour of glulam beams loaded perpendicular to the grain. A series of 101 tests was performed where the support length and the load situation were varied. The results are compared to the load carrying capacities calculated with the currently valid model of EN 1995-1-1:2010. The deformations across the beam height are analysed. Based on the modulus of elasticity, conclusions on load distribution and the contribution of continuous wood fibres on the effective contact area are drawn. The factor kc, 90 is dependent on the load distribution. On this basis, a model to calculate the load carrying capacity perpendicular to the grain in dependence of an accepted deformation is discussed.

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Trautz, MartinDas Dehnungs- und Tragverhalten von Brettschichtholz beim Lasteintrag durch VollgewindeschraubenBautechnik11/2017776-789Aufsätze

Abstract

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

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

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Schmidt, Tobias; Blaß, Hans JoachimDissipative Stahlblechverbindungen für aussteifende Wandscheiben aus BrettsperrholzBautechnik11/2017790-803Aufsätze

Abstract

Verglichen mit anderen Holzbausystemen sind Brettsperrholzelemente aufgrund ihrer ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften besonders geeignet, um Einwirkungen in Scheibenebene abzutragen und damit Gebäude auszusteifen. Die Duktilität und Energiedissipation einer Tragstruktur aus Brettsperrholz ergibt sich primär aus den mechanischen Eigenschaften der Verbindungsmittel. Üblicherweise kommen stiftförmige metallische Verbindungsmittel wie Nägel, Schrauben und Klammern zum Einsatz. Die Dissipationsfähigkeit dieser Verbindungen bei zyklischer Beanspruchung nimmt bereits bei geringer Zyklenanzahl signifikant ab. Für Erdbebeneinwirkungen sind jedoch Verbindungen wünschenswert, die ähnlich wie reine Stahlverbindungen über nahezu konstante Hystereseeigenschaften verfügen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden neuartige Stahlblechverbindungen entwickelt, wissenschaftlich untersucht und Gleichungen zur Bemessung sowie konstruktive Regeln hergeleitet. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der experimentellen, numerischen und analytischen Untersuchungen vorgestellt.
Das Anordnen einer Lücke im Verbindungsnahbereich ermöglicht es, das Last-Verschiebungsverhalten der Stahlblech-Holzverbindung so zu beeinflussen, dass eine hochduktile, robuste und kostengünstige Verbindung entsteht, die stabile Hystereseeigenschaften aufweist.

Dissipative steel plate connections for CLT diaphragms
Due to their high shear strength and stiffness, cross laminated timber (CLT) members are especially suited for in-plane loads. The ductility and energy dissipation capacity of a CLT structure is mainly determined by the number and properties of the mechanical connections. Presently, the required energy dissipation capacity for earthquake loading is often achieved by metallic dowel-type fasteners loaded beyond their yield load. The load-slip curves for connections with laterally loaded dowel-type fasteners show pinched hysteresis loops under cyclic loads. Additionally, the achieved load at a certain displacement decreases under repeated loading - impairment of strength. For seismic loads, however, connections with stable load-slip behaviour and high energy dissipation under repeated loading are needed. In this contribution experimental, numerical and analytical investigations of newly developed dissipative steel plate-to-timber connections are presented.
For the dissipative shear wall joints the typical pinching and impairment of strength of hysteresis loops could nearly completely be avoided by arranging a gap between the CLT members around the steel plate fastener. Dissipative joints for shear walls using steel plate fasteners have a simple geometry and are easy to manufacture and hence constitute an economic and robust solution.

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Gräfe, Martin; Bert, Christopher; Winter, StefanVorgespannte Holztürme für WindkraftanlagenBautechnik11/2017804-811Berichte

Abstract

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.

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Meyn, WilhelmUntersuchungen zum Bestandsschutz von Holztreppen aus brandschutztechnischer Sicht am Berliner BaurechtBautechnik11/2017812-820Berichte

Abstract

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.

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Industrie- und Gewerbebauten 2017Bautechnik10/20171-76Sonderheft

Abstract

Probleme in der Nutzungsqualität und Wandlungsfähigkeit von Industrie- und Gewerbebauten sind oft begründet in mangelnder Kommunikation und fehlendem gegenseitigem Verständnis der beteiligten Partner. Demzufolge ist es eine besondere Herausforderung, die Partner unterschiedlicher Disziplinen wie Architekten, Bauingenieure, Fabrikplaner, Maschinenbauer, Facility Manager und bauausführendes Gewerbe zu koordinieren und Kommunikationsschnittstellen zu definieren. Durch die integrierte Betrachtung von Hülle und Produktionsanlagen können höhere Nutzungsqualitäten, Flexibilität/Nachhaltigkeit/Wandlungsfähigkeit, eine bessere Ausnutzung der baulichen und produktionstechnischen Ressourcen durch Vermeidung unnötiger Investitionen in Infrastruktur und Konstruktion (bau- und produktionsseitig), die Optimierung von Effektivität und Wirtschaftlichkeit des gesamten Planungsprozesses zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit, die Vermeidung von Redundanzen im Planungsablauf und die Verbesserung des Daten-/ Informationsaustausches erreicht werden. Das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung -BMVBS- hat im Rahmen der Forschungsinitiative ?Zukunft Bau? eine Forschungsarbeit gefördert, die sich mit dieser Problematik auseinandersetzt. Die Ergebnisse wurden in einem ?Planungsleitfaden Zukunft Industriebau? zusammengefasst und vom Fraunhofer IRB Verlag veröffentlicht.

Diesen und weiteren Themen wie neue Normen und Richtlinien, Projekte und Objekte aus Neubau und Sanierung sowie Materialien und Bauelemente für Produktions-, Logistik- und Gewerbebauten widmet sich das Sonderheft Industrie und Gewerbebau in diesem Jahr. Darüber hinaus runden aktuelle Produkt- und Objektberichte marktteilnehmender Unternehmen den Fachteil wie gewohnt ab.

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Euler, Mathias; Schorr, Johannes; Drebenstedt, KarlStahlbau, Holzbau und Verbundbau: Festschrift zum 60. Geburtstag von Univ.-Prof. Dr.-Ing Ulrike Kuhlmann.Stahlbau10/2017945-946Rezensionen

Abstract

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