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Rug, Wolfgang; Thoms, Frank; Grimm, Uwe; Eichbaum, Guido; Abel, StephanUntersuchungen zur Biegetragfähigkeit von verzahnten BalkenBautechnik1/201226-36Fachthemen

Abstract

Die Verzahnung ist eine historische Verbindungstechnik, um einzelne Balken schubfest über ihre Längsseite zu einem Träger zu verbinden. Diese Zahnbalken treten heute nur noch im Zuge von Erhaltungsarbeiten an alten Gebäuden in Erscheinung. Aus denkmalpflegerischen Gründen sollen derartige Konstruktionen immer öfter substanzschonend erhalten, repariert oder instandgesetzt werden.
In der modernen Holzbauliteratur fehlen allerdings Angaben zu Entwurf, Herstellung und Berechnung der verzahnten Balken. Regeln zur statischen Berechnung und Konstruktion derartiger Träger finden sich in der Holzbauliteratur im Zeitraum zwischen 1830 und 1970.

Flexural load-bearing capacity of composite beams with teeth joints.
The dovetail connection is a historical joining technology to avoid thrust by joining scantlings to beams. Nowadays those beams are only appearing during renovations of historical buildings. By preservations of monuments and historical buildings these old joinings should be repaired or restored.
There are no codes of practice to these special composite beams in modern literature of timber work. Rules for static calculations are recorded in timber work literature in the period between 1830 to 1970.

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Schnider, Thomas; Niemz, Peter; Steiger, Benjamin; von Arx, UrsUntersuchungen zum Versagen von Klebfugen unter klimatischer LangzeitbeanspruchungBauphysik1/201127-32Fachthemen

Abstract

An Klebverbindungen werden im Konstruktiven Holzbau hohe Anforderungen hinsichtlich Güte und Dauerhaftigkeit gestellt. Mit 1-K PUR, MUF und PRF verklebte Lamellen aus Rotbuche und Fichte wurden einer Freibewitterung, einer künstlichen Bewitterung und einem feucht-trocken Wechselklima ausgesetzt. Nach einer abgestuften Behandlungsdauer wurden die Zugscherfestigkeit sowie die Schalllaufzeit senkrecht zur Klebfuge und die Eigenfrequenz bei Biegeschwingungen bestimmt. Ergänzend wurde die Delaminierungsbeständigkeit an Brettschichtholz aus Fichte nach DIN EN 302-2 durchgeführt. Im untersuchten Behandlungszeitraum wurde bei allen Proben keine erkennbare Delaminierung festgestellt. Ein Zusammenhang zwischen Behandlungsdauer und Zugscherfestigkeit konnte nicht nachgewiesen werden. Ebenso bestand keine gesicherte Korrelation zwischen der Zugscherfestigkeit und der Schalllaufzeit sowie der Eigenfrequenz.

Investigations on the failure of bond lines under long-term climatic stress.
With 1-K PUR, MUF and PRF parallel to the grain glued lamellas of spruce and beech were exposed to different climatic loads (natural and artificial weathering, controlled alternating moist-dry climate). All adhesives are approved for use in timber construction. After shortening the weathering duration running time of ultrasonic, vertical to the bonding layer and tensile shear strength were measured. In addition, delamination tests of glued spruce wood were carried out according to DIN EN 302-2. Investigation of the samples after the test period revealed no signs of delamination. No correlation was verified between the number of cycles and tensile shear strength and NDT methods.

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Buchmann, W.Berechnung polarorthotroper Kreisbogenscheiben konstanter Dicke unter reiner Biegebeanspruchung.Bautechnik1/196927-32

Abstract

Für eine randparallel polarorthotrope Kreibogenscheibe mit Rechteckquerschnitt werden die Verschiebungen, Dehnungen und Spannungen infolge reiner Begung abgeleitet. Das Verfahren kann z.B. für die Bemessung von gekrümmten Holzträgern angewendet werden.

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Haller, Peer; Heiduschke, Andreas; Putzger, Robert; Hartig, JensKunstharzpressholz zur Verstärkung von BrettschichtholzBautechnik1/201528-35Aufsätze

Abstract

Es wurden Biegeträger aus Brettschichtholz (BSH) untersucht, die zur Erhöhung der Tragfähigkeit und der Dauerhaftigkeit auf der Zug- und wahlweise auf der Druckseite mit Kunstharzpressholz (KHP) verstärkt wurden. KHP ist ein Holzwerkstoff, der aus phenolharzgetränkten Furnieren der Rotbuche (Fagus sylvatica) besteht. KHP weist einen Elastizitätsmodul von über 20000 N/mm2 und eine Biegefestigkeit von 200 N/mm2 auf, was gegenüber den entsprechenden Werten von BSH GL24h eine Verdopplung bzw. Verdreifachung bedeutet. Die Verstärkung von Biegeträgern aus GL24h erbrachte bei sonst gleichen Querschnitten mehr als eine Verdopplung der Tragfähigkeit; die Steifigkeit erhöhte sich um etwa ein Drittel. Außerdem wurde der Verbund zwischen BSH und KHP abwechselnd befeuchtet und getrocknet, um die Dauerhaftigkeit zu testen. Teilweise getränktes KHP nahm viel Feuchtigkeit auf und quoll stark, jedoch weniger als unbehandelte Rotbuche. Dieser Werkstoff ist daher nur für die Nutzungsklassen 1 und 2 geeignet. Vollständig getränktes KHP hingegen nahm kaum Feuchtigkeit auf und quoll nur wenig, sodass es sich ebenso für die Nutzungsklasse 3 empfiehlt.

Compressed laminated wood for the strengthening of glued laminated timber
Glued laminated timber girders were investigated, which were strengthened with compressed laminated wood at the tension lamella and optionally also at the compression lamella to increase load-bearing capacity and stiffness. Compressed laminated wood is a wood composite consisting of beech (Fagus sylvatica) veneers, which are impregnated with phenol-resorcin resin. Compressed laminated wood possesses a YOUNG's modulus of more than 20000 N/mm2 and a bending strength of more than 200 N/mm2, which is compared to glued laminated timber GL24h a doubling and a tripling, respectively. The strengthening of the GL24h girders with compressed laminated wood led to a doubling of the bending capacity and to an increase of stiffness of about one third compared to plain GL24h girders with the same cross section. Moreover, the joint of glued laminated timber and compressed laminated wood was exposed to wetting-drying cycles to investigate the durability. Partly impregnated compressed laminated wood absorbed a lot of moisture and swelled heavily, but still less than plain beech wood. Thus, this material is only recommendable for the service classes 1 and 2. Completely impregnated compressed laminated wood showed only very low moisture uptake and swelling and can be applied also in service class 3.

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Ringhofer, Andreas; Brandner, Reinhard; Schickhofer, GerhardEntwicklung einer optimierten Schraubengeometrie f√ľr hochbeanspruchte Stahl-Holz-VerbindungenBautechnik1/201431-37Aufs√§tze

Abstract

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.

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Joscak, Matus; Sonderegger, Walter; Niemz, Peter; Schnider, Thomas; Oppikofer, Reinhard; Lammar, LauraEinfluss von Hohlr√§umen auf die W√§rmeleitf√§higkeit von ausgew√§hlten Holzwerkstoffen f√ľr den BaueinsatzBauphysik1/201232-37Fachthemen

Abstract

An ausgewählten Holzwerkstoffen (Buchenfurnier, MDF- und Spanplatten) wurde der Einfluss des Einbringens von Hohlräumen auf die Wärmeleitfähigkeit untersucht. Für die Versuche wurden die Platten in mehreren Lagen geschichtet (Lagendicke je nach Material 2,7 bis 5 mm) und die Aufbauten variiert, wobei Platten mit und ohne Hohlräume verwendet wurden. Um den Einfluss der Wärmestrahlung in den Hohlräumen zu untersuchen, wurden zusätzlich Aluminiumfolien (geringer Emissionsgrad) eingelegt. Es konnte festgestellt werden, dass durch das Einbringen von Hohlräumen (Volumenanteil ca. 46 %) eine Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit um bis zu 51 % erreicht wird. Ein zusätzliches Einlegen von Aluminiumfolie quer zur Wärmestromrichtung reduziert die Wärmeleitfähigkeitswerte nochmals wesentlich (bis zu 64 %) aufgrund der stark reduzierten Wärmestrahlung in den Hohlräumen. Dies ist besonders ausgeprägt bei den Aufbauten mit größeren Hohlraumdicken. Um das Potential des Anbringens von Hohlräumen im Holzbauwesen zu nutzen, wurde ein Vorschlag für ein neues Produkt auf Holzbasis präsentiert.

Influence of the air cavities on thermal conductivity of selected wood based materials and their application for building industry.
On selected wood-based materials (beech veneer, MDF and particle board), the influence of inserting air cavities on the thermal conductivity was investigated. For the tests, the particular boards (board thickness: 2.7 to 5 mm according to the material) were layered in multiple layers by varying the assemblies and using boards with and without cavities. Additionally, aluminium foils (low emissivity) were inserted to investigate the influence of heat radiation in the cavities. It can be stated that inserting air cavities (approximately 46 % of core material) results in a reduction of thermal conductivity up to 51 %. An additional insertion of aluminium foils perpendicular to the direction of heat flow reduces the thermal conductivity once more significantly (up to 64 %) due to a strong reduced heat radiation within the cavities. This is particularly pronounced in the constructions with larger air cavity thicknesses. Additionally, a proposal of a new product based on wood has been presented to develop the potential of inserting cavities for timber construction.

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Rug, W.; G√ľmmer, K.; Gehring, S.Schraubenpressklebung mit NagelschraubenBautechnik1/201033-43Fachthemen

Abstract

Die Schraubenpressklebung ist eine Methode zum Herstellen tragfähiger geklebter Verbindungen, welche in der neuen überarbeiteten DIN 1052:2008, Abschnitt 14 geregelt ist. Bei der Anwendung dürfen jedoch ausschließlich selbstbohrende Schrauben mit Teil gewinde zum Aufbringen des nötigen Pressdrucks benutzt werden. Im Rahmen grundlegender Untersuchungen wurde die Nagelschraube als Alternative zur bisher geregelten Schraube geprüft. Für die insgesamt drei untersuchten Klebstoffe wurden Verklebungen zwischen Brettschichtholz und Vollholz, Sperrholz, sowie Furnierschichtholz untersucht. Zusammen wurden 932 Prüfkörper in Anlehnung an DIN EN 392:1996 auf deren Klebfugenfestigkeiten hin getestet.
Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass mit Nagelschrauben hergestellte Klebungen hinreichende Festigkeiten erzielen, um eine Schrauben-Pressklebung nach DIN 1052:2008 herzustellen.

Screw-press-bonding with nail screws.
The screw-press-bonding is a method to manufacture glued wooden joints. This technology is regulated in the new revised standard DIN 1052:2008 (which is based on the Eurocode 5). In practice it is only allowed to use self-drilling screws with partial thread to generate the required (contact) pressure. Based on different experiments the nail screw was tested as an alternative method. Three adhesives in all were used to make bonding between glued-laminated timber (BSH) and solid wood (VH), plywood (SH) and also laminated veneer lumber (LVL). Altogether, there were tested 932 specimens on their bonding strength on the basis of DIN EN 392:1996.
The results of this experiments show that bonded joints, which were manufactured with nail screws, generate enough strength to make a screw-press-bonding on the basis of DIN 1052:2008.

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Faust, Th.; Selle, R.Der Einfluß verschiedener Verbindungsmittel auf das Tragverhalten der Verbundfuge in Holz-Leichtbeton-VerbunddeckenBautechnik1/200233-41Fachthemen

Abstract

Die Holz-Beton-Verbundbauweise (HBV) stellt eine effektive und wirtschaftliche Sanierungsmethode dar, um die Gebrauchstauglichkeit und Bauphysik einer bestehenden Holzbalkendecke an heutige Standards anzupassen. Der Einsatz von Leichtbeton kann bei dieser Konstruktion immer dann wirtschaftlich attraktiv sein, wenn durch die in bezug auf Normalbeton erzielte Gewichtsreduktion auf zusätzliche Sanierungsmaßnahmen für andere Bauteile verzichtet werden kann. Um die Effizienz solcher Verstärkungsmaßnahmen abschätzen zu können, wurden an der Universität und MFPA in Leipzig Push-Out-Versuche mit verschiedenen Verbindungsmitteln durchgeführt, mit denen das Tragverhalten der Verbundfuge in Holz-Leichtbeton-Verbunddecken (HLBV-Decken) untersucht wurde. Als Ergebnis dieser Scherversuche ist festzuhalten, daß historische Holzbalkendecken mit Leichtbeton auf dem gleichen Niveau wie mit Normalbeton ertüchtigt werden können. Aufgrund der besonderen Eigenschaften des Leichtbetons müssen allerdings die Verbindungsmittel bei HLBV-Decken enger gesetzt werden im Vergleich zur Anwendung mit Normalbeton, um die gleiche Wirkung zu erzielen.

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Haller, Peer; Putzger, Robert; Wehsener, Jörg; Hartig, JensFormholzrohre - Stand der Forschung und AnwendungenBautechnik1/201334-41Berichte

Abstract

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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Bonfig, Peter; Dehlinger, Christian; Cremers, JanEinfamilienhaus? Du darfst! - Die Typologie des kompakten Hofhauses ermöglicht private Wohnformen auf eigenem Grund bei hoher urbaner DichteBautechnik1/202335-44Berichte

Abstract

Das sog. kompakte Hofhaus wurde als neuartiger Hofhaustyp an der Hochschule für Technik Stuttgart (HFT) entwickelt und untersucht. Zu Quartieren addiert stellt er den Bewohnern bei geringem Landverbrauch urbane Lebensräume zur Verfügung und kann hohe Dichte, Diversität von Nutzung sowie ein hohes Maß an Privatheit und Wohnqualität in Innen- wie Außenräumen miteinander vereinen - in Neubau- wie in Bestandsituationen. Definitionsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass nicht einsehbare Höfe/Außenräume als ausschließlich private Nutzflächen in die Gebäudestruktur integriert werden (anstelle von exponierten Abstandsflächen mit geringerem Nutzwert außerhalb des Gebäudes) und über diese Bereiche auch die Belichtung und die Belüftung erfolgen können. Innen- und Außenräume können so zu einem geschützten und eng miteinander verzahnten Lebensraum verschmelzen. Die bisherigen Ergebnisse der seit 2017 laufenden DFG-geförderten interdisziplinären Forschungsarbeit weisen mit einer umfangreichen Typologie, allgemeingültigen Lösungsstrategien und vielen Einzeluntersuchungen nach, dass dieser Ansatz bereits auf ungewöhnlich kleinen Parzellen (ca. 60-200 m2) unterschiedlicher Proportion mit bis zu fünfgeschossigen Gebäuden für eine oder mehrere Parteien funktioniert. Einige der aus verschiedenen Grundtypen hervorgehenden Varianten eignen sich als Einfamilienhäuser auf eigenem Grund und können so diese von der Mehrheit angestrebte Wohnform in einem nachhaltigen urbanen Umfeld hoher Dichte und Heterogenität ermöglichen.

Single-family house? You may!
The typology of the compact courtyard house enables private forms of living on one's own land with a high urban density. The so-called compact courtyard house was developed and examined as a new type of courtyard house at the Stuttgart University of Applied Sciences (HFT Stuttgart). Added to neighbourhoods, it provides residents with urban living spaces reducing land consumption and can combine high density, diversity of use and a high degree of privacy and residential quality in both indoor and outdoor spaces - in both new and existing situations. By definition, this is achieved by integrating courtyards/outdoor spaces into the building structure as exclusively private usable areas that can not be looked into (instead of exposed distance areas with lower usable value outside the building) and by providing lighting and ventilation via these areas. Indoor and outdoor spaces can thus merge into a protected and closely interlinked living space. The results to date of the interdisciplinary DFG-funded research work, which has been ongoing since 2017, demonstrate with an extensive typology, generally valid solution strategies and many individual investigations that this approach already works on unusually small plots (approx. 60-200 m2) of varying proportions with up to five-storey buildings for one or more parties. Some of the variants that emerge from different basic types are suitable as single-family houses on their own land and can thus enable this form of housing sought by the majority in a sustainable urban environment of high density and heterogeneity.

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Haller, Peer; Hartig, Jens; Wehsener, JörgFormholzrohre aus BucheBautechnik1/201536-39Berichte

Abstract

Die tragende Verwendung der Buche (Fagus sylvatica) wird gegenwärtig in den deutschsprachigen Ländern intensiv erforscht. Der Grund dafür ist der große, weitgehend ungenutzte Buchenbestand, der im Zuge des Waldumbaus zu Lasten der Fichte (Picea abies) weiter wachsen wird. Heute hängt die Wertschöpfungskette der Forst- und Holzwirtschaft zu 90 % am Nadelbaum. Fast zwei Drittel davon entfallen auf den Bau. Die Struktur der Wälder wird sich in Zukunft ändern und die Industrie vor die Aufgabe stellen, der Ressourcenveränderung mit neuen Verfahren und Produkten zu begegnen. Ein Beispiel dafür ist das Formholzrohr. Dieser Beitrag untersucht das Tragverhalten solcher Rohre, die nach einem speziellen Verfahren aus massiven Platten gerollt wurden.

Molded wooden tubes made of beech
The structural use of beech (Fagus sylvatica) is currently under intensive investigation in the German-speaking countries. The reason is the large, widely unused stock in the forests, which will further increase at the burden of spruce (Picea abies) due to the forest conversion. Today, the value added chain of the forest and timber economy depends to 90 % on softwood. Almost two third thereof are used for the building industry. The structure of the forests will change in the future and it is the task of the industry to react with new methods and products. An example is the molded wooden tube. This contribution investigates the load-bearing behavior of such tubes, which are rolled out of massive timber board following a special technique.

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Holzer, S. M.; Köck, B.Barocke Dachwerke: Konstruktion und Analyse des TragverhaltensBautechnik1/200936-47Fachthemen

Abstract

Konstruktion und Tragverhalten historischer Bauwerke haben schon öfter im Zentrum von Forschungsprojekten gestanden, zuletzt ganz besonders intensiv im Karlsruher DFG-Sonderforschungsbereich 315 (Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke). Der hier vorliegende Beitrag ist einem Thema gewidmet, das bei allen diesen Forschungen bisher am Rande gestanden hat, nämlich den barocken Holzkonstruktionen. Die Autoren haben in den letzten Jahren eine große Anzahl barocker Dachwerke in Bayern untersucht, vorwiegend weitgespannte Kirchendächer. Der Bestand solcher Dächer gerade im Gebiet südlich der Donau ist nahezu unüberschaubar groß, und die statische Beurteilung und Ertüchtigung solcher Dächer stellt für den Bauingenieur eine sowohl praktisch und ökonomisch relevante als auch in der Modellbildung anspruchsvolle Aufgabe dar. Bei der Untersuchung der bayerischen Barockdächer hat es sich herausgestellt, dass die dort anzutreffenden Tragkonstruktionen in erheblichem Maße von den typischen mittelalterlichen Dachwerken oder auch von barocken Dachwerken anderer Regionen abweichen: Die barocken Dachtragwerke Süddeutschlands haben - in markantem Unterschied zum mittelalterlichen Dach mit seiner Reihung identischer, voneinander nahezu völlig unabhängiger Gespärre - ausgeprägte firstparallele Tragwirkung. Noch wichtiger - gerade auch im Hinblick auf notwendige Sanierungen - ist aber das äußerst häufige Fehlen eines Zugbandes in Form einer durchgehenden Anker- oder Zerrbalkenlage auf Höhe der Dachtraufe. Die oft weit in den Dachraum ragenden, meist aus Ziegeln gemauerten Gewölbe und Kuppeln machen komplizierte, vielfach statisch unbestimmte Konstruktionen zur Aufnahme der Schubkräfte der Gespärre notwendig. In diesem Beitrag werden typische Konstruktionsvarianten zur Lösung dieser barocken Aufgabe vorgestellt und deren Tragverhalten beleuchtet. Bei allen wichtigen Konstruktionsvarianten stellt sich heraus, dass diese Tragwerke bei der statischen Berechnung im Gegensatz zum klassischen Sparrendachwerk mit Zugband auf Traufenhöhe sehr sensibel auf Modellierungsannahmen reagieren, vor allem auf die angesetzten Steifigkeiten der Verbindungen und Auflager. Nichtlineare Modelle für Verbindungen (z. B. Berücksichtigung der herstellungs- und schwindbedingten Klaffungen) könnten einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis des Lastabtrags und zum Nachweis der verbleibenden Standsicherheit solcher Tragwerke liefern.

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Szalai, J.Ermittlung der w√§hrend der Herstellung auftretenden Eigenspannungen und Verformungen bei gekr√ľmmten Brettschichttr√§gern.Bautechnik2/198337-41, 87-90

Abstract

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

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Klingsch, W.; Tavakkol-Khah, M.Physikalisch orientierte Simulation des Brandverhaltens von HolzbauteilenBauphysik2/199538-43Fachthemen

Abstract

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden die Grundlagen für die physikalisch orientierte numerische Simulation brandbeanpruchter Holzbauteile entwickelt. Die Temperatur- und Zeitabhängigkeit der physikalischen Stoffwerte werden ebenso berücksichtigt wie Massenverlust und Feuchteänderungen. Die Verifizierung der Rechenmodelle erfolgte mittels experimenteller Daten zum Brandverhalten von Holzbauteilen bei Normbrandbeanspruchung. Eine Reihe bislng z. T. nur empirisch begündeter Daten zum Brandverhalten von Holzbauteilen konnte abgesichert bzw. präzisiert werden. Eine Erweiterung bzw. Anwendung des Rechenmodells auf natürliche Brände ist möglich.

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Koj, Christoph; Trautz, MartinMit Schrauben f√ľgen und bewehren - Langzeitversuche an biegesteifen Rahmenecken im Au√üenklimaBautechnik1/201438-45Aufs√§tze

Abstract

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.

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Scheidel, Sabine; Dienst, Sebastian; Kornadt, OliverAnwendungsm√∂glichkeiten der neuen "Muster-Holzbaurichtlinie" f√ľr HolzrahmenbauteileBauphysik1/202240-45Berichte

Abstract

In der Baubranche, wie auch in vielen anderen Bereichen, legen Politik und Gesellschaft immer stärkere Priorität auf ein nachhaltiges, ressourcenschonendes und ökologisches Denken und Handeln. Zur Errichtung und Erweiterung von Gebäuden ist Holz hier als besonders geeignet zu sehen, was auch die Charta für Holz verdeutlicht. Im Juni dieses Jahres wurde die neue Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise (MHolzBauR) durch die Aufnahme in die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) eingeführt. Bereits vor der offiziellen Einführung wurde diese als ein weiterer Schritt in Richtung der bauaufsichtlich geregelten Holzgebäude bis zur Gebäudeklasse 5 gewertet. Die Richtlinie soll die Anwendung von Holz als Baustoff über eine Geschosshöhe von 13 m hinaus zulässig machen und auch eine Ausführung tragender und raumabschließender Bauteile mit einer feuerbeständigen Anforderung in Holzbauweise ermöglichen. Bei einem Vergleich der neuen MHolzBauR mit der bisher gültigen Muster-Richtlinie erkennt man jedoch keinen nennenswerten Unterschied zwischen den brandschutztechnischen Anforderungen an eine Holzrahmenkonstruktion. Damit können die lang ersehnten Möglichkeiten für Holzgebäude bis zur Hochhausgrenze nur in Massivholzbauweise realisiert werden. Ein nicht unerheblicher Bereich des Holzbaus bleibt weiterhin auf die Gebäudeklasse 4 begrenzt.

Possible applications of the new “Muster-Holzbaurichtlinie” for timber frame components
In the construction industry, politics and society are placing increasing priority on sustainable, resource-conserving and ecological thinking and action. Wood is a particularly suitable building material for this. In June this year, the new German Model Guideline on Fire Protection Requirements for Building Components and External Wall Cladding in German Timber Construction was officially introduced by inclusion in the Model Administrative Regulation on Technical Building Regulations. The guideline is not only to permit the use of wood as a building material from a total storey height of 13 m, but also to allow a construction method for wooden building components with a fire resistance duration of more than 90 minutes. However, there are no possibilities under the new directive to use timber frame components in buildings above a height of 13 m. This means that the long-desired possibilities to erect timber buildings above the high-rise limit can only be realised in solid timber construction.

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Hassan, Jan; Eisele, MatthiasBauBuche - Der nachhaltige HochleistungswerkstoffBautechnik1/201540-45Berichte

Abstract

Seit Beginn des 21. Jahrhunderts erlebt der Holzbau europaweit eine Renaissance und erreicht mit dem Bau moderner Holzbauwerke ganz neue Dimensionen. Bisher werden im konstruktiven Holzbau fast ausschließlich Nadelhölzer eingesetzt. Zwar bieten Laubhölzer wesentlich höhere Festigkeits- und Steifigkeitswerte, doch deren Aufbereitung zu konstruktiven Werkstoffen war bisher zu teuer. Seit August 2014 ist erstmals ein industriell hergestellter, konstruktiver Werkstoff aus Laubholz verfügbar - BauBuche, ein Furnierschichtholz aus europäischer Rotbuche. Dieser neue Werkstoff besitzt eine außergewöhnlich hohe Tragfähigkeit und ermöglicht schlankere Bauteile sowie größere Spannweiten im Holzbau. Im Vergleich zu Nadelholzwerkstoffen führt der Einsatz von BauBuche zu erheblichen Materialeinsparungen. Der Vergleich mit Stahl zeigt, dass BauBuche das Potenzial hat, dem Holzbau neue Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen. Das Produkt ist bauaufsichtlich zugelassen und die Bemessung erfolgt nach Eurocode 5. Die hohe Festigkeit und die hohe Rohdichte erfordern jedoch punktuelle Sonderregelungen.

BauBuche - the sustainable high-performance material
Since the beginning of the 21st century, timber construction has been experiencing a Europe-wide renaissance, and we are witnessing new dimensions opening up in terms of timber structures. At present, timber construction is limited almost exclusively to softwoods. Although hardwoods offer much greater strength and stiffness, up to now the process of converting them into building materials has been too costly. August 2014 saw the launch of the first industrially manufactured construction material derived from hardwood - BauBuche, a laminated veneer lumber produced from European beech. This new material has an exceptionally high load-bearing capacity, and therefore permits more slender structural components and longer spans in timber construction. Compared with softwoods, BauBuche reduces material consumption considerably, while a comparison with steel shows that BauBuche has the potential to open up completely new applications for timber construction. BauBuche has national technical approval and conforms to the Eurocode 5 rules for the design of timber structures. The high strength and density, however, mean that special rules apply for certain individual aspects.

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Heller, H.Aufdoppelung, Verst√§rkung von Vollholzbalken - Effiziente Balken-, Pfetten- und Sparrenert√ľchtigung mit Doppel- und VollgewindeschraubenBautechnik1/200840-48Fachthemen

Abstract

Im Zusammenhang mit der zunehmend erforderlichen Rekonstruktion/Sanierung von Altbauten sind oft die statischen und bauphysikalischen Qualitäten von Decken- und Dachkonstruktionen zu verbessern. Mit den jetzt verfügbaren, zugelassenen neuartigen Schrauben sind “sanfte” und sehr effektive Eingriffe in die Holztragstruktur möglich.

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Frangi, A.; Fontana, M.Brandverhalten von Hohlkastendecken aus HolzBauphysik1/200542-51Fachthemen

Abstract

Der vorliegende Artikel dokumentiert die wesentlichen Resultate von experimentellen Untersuchungen zum Brandverhalten von Holzdecken aus Hohlkastenelementen und schafft Grundlagen für die Beurteilung des Brandverhaltens von Deckenkonstruktionen aus Holz bei längerer Branddauer für Geschoßbauten. Die Versuche sind Teil der längerfristig angelegten Forschungen zum vermehrten Einsatz der ökologischen Holzbauweise in mehrgeschossigen Bauten. Im Vordergrund der Untersuchungen standen daher die experimentelle Überprüfung des Brandverhaltens der Hohlkastendecken insbesondere des Tragwiderstandes für längere Feuerwiderstandszeiten. Im Weiteren wurde auch der Einfluss von unterschiedlichen Fugenkonstruktionen, der Einsatz von Akustik-Lochungen sowie auch die Brandschutzwirkung verschiedener Dämmaterialien untersucht.

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Möller, EberhardTendenzen im Holzbau, Bauen mit Holz - Wege in die Zukunft?Bautechnik1/201342-46Berichte

Abstract

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Spittank, J.; Weber, M.Bauen mit Planelementen - Planung, Berechnung, Ausf√ľhrung. Herrn Prof. Dr.-Ing. E. Reyer, Lehrstuhl f√ľr Baukonstruktionen mit Ingenieurholzbau und konstruktiver Bauphysik, Ruhr-Universit√§t-Bochum, zur Emeritierung gewidmetMauerwerk2/200342-53Fachthemen

Abstract

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

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M√ľller, J.; Peylo, A.Nachtr√§glicher Holzschutz durch die Diffusion von Bor aus borhaltigen D√§mmstoffenBauphysik1/200043-49Fachthemen

Abstract

In einigen Kreisen der Bauwirtschaft besteht die Tendenz, auf einen chemischen Holzschutz zu verzichten und die Möglichkeiten des konstruktiven Holzschutzes voll auszuschöpfen. Treten dann aber unvorhergesehene Befeuchtungen auf, können erhebliche Schäden entstehen. Bei bewußtem Verzicht auf chemische Schutzmaßnahmen werden gleichzeitig häufig Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen verwendet, die gegen Insektenbefall geschützt und mit einem Feuerschutzmittel ausgestattet sein müssen. Hier werden meist Borsalze eingesetzt, die beide Aufgaben hervorragend bewältigen können und auch als Holzschutzmittel seit Jahrzehnten bewährt sind. Für den Brandschutz werden dabei vielfach höhere Mengen an Borsalzen benötigt als für den Holzschutz erforderlich sind. Daher soll in der vorliegenden Arbeit untersucht werden, ob bei außerplanmäßiger Befeuchtung ein ausreichender Holzschutz durch die Diffusion von Bor aus borhaltigen Dämmstoff in die angrenzenden, befeuchteten Holzbauteile erreicht werden kann. Die Untersuchungen wurden an praxisgerechten Rahmenelementen durchgeführt.

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Tschemmernegg, F.; Lener, G.; Taus, M.Zur Nachgiebigkeit von Rahmenknoten - Teil 2.Stahlbau2/198945-52Fachthemen

Abstract

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

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Wehsener, J√∂rg; Werner, Tom-Egmont; Heiduschke, Andreas; Hartig, Jens; Haller, PeerGlasfaserverst√§rkte Holzrohre f√ľr KleinwindkraftanlagenBautechnik1/201446-50Berichte

Abstract

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.

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Natterer, JuliusEinfach- und Hightech-Konstruktionen aus Holz - Eine Chance f√ľr energie- und nachhaltigkeitsbewusstes BauenBautechnik1/201347-50Kommentar

Abstract

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.

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