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Author(s)TitleJournalIssuePageCategory
Walberg, DietmarSolid and timber construction in residential buildings / Massiv- und Holzbau bei WohngebäudenMauerwerk1/201616-31Fachthemen

Abstract

In the context of a comprehensive analysis of the current situation in Germany’s residential sector as regards construction costs and developments in these, the Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V. (ARGE) undertook a specific study to investigate the use of the main materials for building walls (using both solid and timber construction methods) in residential buildings. In order to obtain comparable data, two buildings typical of the residential sector were modelled: an apartment block and a detached house. These reflect the current building situation in Germany.
It should be noted that for both multi-storey buildings and detached homes, if we look at the median cost, it is more economical to use masonry for the basic structure than timber. The cost advantage of the solid construction method over the timber method for detached houses is 4 %, and the median advantage for apartment blocks is between 4.7 and 6 %.
The studies we used in our assessment of the sustainability of the building materials used (for example from TU Darmstadt) conclude that both construction methods (solid and timber) are comparable in terms of the ‘ecological balance sheet’ results achieved over their entire life cycles and occupancy phases.

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: BIM - Building Information Modeling 2015Bautechnik11/20151-150Sonderheft

Abstract

BIM ist in aller Munde. Dass die Methode, wie immer sie dereinst hei√üen wird, hierzulande Fahrt aufgenommen hat, wird ein jeder Besucher der letzten BAU in München bestätigen können. Ernst & Sohn widmet dem Thema in diesem Jahr - nach dem 2013 als erstes seiner Art erstmals erschienen Sonderheft BIM - das dritte Sonderheft und die beiden vorherigen sind längst vergriffene Sammlerexemplare.

Der Aufbau des Heftes spiegelt alle wesentlichen, aktuellen, aber auch grundsätzlichen Aspekte des Themas BIM. Von den ersten BIM-Referenzobjekten hierzulande über die Situation im weltweiten Ausland, die Frage der veränderten Ausbildung von Ingenieuren und Architekten, aktuelle Diskurse um BIM und Virtuelles Engineering bis zu den zunehmend wichtigeren Themen BIM und die Hersteller (das zeigte auch die BAU überdeutlich) sowie BIM und das Bau-, besonders auch Vergaberecht.

Welche Bedeutung die Öffentlichkeit dem Thema inzwischen beimisst, zeigt neben der Gründung der GmbH „planen-bauen 4.0” auch die Tatsache, dass das Thema allmählich die Publikumspresse erreicht. Der BVBS (Bundesverband Bausoftware) geht in seinen Schätzungen sicherlich nicht zu weit, wenn er BIM binnen zehn Jahren bei 50 Prozent des gesamten Bauvolumens im Einsatz sieht. Auch die Zahlen bezüglich des Einsparpotenzials bei Arbeitszeit, Geld und Ressourcen können sich mit derzeit noch konservativ geschätzten 20 Prozent sehen lassen. Die Lesezeit jedenfalls, die Sie dem Thema BIM widmen, wird eine erfüllte, Sie womöglich mit ganz neuen, ungeahnten Perspektiven und Möglichkeiten erfüllende Zeit sein.

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Flaig, MarcusIn Plattenebene beanspruchte Biegetr√§ger aus Brettsperrholz - Teil 1: Effektive Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte f√ľr die SchubbemessungBautechnik11/2015741-749Aufs√§tze

Abstract

Bei der Bemessung von in Plattenebene beanspruchten Brettsperrholzträgern müssen Schubspannungen in den Brettlamellen und in den Kreuzungsflächen zwischen rechtwinklig miteinander verklebten Längs- und Querlagen berücksichtigt werden. Insgesamt werden dabei drei Versagensmechanismen unterschieden. Für den Nachweis der Tragfähigkeit müssen die Schubspannungen im Brutto- und im Nettoquerschnitt und in den Kreuzungsflächen berechnet und mit entsprechenden Festigkeiten verglichen werden. Zur Berechnung der Schubspannungen in Abhängigkeit des Trägeraufbaus werden analytische Lösungen vorgestellt und es wird eine vom Trägeraufbau abhängige effektive Schubfestigkeit unter Berücksichtigung der verschiedenen Versagensmechanismen angegeben. Zur Berechnung der Schubverformungen wird ein effektiver Schubmodul in Abhängigkeit des Trägeraufbaus vorgestellt, der Verformungsanteile in den Brettlamellen und in den Kreuzungsflächen berücksichtigt.

CLT-beams loaded in-plane direction - Part 1: Effective strength and stiffness properties for the shear design
In the design of CLT-beams loaded in-plane, shear stresses in the lamellae and in the crossing areas between orthogonally bonded boards of longitudinal and transversal layers need to be considered. A total of three different failure modes can be distinguished. For the design in the ultimate limit states, shear stresses in the gross and in the net cross section and shear stresses in the crossing areas need to be calculated and compared to respective strength properties. Analytical solutions for the calculation of shear stresses, taking into account the board width and the layup of CLT-beams, are presented. The effective shear strength of CLT-beams loaded in-plane is derived from the load carrying capacities of the different failure modes. For the calculation of the shear deformation an effective shear modulus is specified in dependence of the cross-sectional structure taking into account shear strain in the lamellae and in the crossing areas.

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Flaig, MarcusIn Plattenebene beanspruchte Biegetr√§ger aus Brettsperrholz - Teil 2: Brettsperrholztr√§ger mit angeschnittenen R√§ndern, Durchbr√ľchen oder AusklinkungenBautechnik11/2015750-758Aufs√§tze

Abstract

Für Brettsperrholzträger mit angeschnittenen Rändern werden Abminderungsfaktoren anhand der in Eurocode 5 für Brettschichtholzträger angegebenen Gleichungen hergeleitet. Für die zur Berechnung der Abminderungsfaktoren erforderlichen Festigkeitskennwerte der Brettsperrholzträger werden Gleichungen in Abhängigkeit des Lagenaufbaus und unter Berücksichtigung der möglichen Versagensmechanismen definiert. Für Brettsperrholzträger mit Durchbrüchen oder Ausklinkungen am Trägerauflager werden spannungsbasierte Bemessungsansätze beschrieben. Zur Berechnung der rechtwinklig zur Trägerlängsachse wirkenden Beanspruchungen werden die im deutschen Nationalen Anhang zu Eurocode 5 angegebenen Gleichungen für Brettschichtholzträger mit verstärkten Durchbrüchen und Ausklinkungen verwendet. Zur Berechnung von Spannungsspitzen im Bereich der Durchbrüche und Ausklinkungen werden mithilfe von Finite-Elemente-(FE)-Berechnungen ermittelte Faktoren angegeben.

CLT beams loaded in plane direction - Part 2: Tapered CLT beams and CLT beams with holes or notches
Based on Eurocode 5 equations for the calculation of strength reduction factors for glulam beams, a method to determine the bending strength of CLT beams with tapered edges is presented. The strength properties of CLT beams needed as input values are defined in dependence of the beam layup taking into account possible failure modes. For CLT beams with holes or notches stress based design approaches are introduced. For the calculation of stresses perpendicular to the beam axis existing approaches given in the German National Annex to Eurocode 5 for reinforced glulam beams with holes or notches are used. Stress concentration factors determined by means of finite element method are introduced.

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Brandner, Reinhard; Dietsch, Philipp; Dr√∂scher, Julia; Schulte-Wrede, Michael; Sieder, MikeScheibenschub von Brettsperrholz: Verifizierung einer Pr√ľfkonfiguration und ParameterstudieBautechnik11/2015759-769Aufs√§tze

Abstract

Bei einer auf Schub beanspruchten Scheibe aus Brettsperrholz (BSP) werden, aufgrund der inneren Struktur aus orthogonal geschichteten und verklebten Brettlagen, drei mögliche Versagensmechanismen unterschieden: (i) Brutto-Schub, (ii) Netto-Schub und (iii) Torsion. Während der Widerstand gegen Torsion bereits umfangreich untersucht wurde, stellt sich die Bestimmung der Brutto- und Netto-Schubfestigkeiten als Herausforderung dar. Gegenwärtige Nachweise für den Netto-Schub beziehen sich daher auf Kenngrößen, welche an BSP-Einzelknoten ermittelt wurden. Die Verifizierung dieses Ansatzes für ganze BSP-Elemente ist allerdings noch ausständig. Im Rahmen dieses Beitrages wird die Anwendbarkeit der von Kreuzinger und Sieder [1] 2013 veröffentlichten Prüfkonfiguration zur Bestimmung der Scheibenschubkenngrößen verifiziert. Zu diesem Zweck und zur Ermittlung bemessungsrelevanter Schubkenngrößen wurden insgesamt 18 Serien mit unterschiedlichen Konfigurationen der Produktparameter geprüft. Dabei konnte die Effizienz der Prüfkonfiguration zusammen mit einem zuverlässigen Versagen auf Schub bei allen Serien festgestellt werden. Bezüglich der untersuchten Parameter wurden qualitativ übereinstimmende Ergebnisse mit Prüfungen an BSP-Einzelknoten beobachtet. Die Parameter Fugenausführung und Lagenstärke wurden als wesentliche Einflussfaktoren auf die Schubkenngrößen bestätigt. Auf Grundlage der Erkenntnisse werden charakteristische Schubkenngrößen und ein Bemessungskonzept vorgeschlagen.

Shear properties of cross laminated timber diaphragms: verification of a test configuration and parameter study
In diaphragms of cross laminated timber (CLT) exposed to shear the internal structure of orthogonally layered side bonded layers leads to three possible failure mechanisms: (i) gross-shear, (ii) net-shear and (iii) torsion. While the resistance against torsion has been investigated comprehensively, the determination of gross- and net-shear strength values remained a challenging task. Present design concepts for net-shear are based on properties derived from testing single CLT-nodes. The verification of this approach for CLT-elements has yet to be confirmed. This article aims to verify the applicability of the test configuration published 2013 by Kreuzinger and Sieder [1]. Therefore and for evaluation of shear properties relevant for design, 18 series featuring different parameter settings were tested. In doing so, the operational efficiency of the new shear test configuration together with reliable shear failure of all tested CLT diaphragms was observed. With regard to the investigated parameters, results qualitatively correspond with tests on single CLT-nodes. Gap execution and layer thickness are confirmed to be parameters significantly influencing shear properties. Based on gathered experiences, characteristic shear properties and a design concept are proposed.

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Ringhofer, Andreas; Brandner, Reinhard; Flatscher, Georg; Schickhofer, GerhardAxial beanspruchte Holzschrauben in Vollholz, Brettschichtholz und BrettsperrholzBautechnik11/2015770-782Aufsätze

Abstract

Dieser Fachaufsatz behandelt das Tragverhalten axial beanspruchter, selbstbohrender Holzschrauben in den geschichteten, brettbasierenden Holzwerkstoffen Brettschichtholz und Brettsperrholz bzw. in Vollholz. Mit Fokus auf den Versagensmechanismus “Herausziehen” wird auf Basis zahlreicher Untersuchungen in der Vergangenheit ein neues universelles Modell zur Bestimmung der Ausziehfestigkeit formuliert, welches mittels multiplikativem Ansatz eigens definierter k-Faktoren bzw. k-Funktionen in der Lage ist, die große Bandbreite an unterschiedlichen Einbausituationen in den betreffenden Holzwerkstoffen abzubilden. Eine Verifizierung dieses Modells erfolgt anschließend unter Zugrundelegung einer umfangreichen Sammlung an Prüfdaten, vergleichbarer Ansätze aus der Literatur und Prüfergebnissen von Schraubenverbindungen in Form von Brettsperrholz-Wand-Decken- bzw.-Wand-Wand-Anschlüssen. Abschließend wird ein Ansatz zur Bestimmung des charakteristischen Wertes der Ausziehfestigkeit für die Anwendung in der Praxis abgeleitet, diskutiert und erneut den Prüfergebnissen gegenübergestellt.

Axially loaded screws in solid timber, glued laminated timber and cross laminated timber
This paper concentrates on the bearing behavior of axially loaded self-tapping screws in solid timber and the board-composed, layered timber products glued laminated timber and cross laminated timber. Focusing on withdrawal failure mode and basing on numerous investigations done in the past, we formulate a new and universal approach including multiplicative k-factors or k-functions for determining the withdrawal strength of self-tapping screws variably situated in these products. Consequently, we verify the new model with results gained from several test series related, approaches given in the literature and test results of CLT-wall-to-floor and -wall-to-wall connections. Finally, we determine, discuss and verify a characteristic function provided for practical application.

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Boccadoro, Lorenzo; Frangi, AndreaExperimentelle Untersuchungen zum Tragverhalten von Holz-Beton-Verbunddecken aus BucheBautechnik11/2015783-789Aufsätze

Abstract

Am Institut für Baustatik und Konstruktion IBK der ETH Zürich wurde der Prototyp einer neuartigen Holz-Beton-Verbunddecke aus Laubholz entwickelt. Die Verbunddecke besteht aus dünnen (40 mm dicken) Furnierschichtholzplatten aus Buche (BauBuche) und einer 120 bis 160 mm dicken Betonschicht. Die Buchenplatten übernehmen sowohl die Funktion der Schalung als auch der Zugbewehrung. Als Verbund zwischen Beton und Holz werden 15 mm tiefe Kerben ins Holz gefräst, die zu einer steifen mechanischen Verzahnung zwischen Beton und Holz führen. Der Artikel stellt die Leitidee der Verbunddecke sowie die umfassenden durchgeführten experimentellen Untersuchungen vor. Dieses neuartige Deckensystem wurde im ETH House of Natural Resources (www.honr.ethz.ch) erstmals weltweit umgesetzt.

Experimental analysis on the structural behavior of timber-concrete composite slabs made of beech
At the Institute of Structural Engineering of the ETH Zurich, an innovative timber-concrete composite slab made of hardwood has been developed. This composite slab is made of a 40 mm thick beech laminated veneer lumber plate (BauBuche) and a 120-160 mm thick concrete layer. The beech plates act as formwork and tensile reinforcement. The connection between the two materials is accomplished with 15 mm deep notches in the timber plate, which ensure a stiff composite action. This paper presents the basic concept of the composite slab as well as the extensive performed experimental investigations. This innovative slab system was implemented for the first time in the ETH House of Natural Resources (www.honr.ethz.ch).

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Ayoubi, Mazen; Trautz, MartinVerbundverhalten von Vollgewindeschrauben in Brettschichtholzbauteilen - Teil 1: Experimentelle Untersuchungen zum Einsatz der Schrauben mit großen Einbindelängen als Bewehrung in BrettschichtholzbauteilenBautechnik11/2015790-799Aufsätze

Abstract

In der Konstruktion von filigranen, schlanken Bauteilen aus Holz hat sich deren Bewehrung und Fügung mit selbstbohrenden Vollgewindeschrauben (VGS) als innovative, effektive und praktische Methode erwiesen. In dem mit Schrauben bewehrten Holz kommen selbstbohrende Vollgewindeschrauben großer Baulänge als Bewehrungselemente zum Einsatz. VGS stellen nicht nur ein Befestigungsmittel dar, sondern fungieren aufgrund ihrer hohen Festigkeit und ihrer großen verfügbaren Längen als Basiselement, dessen Verbundeigenschaften mit einer Stahlbetonbewehrung vergleichbar sind.
Zur Beschreibung des Verbundverhaltens und der Kraftübertragung bei großen Verbund- und Einbindelängen wurden experimentelle, analytische und numerische Untersuchungen am Lehrstuhl für Tragkonstruktionen der RWTH Aachen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen wurden im Institut für Bauforschung durchgeführt und umfassen mehr als 160 Pull-Out-Versuche sowie 84 Lasteinleitungsversuche, darüber hinaus Versuche zum Einfluss eines Längsrisses sowie einer eingebetteten Schraubenspitze auf das Verbundtragverhalten. Die parallel durchgeführten numerischen und analytischen Untersuchungen bilden die Basis zur Erstellung von Modellen zur Beschreibung des Tragverhaltens und der Kraftübertragung zwischen Schraube und Holz. Die gewonnenen Kenntnisse ermöglichen die Bestimmung eines wirtschaftlichen und gleichzeitig sicheren Bemessungsansatzes unter besonderer Berücksichtigung der Anisotropie des Holzes. In diesem Beitrag werden die Untersuchungsergebnisse, die im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts ermittelt wurden, dargestellt. Teil 1 behandelt die experimentellen Untersuchungen, Teil 2 die analytischen und numerischen Betrachtungen sowie die Herleitung eines Verbundmodells zur Berechnung der Übertragungslänge.

Bond behaviour of self-tapping screws being used as reinforcement in glue-laminated timber elements - Part 1: Experimental investigations on self-tapping screws with continuous threads and long embedment length being used as reinforcement in glue-laminated timber elements
The use of self-tapping screws with continuous threads to reinforce and join timbers represents an effective, simple and economic method for the construction of slender and filigree timber structures. The high withdrawal resistance of the screws as well as its continuous bond with the wood enables an effect similar to steel reinforcement in concrete structures.
To investigate the bond behaviour, the force transfer and the anchorage length of self-tapping screws several tests have been realized at the Chair of Structures and Structural Design in cooperation with the Institute for Building Material Research of the RWTH Aachen University. The experimental investigations include more than 160 pull-out tests of screws with long embedment length and over 84 load distributions tests. In addition, several tests displaying the effect of longitudinal cracks in the surrounding wood as well as the effect of the screw tip have been realized. Through various analyses of the bond behaviour, the experimental investigations form the basis for the calibration and evaluation of the numerical models and allow a prediction of the force transfer of the screws in glue-laminated elements. Design rules that enable the safe and economic application of the self-tapping screws as reinforcement in timber elements have been derived from the knowledge obtained in the experimental and numerical investigations.
This paper, which results from a research project funded by the German Research Foundation, presents the results of investigations on the bond behavior of self-tapping screws in glue-laminated timber elements. Part 1 elaborates on the experimental investigations whereas, part 2 illustrates the numerical analyses and presents a bond model, which enables the design of the transfer length and the safe application of the screws as reinforcement in timber elements.

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Kindertagesstätten 2015Bautechnik10/20151-92Sonderheft

Abstract

Eine gute Kinderbetreuung und frühe Förderung für alle Kinder gehören zu den wichtigsten Zukunftsaufgaben in Deutschland. Jedes Kind ab dem vollendeten ersten Lebensjahr hat seit dem 1. August 2013 einen Rechtsanspruch auf einen Betreuungsplatz. Gemeinsames Ziel von Bund, Ländern und Kommunen ist es, bundesweit ein bedarfsgerechtes und qualitativ gutes Angebot an Betreuungsplätzen insbesondere für Kinder unter drei Jahren zu schaffen, denn noch bestehen nicht überall die entsprechenden baulichen, personellen und finanziellen Voraussetzungen. Nach Angaben des Deutschen Städte- und Gemeindebundes fehlen noch immer mehr als 130.000 Betreuungsplätze.

Für das Jahr 2016 stellt der Bund deshalb für die Errichtung von Betreuungsplätzen für Kinder unter drei Jahren einen zusätzlichen Betrag in Höhe von 230 Millionen Euro zur Verfügung. Das Bundesprogramm KitaPlus sieht weitere Mittel für den quantitativen und qualitativen Ausbau der Betreuungsangebote vor.

F√ľr Kinder ist das Beste gerade gut genug ? nach diesem Grundsatz arbeiten Fachplaner und Architekten bundesweit an Projekten f√ľr den Neubau, den Umbau und die Sanierung von Kindertagesst√§tten. Es gibt wohl kaum eine anspruchsvollere, sch√∂nere und interessantere Bauaufgabe.

Das neue Sonderheft Kindertagesstätten informiert ausführlich und praxisnah über herausragende Beispiele aus Ingenieur- und Architekturbüros beim Neubau, beim Umbau und bei der Sanierung von Kindertagesstätten. Drei Objekte zeigen, wie Kindertagesstätten mit Familien- und Jugendzentren kombiniert werden können. Die Betriebskita im ThyssenKrupp Quartier Essen unterstützt den Forscherdrang der Kinder. Eine Kita in Berlin verfügt über ein Kinderbad. Ein Architekturbüro in Ulm entwickelte ein Modul zur schnellen und kostengünstigen Erweiterung von Kitas. Ein Vergleich von acht Passivhaus-Kitas in Hannover zeigt, dass auch Kitas durchaus energieeffizient sein können. In Rheinland-Pfalz gibt es sogar eine passivhauszertifizierte Kita. Weitere Themen sind Nachhaltigkeit, kindgerechtes Design, Sicherheit und natürlich kostengünstige Bauweisen.

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Meisel, Andreas; Wallner, Bernhard; Schickhofer, GerhardTragfähigkeit und Verformungsverhalten druckbeanspruchter BlattverbindungenBautechnik10/2015702-715Aufsätze

Abstract

Blätter für Winkel- und Kreuzverbindungen sind wesentliche Bestandteile vieler zimmermannsmäßig errichteter Holztragwerke in Mitteleuropa. Die Anwendung dieser Verbindungen als statisch tragende Anschlüsse nach EN 1995-1-1 bedarf der Kenntnis ihrer Tragfähigkeit und ihres Verformungsverhaltens. In der Normung und Literatur fehlen hierzu Angaben.
Im vorliegenden Beitrag werden daher die Tragfähigkeit und das Verformungsverhalten von druckbeanspruchten Blättern (Winkelverbindungen, hier: Weißschwänze und Überblattungen) behandelt. Die Auswertung der Ergebnisse von 92 zerstörenden Prüfungen werden vorgestellt. Sowohl für die Bemessung dieser Verbindungen als auch für die Ermittlung der Federsteifigkeiten werden Berechnungsvorschläge angeführt.

Load-bearing capacity and load-bearing behaviour of lap joints loaded in compression
Angle and cross joints using laps are important members of a lot of roof structures erected by carpenters in central europe. The structural usage of these joints demands the knowledge of their load-bearing capacity and behaviour according to EN 1995-1-1. Therefore codes and literature lack information.
This contribution deals with the load-bearing capacity and behaviour of lap joints (as angle joints, here: dovetail lap joints and halved joints) loaded in compression. 92 tests were performed and analysed. Both proposals for the design and for the determination of the stiffnesses of these joints are given here.

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Hofmann, Reiner; Kuhlmann, UlrikeN√§herungsverfahren f√ľr das Torsionsmoment aus Kippstabilisierung bei Brettschichtholztr√§gernBautechnik10/2015716-724Aufs√§tze

Abstract

Während es für die Bemessung von Horizontalverbänden bekannte Ansätze für die Stabilisierungslasten gibt, wird das infolge Kippen im Trägerquerschnitt an der Gabellagerung entstehende Torsionsmoment, wenn überhaupt, nur sehr grob abgeschätzt. Zu dieser Thematik wurden umfangreiche numerische Untersuchungen an parallelgurtigen geraden Trägern, an parallelgurtigen Trägern mit angehobenem Untergurt und an Satteldach- und Fischbauchträgern mit und ohne seitliche Stützung des Druckgurts durch Horizontalverbände durchgeführt. Auf der Grundlage der durchgeführten Untersuchungen konnte ein Näherungsansatz für die Bestimmung des Torsionsmoments aus Kippstabilisierung erarbeitet werden. Der Schubspannungsnachweis kippgefährdeter Träger kann damit unter Berücksichtigung des Torsionsmoments aus Kippstabilisierung geführt werden, ohne dass die Schnittgrößen nach Biegetorsionstheorie II. Ordnung dafür bestimmt werden müssen.

A simplified design method for the torsional moment caused by stability effects of glued laminated timber beams
In contrast to stabilizing forces on horizontal bracing for the torsional moment caused by lateral torsional buckling of glued laminated timber beams in the cross section next to the support only a very rough estimation exists. Therefore a considerable number of numerical calculations have been realized for straight single span girders with parallel chords, for single span girders with raised lower chords and for saddle roof and fish-bellied girders with or without considering horizontal bracings supporting the upper chords of the girders. On the basis of the results of these studies a simplified design method for the torsional moment could be derived. Thereby the verification of shear considering the torsional moment caused by stability effects may be realized without using a calculation according to second order theory.

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Walter, Burkhard; Hoffmann-Berling, FalkBeitrag zur Erdbebenbemessung im Holztafelbau - Ermittlung der Grundschwingdauer unter Ber√ľcksichtigung von Biege- und SchubsteifigkeitBautechnik7/2015496-508Aufs√§tze

Abstract

Dieser Aufsatz behandelt die Erdbebenbemessung von Holzbauwerken und deren dynamisches Verhalten. Dabei liegt besonderes Augenmerk auf der Holztafelbauweise. Bei dieser Bauweise setzt sich die dynamische Bauwerksantwort aus mehreren Verformungsanteilen zusammen. Die zutreffende Berücksichtigung der Schub- und Biegesteifigkeiten hat einen entscheidenden Einfluss auf die Ermittlung der Grundschwingdauer von Bauwerken in Holztafelbauweise. Hierfür werden in der Praxis anwendbare Ingenieurmodelle vorgestellt und anhand von Beispielberechnungen erläutert.

Contribution to seismic design of timber structures
This contribution deals with the seismic design of timber structures and their dynamic response with particular focus on wood-panel buildings. In this kind of constructions several deformation types contribute to the overall dynamic response. The appropriate consideration of shear and flexural stiffness has an crucial influence on the determination of the fundamental periods of wood-panel structures. For this purpose engineering models suitable for practical use are presented and demonstrated by worked examples.

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Geschosswohnungsbau 2015 - Neubau, Umbau, SanierungBautechnik6/20151-92Sonderheft

Abstract

Die Nachfrage nach Wohnraum ist zurzeit immens. Die Stärkung des Wohnungsbaus ist angesichts des Mangels an bezahlbaren Wohnungen "alternativlos", denn steigende Mieten und Wohnungsknappheit sind vor allem in Ballungsgebieten Thema Nr. 1. Aus dem aktuellen sowie dem Nachholbedarf aus den Jahren 2007 bis 2014 wäre es notwendig, in den nächsten Jahren in Deutschland etwa 300.000 Wohnungen jährlich zu bauen; weit mehr als die Hälfte davon im mehrgeschossigen Wohnungsbau. Die Bundesregierung sieht darin eine gesamtgesellschaftliche Gemeinschaftsaufgabe, die sie mit Förderprogrammen unterstützt. Mit dem von Bundesbauministerin Dr. Barbara Hendricks ins Leben gerufenen "Bündnis für bezahlbares Wohnen und Bauen" sollen Bund, Länder, Kommunen, Investoren, Unternehmen und Planer zu gemeinsamen Lösungen an einen Tisch gebracht werden. Das bundesweite Gremium soll die aktuellen wohnungspolitischen Herausforderungen zeitnah bewältigen. Ziel ist es, den steigenden Wohnraumbedarf in nachfragestarken Regionen zu decken und gleichzeitig soziale, demografische und energetische Anforderungen zu berücksichtigen.

Das Sonderheft "Geschosswohnungsbau" greift diese aktuellen Themen auf. Projektbeispiele aus der Praxis von Neubau und Sanierung dokumentieren die planerische und gestalterische Umsetzung bezahlbarer Wohnbauten und zeigen beispielhaft die Anforderungen an zeitgemä√üen mehrgeschossigen Wohnungsbau sowie Konzepte für die Sanierung auf. Barrierefreie Ausstattungen, Energieeinsparung, Brandschutz, Gebäudetechnik, der Einsatz regenerativer Energien, Innenraumhygiene, "wohngesunde" Baumaterialien, Rahmenbedingungen f√ľr Baugenossenschaften und Mehrgenerationen-Häuser sind einige Schwerpunkte des Sonderheftes.

Informieren Sie sich über ein Thema, das in seiner Bedeutung derzeit oft noch unterschätzt wird. Lesen Sie über die neuesten Wohnungsbau-Trends, über Planungsstrategien und den Einsatz von Materialien und Technik - ob beim Neubau, beim Bauen im Bestand, ob bei Investoren- oder genossenschaftlichen Wohnprojekten. Erfahren Sie, wie Planer mit dem Thema "bezahlbarer Wohnraum" umgehen. Die baulichen, wohnungspolitischen, gesellschaftlichen und immobilienwirtschaftlichen Perspektiven des mehrgeschossigen Wohnungsbaus gehen uns alle an.

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Trautz, Martin; Koj, Christoph; Uchtmann, HermannLaserstrahlbohrungen f√ľr richtungsgenau positionierte Vollgewindeschrauben - Einbau und TragverhaltenBautechnik6/2015403-411Aufs√§tze

Abstract

Selbstbohrende Vollgewindeschrauben, die ohne Vorbohrung eingeschraubt werden können, haben sich neben ihrer Funktion als Befestigungsmittel im Holzbau auch als leistungsfähige Bauteilverstärkungen und als stabförmige Fügungselemente erwiesen. Für diesen Einsatz sind große Einbaulängen leff > 20 d und sehr große Längen l > 0,6 m erforderlich, die hinsichtlich eines richtungsgenauen Einbaus Probleme verursachen. Bedingt durch die Inhomogenität des natürlichen Baustoffs Holz tritt schon beim Einschrauben von mittleren Schraubenlängen das sogenannte ‘Verlaufen’ der Schrauben, d. h. die Richtungsabweichung der Schraubenspitze von der vorgehaltenen Einschraublage, ein und nimmt mit zunehmender Einschraublänge sogar überproportional zu. Während kurze Einschraublängen im Abbund problemlos mechanisch vorgebohrt werden können, ist bei größeren Einschraublängen eine exakt geradlinige Vorbohrung zur Richtungsführung der Schrauben potenziell nur durch Laserstrahlbohren zu erwarten. Der Energie- und Wärmeeintrag durch die Laserstrahlung führt zu einer thermischen Umwandlung des die Bohrung umgebenden Holzes, die eine Beeinflussung der Tragfähigkeit von darin eingeschraubten Vollgewindeschrauben mit sich bringen kann. An der RWTH Aachen wurden vom Lehrstuhl Tragkonstruktionen (trako) in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Lasertechnik (LLT) Versuche zum Bohren von Brettschichtholz mittels Laserstrahlung sowie zum Trag- und Verbundverhalten von selbstbohrenden Vollgewindeschrauben in auf diese Weise erstellten Bohrungen für kurze Bohr- und Einbindelängen (l = 6 d) durchgeführt. Die Ergebnisse unterstreichen das Entwicklungspotenzial dieses innovativen Holzbearbeitungsverfahrens für die Holzbautechnik.

Laser-drilled guide holes for self-tapping screws - Installation and load bearing behaviour
Self-tapping continuously threaded screws can be installed without predrilling and have - besides their use as fasteners - proven suitable as high-performance reinforcements of structural members and joints in timber construction. For this type of application big installation depths (leff > 20 d) and screw lengths (l > 0.6 m) are required which cause problems regarding precisely positioned installation. Due to the inhomogeneity of wood as a natural material, even at medium size lengths the screws tend to 'stray' i. e. a deviation of the screw tip from the designated axis occurs which is increasing disproportionately with growing screw lengths. While for shorter screws mechanically drilled holes are commonly used as guidance, for longer screws potentially only laser-drilled holes can ensure a straight direction of the screw axis. The high energy and heat input of the laser beam results in a thermal modification of the wood around the drill hole, thus presumably influencing the load bearing and bond behaviour of screws that are screwed into such holes. The Chair of Structures and Structural Design and the Chair of Laser Technology of RWTH Aachen University carried out a series of tests to examine the use of laser radiation to drill holes in glued laminated timber and to evaluate the load bearing behaviour of self-tapping screws installed in these holes focussing on short drill-/bond lengths (l = 6 d).The results point out the potential of the development of this innovative wood processing method for the field of timber construction.

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Meisel, Andreas; Wallner, Bernhard; Schickhofer, GerhardTragfähigkeit und Verformungsverhalten von KammverbindungenBautechnik6/2015412-423Aufsätze

Abstract

Kämme für Kreuz- und Eckverbindungen sind wesentliche Bestandteile nahezu jedes zimmermannsmäßig errichteten Holztragwerks in Mitteleuropa. Die Anwendung dieser Verbindungen als statisch tragende Anschlüsse nach EN 1995-1-1 bedarf der Kenntnis der mechanischen Kenngrößen. Umso erstaunlicher ist es, dass in der Literatur bislang Angaben zur Tragfähigkeit und insbesondere zum Verformungsverhalten fehlen.
In diesem Beitrag werden 26 zerstörende Prüfungen an unterschiedlichen Kammverbindungen und deren Auswertungen vorgestellt. Sowohl für die Bemessung dieser Verbindungen als auch für die Ermittlung der Steifigkeiten - abgeleitet aus dem Verformungsverhalten - werden Berechnungsvorschläge angegeben.

Load-bearing capacity and load-bearing behaviour of notched joints
Cross and corner joints using notches are important members of almost every roof structure erected by carpenters in central europe. The structural usage of these joints demands the knowledge of their load-bearing capacity and behaviour according to EN 1995-1-1. It's even more astonishing, that therefore codes and literature lack information.
This contribution deals with 26 tests of different notched joints and their results. Both proposals for the design and for the determination of the stiffnesses of these joints are given here.

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Kampmeier, Björn; Winter, StefanStand der Wissenschaft zum Brandschutz im mehrgeschossigen HolzbauBautechnik6/2015432-440Berichte

Abstract

Mit der Muster-Holzbaurichtlinie 2004 (M-HFHHolzR) wurde die Möglichkeit geschaffen, Gebäude in Holz bis zu einer Höhe des obersten Geschossfußbodens von 13 m in Holz zu errichten. Die Richtlinie ist in den meisten Bundesländern zwischenzeitlich bauaufsichtlich eingeführt. In der Richtlinie wird allerdings gefordert, dass die hölzernen Tragglieder mit einer nicht brennbaren Bekleidung geschützt werden, die mindestens 60 Minuten lang eine Entzündung des Holzes verhindert. Die Richtlinie beschränkt sich zudem auf die Holztafelbauweise, bei der die Hohlräume vollständig mit nicht brennbarer Wärmedämmung gefüllt sein müssen sowie auf Brettstapeldecken. An der Fassade ist der Einsatz von Holz durch die bauaufsichtliche Anforderung “schwer entflammbar” ohne begründete Abweichung nicht möglich.
Die in den letzten Jahren errichteten mehrgeschossigen Holzbauten weisen häufig erhebliche Abweichungen von diesen Anforderungen auf. Zudem zeigte sich in der baulichen Umsetzung, dass vor allen Dingen die Führung von Installationen und die Ausbildung von Bauteilanschlüssen zu Problemen führten.
In dieser Veröffentlichung werden die wesentlichen Untersuchungen zu diesem Themenfeld aus den letzten Jahren zusammengefasst und Hinweise auf weiterführende Literatur gegeben. Dies betrifft die Optimierung und Reduzierung der Brandschutzbekleidung, die Verwendung brennbarer Dämmstoffe und massiver Holzbauelemente, die Führung von Installationen und die Ausbildung von Bauteilanschlüssen.

State of the art in fire protection of multi-storey timber buildings
With introducing the model guideline for fire protective requirements on multi-storey buildings made of timber in the year 2004 it became possible to construct buildings out of timber up to a height of the upper floor of 13 m. For these types of houses the building code requires a non-combustible cladding to prevent the load bearing timber structure from ignition over 60 minutes time. Furthermore, combustible insulation materials are not allowed inside the timber frame construction.
Multi-storey timber buildings built in the last few years often had significant differences to these regulations. Real building projects show that especially service installations and the joints between building elements cause problems in praxis.
The results of the main research projects in this topic are summarized in this paper and references to further reading are given concerning to optimization of the non- combustible cladding, application of combustible insulation and solid timber constructions, integration of service installations and the jointing of different elements.

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Klingsch, Eike; Klippel, Michael; Boccadoro, Lorenzo; Frangi, Andrea; Fontana, MarioBrandverhalten von Holz-Beton-Verbunddecken aus BuchenholzBautechnik5/2015323-329Aufsätze

Abstract

Am Institut für Baustatik und Konstruktion (IBK) der ETH Zürich wurde das Brandverhalten von Holz-Beton-Verbunddecken aus Buchenholz untersucht. Die Verbunddecke besteht aus dünnen Furnierschichtholzplatten (Dicke 40 mm bzw. 80 mm) aus Buche (BauBuche) und einer darüberliegenden Betonschicht (Dicke 160 mm bzw. 120 mm). Die Furnierschichtholzplatten übernehmen sowohl die Funktion der Schalung als auch der Bewehrung. Dieses neuartige Deckensystem wurde im ETH House of Natural Resources an der ETH Zürich weltweit erstmals umgesetzt. Der Artikel fasst die Ergebnisse von zwei großmaßstäblichen Brandversuchen an belasteten Holz-Beton-Verbunddecken zusammen, die einem ISO-Normbrand ausgesetzt wurden. Beide Brandversuche zeigen, dass die im Brandfall untersuchten Holz-Beton-Verbunddecken die tragende und brandabschnittsbildende Funktion über 90 min bzw. 60 min sicherstellen.

Fire behaviour of timber-concrete composite slabs using beech
At the Institute of Structural Engineering of the ETH Zurich, the fire behaviour of timber-concrete composite slabs made with beech LVL was investigated. This composite slab is made of a thin plate (depth: 40 mm or 80 mm) using beech laminated veneer lumber (LVL) (BauBuche) and a concrete layer on top (depth: 160 mm or 120 mm). The beech plate acts as both formwork and as tensile reinforcement. This innovative slab system was implemented for the first time in the ETH House of Natural Resources at ETH Zurich. This paper summarizes the results of two large-scale fire tests on loaded timber-concrete composite slabs exposed to standard ISO fire. Both fire tests show that the timber-concrete composite slab using beech LVL reaches sufficient fire resistance and integrity for 90 min and 60 min, respectively.

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Moosbrugger, Thomas; Bogensperger, Thomas; Krenn, HaraldBemessungsdiagramme f√ľr den biegebeanspruchten Stab im Holzbau - Teil 2: Deckentragwerke mit inhomogenem StabquerschnittBautechnik4/2015283-294Aufs√§tze

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden, aufbauend auf die Bemessungsdiagramme für einen Biegeträger einer Dachkonstruktion mit homogenem Stabquerschnitt [1], die Erweiterung um den inhomogenen Stabquerschnitt (geschichteter Verbundquerschnitt) sowie die Implementierung der Schwingungsnachweise gezeigt. Während bei den Bemessungsdiagrammen für den homogenen Stabquerschnitt sowohl die ULS- als auch die SLS-Nachweise von Relevanz waren, treten bei Erweiterung um die Schwingungsnachweise sowie aufgrund der Einflüsse des inhomogenen Querschnittsaufbaues vorrangig die SLS-Nachweise auf. Das Schwingungsverhalten von Deckentragwerken wird wesentlich durch die Lagerungsbedingungen beeinflusst. Die Einspanneffekte im Bereich des Anschlussdetails Wand-Decke zufolge der Geschossauflasten werden bei der Bestimmung der Eigenfrequenz berücksichtigt.

Design charts for a single spanned timber beam under bending - Part 2: Floor structures with inhomogeneous beam cross-section
This paper presents an application of design charts for inhomogeneous cross-sections (layered composite section) and the implementation of vibration design criteria as extension of the charts for beams with homogeneous cross-sections in roof-structures according to selected European Design Standards published in [1]. While ULS and SLS criteria were nearly equally governing for the homogeneous cross-section, mainly SLS criteria are now governing due to the extension with vibrations and the influences of the inhomogeneous cross-sections. The vibrational behavior of floors is essentially influenced by the support conditions. Effects of moment restraints at the wall-floor-wall detail, activated by wall-loads from stories above, are systematically being taken into account.

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Schanack, Frank; Ramos, √ďscar Ram√≥n; Osman, Juan Pablo; Oyarz√ļn, PabloA contribution to understanding the influence of concrete cracking on timber concrete composite bridge beamsBautechnik2/2015105-110Aufs√§tze

Abstract

Despite of widely implemented advances in TCC bridge technology, there are still no satisfying design recommendations that consider the influence of concrete cracking on the distribution of forces and deformation. A research project at Universidad Austral de Chile studied several aspects of concrete cracking in TCC bridges with timber beams of greater depth than width using elastic dowel-type shear connectors. One of the results of concrete cracking is a reduction of the slip modulus of the connectors. This weakening was simulated in shear tests by a small gap between the timber and the concrete. A test calibrated FEM model was used for a parametric study of 120 different cases, most of which did not show concrete cracking. Where concrete cracking occurred, it caused an increase in the timber tensile stresses and beam deflection of up to 20 %. We conclude that concrete cracking occurs when the timber-concrete depth ratio is less than four times the cubic root of the effective flange width of the concrete slab.

Beitrag zur Berücksichtigung des Einflusses der Rissbildung im Beton in Holz-Beton-Verbundbrücken
Trotz des hohen Entwicklungsstands der Holzverbundbrückentechnologie, fehlen ausreichende Entwurfsgrundlagen für die Berücksichtigung des Einflusses der Rissbildung auf die Schnittkraft- und Verformungsverteilung. Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Universidad Austral de Chile werden verschieden Aspekte der Rissbildung in Holzverbundbrücken mit Holzbalken mit größerer Höhe als Breite und elastischen stiftförmigen Verbindungsmitteln untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass sich die Rissbildung auf den Schubmodul del Verbindungsmittel auswirkt. Dieser Einfluss wurde in Scherversuchen durch einen kleinen Spalt zwischen Holz und Beton simuliert. Anhand eines mit Versuchen kalibrierten FEM-Modells wurden eine Parameterstudie mit 120 verschieden Fälle durchgeführt. In den meisten Fällen tritt keine Rissbildung auf. Wenn es zu Rissbildung kommt, vergrössern sich die Holzzugspannungen und die Durchbiegung um bis zu 20 %. Wir stellen fest, dass Rissbildung auftritt, wenn das Bauhöhenverhältniss von Holz und Beton kleiner als die vierfache Kubikwurzel der mitwirkenden Plattenbreite der Betonplatte ist.

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Zirkelbach, Daniel; St√∂ckl, BeateHygrothermische Bemessung von Gr√ľnd√§chern - Modellentwicklung und praktische AnwendungBauphysik1/20151-7Fachthemen

Abstract

Trotz schwieriger Feuchteschutzbemessung - Gründächer sind von der Bemessung mit Hilfe des Glaserverfahrens nach DIN 4108-3 ausgeschlossen - setzen sich Dachbegrünungen in der Praxis immer mehr durch. Häufige Argumente sind die ansprechende Optik und die Verbesserung des Arbeits- und Wohnumfeldes für die Nutzer, so dass die Nachfrage nach begrünten Flachdächern in den vergangenen Jahren stark gestiegen ist. Doch neben weiteren Vorteilen wie sommerlicher Wärmeschutz, Regenwasserrückhalt, Schutz der Dachabdichtung oder Lärm- bzw. Schallschutz, bergen vor allem Gründächer in Holzbauweise aufgrund des auch im Sommer geringen Trocknungspotentials ein gewisses Schadensrisiko. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden die Grundlagen geschaffen, um Dachbegrünungen mit Hilfe hygrothermischer Simulationen zuverlässig berechnen und planen zu können.
Basierend auf Messungen in Holzkirchen, Leipzig, Wien, Kassel und Mailand wurden die spezifischen Oberflächenübergangskoeffizienten und die Materialeigenschaften verschiedener Substrate ermittelt. Die auf diese Weise entwickelten Gründachmodelle bieten Planern und Bauproduktherstellern eine möglichst genaue und zuverlässige Grundlage für die Planung der Feuchtesicherheit von extensiv begrünten Dächern.
Auf Basis der neuen Untersuchungen können allgemeine Empfehlungen zur Ausführung von begrünten Leichtbaudächern für die Praxis erarbeitet werden. Für die Planung von Neubauten sollte demnach der Grenzwert von 18 M.-% nach DIN 68800 nicht überschritten werden, so dass bei fast allen Konstruktionen eine zusätzliche Überdämmung der äußeren Schalung notwendig ist. Ohne Überdämmung erreicht das Feuchteniveau meist höhere Werte. Bei Bestandskonstruktionen ohne Überdämmung, die bisher schadensfrei sind, muss im Einzelfall ein eventueller Handlungsbedarf überprüft werden.

Hygrothermal design of green roofs - new models and practical application.
Despite challenging moisture control design issues - the German standard for moisture control excludes steady state diffusion methods from being used for vegetated roofs - green roofs have become very popular. Most frequently mentioned reasons are the attractive appearance and the improvement of the working - and living environment for the people. Therefore the percentage of green roofs among flat roofs shows a strong increase in the past years. But beside their advantages like cooling effect in the summer months, storage of rain water, protection of the roofing membrane or noise control, the application of green roofs - especially on wooden constructions - involves a certain risk of damage because of the low drying potential in the summer months. Within a research project a new model to calculate green roofs reliably by the help of hygrothermal simulations was established.
On the basis of existing and new measurements in Holzkirchen, Leipzig, Vienna, Kassel and Milan the specific surface transfer coefficients and the material properties of different substrates were determined. The models developed in this way provide to planners and manufacturers of building materials and constructions a reliable basis for the design of the moisture safety of extensive green roofs.
Based on these results general practice recommendations for wooden light-weight green roofs were worked out. For design purposes the limit value of 18 M.-% (e. g. according to the German DIN 68800) shouldn’t be exceeded. Therefore an additional insulation above the exterior sheathing is often necessary. Without such an additional insulation layer moisture levels in the wooden structure may exceed safety limits within a couple of years. For existing, damage free buildings the need for action has to be determined individually.

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Gariglio, Federico; Schnider, Thomas; Niemz, Peter; Ghazi Wakili, Karim; Brombacher, VolkerExperimentelle und numerische Untersuchung des hygrothermischen Verhaltens von Flachdachelementen mit HohlkastensystemBauphysik1/201517-30Fachthemen

Abstract

Nichtbelüftete Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise erfordern aufgrund ihrer Kompaktheit tiefere Kenntnisse hinsichtlich deren bauphysikalischer Vorgänge im Dach. Dabei weist vor allem die Dachschalung aus Holz unterhalb der dampfdiffusionsdichten Schicht ein feuchtetechnisch erhöhtes Gefahrenpotential auf. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Überschreitung von 20 % Holzfeuchte über eine längere Zeitdauer erhebliche Folgen wie Befall durch Schimmelpilze oder holzzerstörende Pilze bedeuten kann. Auch die Verklebung kann bei so hohen Holzfeuchten deutlich beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes beim Neubau eines Zweifamilienhauses Messtechnik im Hohlkastensystem installiert und die Konstruktion über mehrere Jahre überwacht. In die Dachkonstruktion wurden vergleichend Mineralwolle- und eine Holzfaserdämmung eingebaut. Zur Beurteilung des Feuchtegehaltes der Dachschalung wurde dabei auf zwei experimentelle und ein numerisches Verfahren zurückgegriffen.
Das erste experimentelle Verfahren basiert auf der Berechnung der Holzfeuchte aus den gemessenen relativen Luftfeuchten im Dach. Hierfür wurde speziell die Sorptionsisotherme der verwendeten Dreischichtplatten ermittelt. Parallel dazu wurde die Holzfeuchte mittels Widerstandsmessung in den Bereichen mit Holzfaser- bzw. Mineralwolledämmung bestimmt. Zum Vergleich dieser experimentellen Verfahren wurde numerisch eine instationäre hygrothermische Bauteilberechnung mittels WUFI® simuliert.
Alle drei Verfahren ergeben plausible Ergebnisse. Aufgrund der maximalen Abweichungen von 2 % untereinander kann davon ausgegangen werden, dass sich der Verlauf der Ausgleichsfeuchte der Dreischichtplatte in einem Bereich zwischen ca. 11 bis 19 % Holzfeuchte bewegt. Somit liegt sie unter der kritischen Grenze von 20 % und stellt theoretisch keine feuchtetechnische Gefahr dar. Nichtdestotrotz muss aber die Feuchtebeständigkeit der Verklebung dabei unbedingt ebenfalls beachtet werden.

Experimental and numerical investigation on the hygrothermal behaviour of flat roof elements made in hollow boxed construction.
Due to their compactness non-ventilated flat roof constructions in wood require deeper knowledge about the construction-physical processes. The wooden roof sheathing below the vapour diffusion tight layer, in particular, runs an increased risk of hygric properties. Studies have shown that an excess of 20 % moisture content during a longer period of time implicates significant consequences, such as moulds, etc. The bonding can be significantly affected at such high moisture contents. For this reason, as part of a research project a measurement technology was installed during the new construction of a two family house and monitored over several years.
For comparative analysis areas with mineral fibrous and soft fibrous insulating material were established. Two experimental and one numerical methods were applied in order to assess the moisture content of the installed three-layer panel.
The first experimental method is based on the calculation of the moisture content from the measured relative humidity in the roof. For this, the sorption isotherm of three-layer panel used was determined. At the same time, the moisture content was recorded by resistance measurement in the areas with the mineral fibrous and soft fibrous insulating material. A transient hygrothermal calculation using the simulation program WUFI® was carried out for comparison of these experimental methods.
All three methods produce plausible results. Because of the maximum deviation of 2 % of one from another it can be assumed that the fluctuating behaviour of the equilibrium moisture content of the three-layer panel most likely moves in a range between about 11 to 19 % moisture. Thus it is situated below the critical limit of 20 % and does in theory not constitute a risk of hygric properties. Nevertheless the range of 20 % is quite high, for which reason the moisture resistance of the bond thereby should be noted.

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Niemz, Peter; Ozyhar, Tomasz; Hering, Stefan; Sonderegger, WalterZur Orthotropie der physikalisch-mechanischen Eigenschaften von RotbuchenholzBautechnik1/20153-8Aufsätze

Abstract

Zunehmend wird versucht, Laubholz im Bauwesen einzusetzen, um größere Mengen stofflich zu verwerten und gleichzeitig die im Vergleich zum Nadelholz verbesserten mechanischen Eigenschaften des Laubholzes konstruktiv zu nutzen. Für die teilweise dazu erforderlichen Berechnungen der Verformung von Platten oder auch von Spannungen in Brettschichtholz (z. B. Vorausberechnung von eventuellen Delaminierungen oder der Alterung von Klebverbindungen) ist die Kenntnis der richtungsabhängigen Kennwerte des Holzes in den Hauptachsen längs, radial und tangential erforderlich. Dies betrifft die elastischen Kennwerte (E-Modul, Schubmodul, Querdehnzahl), die Festigkeiten (auf Zug, Druck, Biegung und Scherung) und auch die Kennwerte für den Feuchte- und Wärmetransport (Diffusionskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit). Für alle Kennwerte ist zudem die Kenntnis der Abhängigkeit von der Holzfeuchte und der Zeit notwendig. Ausgewählte Parameter für die Richtungs- und Feuchteabhängigkeit bei Rotbuchenholz werden für E-Modul, Schubmodul und Querdehnzahl sowie die Wärmeleitfähigkeit und die Diffusionskonstante vorgestellt. Die Ergebnisse fassen an der ETH Zürich, Arbeitsgruppe Holzphysik, durchgeführte Arbeiten zur Thematik zusammen.

The orthotropic behaviour of the physical-mechanical properties of European beech wood
Hardwood is tried to be increasingly established in building industry in order to realise a larger material output and to take at once into account the structural advantage of the improved mechanical properties of hardwood in comparison to softwood. For the partially required calculations therefore of stress and strain in boards and glued-laminated timbers (for example prognosis of potential delamination and aging of glued joints), it is essential to know the directional specific values of wood in the directions longitudinal, radial and tangential. This concerns the elastic specific values (YOUNG's modulus, shear modulus, POISSON's ratio), the specific values of strength (tension, compression, bending, shear) and also these of mass and heat flux (diffusion coefficient, thermal conductivity). Additionally, it is necessary to know the dependencies from moisture and duration for all specific values. Selected parameters for European beech wood will be presented concerning the dependencies of YOUNG's modulus, shear modulus, POISSON's ratio, thermal conductivity and diffusion coefficient from direction and moisture. The results summarize investigations on this topic realised at the Wood Physics Group of ETH Zurich.

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Enders-Comberg, Markus; Frese, Matthias; Bla√ü, Hans JoachimBuchenfurnierschichtholz f√ľr Fachwerktr√§ger und verst√§rktes BrettschichtholzBautechnik1/20159-17Aufs√§tze

Abstract

Mit Buchenfurnierschichtholz (Buchen-FSH) gibt es für den Ingenieurholzbau seit einem Jahr einen neuen Holzwerkstoff. In Abhängigkeit von der Ausrichtung der Schälfurniere in der geschichteten Struktur sind charakteristische Zugfestigkeiten von bis zu 70 N/mm2 in Haupt- und bis zu 17 N/mm2 in Querrichtung bauaufsichtlich festgelegt. Ein Material mit diesen Festigkeitswerten eröffnet neue konstruktive Möglichkeiten. Der Aufsatz berichtet über gezielte Untersuchungen an Anschlüssen für Fachwerkträger aus Buchen-FSH und Verstärkungen von Fichtenbrettschichtholz mit keilgezinkten Lamellen aus Buchen-FSH. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Fachwerkträgern die überdurchschnittlich hohen Materialfestigkeiten aufgrund der limitierenden Wirkung von Anschlusstragfähigkeiten fallweise nicht voll ausgenutzt werden können. Es bleibt Raum für die Entwicklung von leistungsfähigen FSH-spezifischen Anschlusslösungen. In der Funktion als Verstärkung für Brettschichtholz können Buchen-FSH-Lamellen zu einer signifikanten Steigerung der Biegefestigkeit beitragen. Experimentelle Nachweise hierzu stehen noch aus.

Beech LVL for trusses and reinforced glulam
Beech LVL is an engineered wood product for timber structures; it is available for one year. Depending on the orientation of the veneers in the material, characteristic tensile strengths of up to 70 N/mm2 in main and 17 N/mm2 in transversal direction are defined in the corresponding technical approval. A material having such strength properties opens new structural possibilities. The paper reports purposive investigations on joints for truss girders made of beech LVL and on glulam reinforcements made of finger jointed beech LVL laminations. Regarding truss girders, the results demonstrate that the high material strengths cannot always be used due to the limiting effect of the joint capacities. Hence, opportunities remain for the development of efficient LVL specific joint solutions. Beech LVL laminations as glulam reinforcement may contribute to a significant strength increase. However, corresponding experimental verifications are still pending.

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Moosbrugger, Thomas; Krenn, Harald; Bogensperger, ThomasBemessungsdiagramme f√ľr den biegebeanspruchten Stab im Holzbau - Teil 1: Dachtr√§ger mit homogenem StabquerschnittBautechnik1/201518-27Aufs√§tze

Abstract

Im vorliegenden Aufsatz werden Bemessungstafeln zur Vorbemessung von Bauteilen aus Holz - Ermittlung der erforderlichen Querschnittshöhe - in Abhängigkeit definierter Eingangsparameter (Einwirkungen, Geometrie, Systemdefinitionen, Materialeigenschaften) vorgestellt. Eine allgemeingültige Aussage, welcher ULS- bzw. SLS-Nachweis die relevante Bemessungssituation für die Dimensionierung eines Bauteiles widerspiegelt, kann aufgrund der Vielzahl an Einflussparametern, wie z. B. der Materialkennwerte, der Trägerspannweite und der Belastung, a priori nicht eindeutig getätigt werden. Für die effiziente Vorbemessung gemäß ÖNORM EN 1995-1-1 [1] liegen bis dato keinerlei nutzbare Bemessungsdiagramme für biegebeanspruchte Stäbe mit wissenschaftlicher Aussagekraft vor.

Design charts for a single spanned timber beam under bending - Part 1: Roof beam with a homogeneous rectangular beam cross-section
In the presented paper design charts for the preliminary design of components made of timber (determination of the required cross-sectional height) are shown. The charts are given as functions of several defined input parameters like loads, system geometry and material behavior. A generally valid statement, which kind of verification (ULS or SLS) reflects the relevant design situation for the design of a timber component is not possible. This may occur due to numerous influencing parameters. Currently no design charts for the efficient preliminary design according to ÖNORM EN 1995-1-1 [1] are available.

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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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