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Ayoubi, MazenVerbundverhalten von Vollgewindeschrauben in Brettschichtholzbauteilen - Teil 2: Analytische und numerische Untersuchungen sowie die Ableitung eines Verbundmodells zur Berechnung der VerankerungslängeBautechnik11/2016817-827Aufsätze

Abstract

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

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

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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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Becker, Wieland; Götz, TobiasKonstruktive und brandschutztechnische Untersuchungen von Rippendecken in Holz-Beton-VerbundbauweiseBautechnik6/2012394-401Aufsätze

Abstract

Der Beitrag befasst sich mit durchgeführten Untersuchungen zum Themenkomplex Holz-Beton-Verbunddecken (HBV) als Rippenkonstruktionen. Dabei wird zunächst auf die Thematik großer Anfangsverformungen im Herstellprozess eingegangen und ein praxisnahes Berechnungsmodell zur Ermittlung einer planmäßigen Überhöhung vorgestellt. Weiter werden ein innovatives Herstellverfahren sowie eine Auflagerausbildung (Hochhängung) einachsig gespannter HBV-Deckenelemente erläutert. In diesem Zusammenhang wurden Brandversuche an drei Probekörpern durchgeführt. Anlass der Untersuchungen war eine Schulbauerweiterung in Linz/A, bei welcher die Nachweise zur Hochhängung und zum Brandverhalten von den ausführenden Firmen zu erbringen waren. Die Brandversuche wurden am Institut für Hochbau und Technologie der Technischen Universität Wien durchgeführt.

Structural and fire-technical investigation of the use of rib-floor elements in wood-concrete-composite
The paper describes the structural and fire-technical investigation of the use of rib-floor elements in wood-concrete-composite (WCC). At first, the problem of distortion in the first stage of the manufacturing process is discussed and a numerical design model for calculating the level of distortion is presented. Further a new manufacturing-process and a new bearing-design for uniaxial WCC rib-floor-elements is described. In this context fire-technical investigations and tests were conducted. The reason for these investigations was the use of WCC rib-floor-elements for the extension of a school building in Linz/A, where the fire-safety of the new bearing construction had to be certified. The fire-safety tests were carried out at the Institute of Building construction and Technology at the Technical University of Vienna.

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Becker, Wieland; Schober, Kay-Uwe; Weber, JanVergussknotenlösungen im IngenieurholzbauBautechnik6/2016371-379Aufsätze

Abstract

Stab- und plattenförmige Holzbauelemente werden in Anschlüssen durch stiftförmige Verbindungsmittel, meist in Kombination mit Stahlblechen oder individuell gefertigten Stahlformteilen, miteinander verbunden. Die zunehmend anspruchsvolle Formensprache der Architektur aus digitalen Entwurfsprozessen (Parametric Design) sowie neue Herausforderungen des Holzbaus (mehrgeschossige Bauweise, große Spannweiten) erfordern dabei neue Fügetechniken, welche die bekannten Nachteile konventioneller Holzverbindungen beseitigen. Als Lösungsansatz wird in der vorgestellten Arbeit auf die Vergusstechnologie analog zum Stahlbetonbau zurückgegriffen, wo Bauteile mittels einer Kombination aus Anschlussbewehrung und nachträglich eingebrachtem Vergussmaterial kraft- und formschlüssig miteinander verbunden werden. Für die hier vorgestellten Vergussknotenlösungen im Ingenieurholzbau werden Anschlüsse zunächst mit bauaufsichtlich zugelassenen Klebstoffen oder Schrauben werkseitig hergestellt. Auf der Baustelle werden diese dann mechanisch durch Stäbe, Schlaufen oder Stanzformteile gekoppelt und nachträglich vergossen. Dabei kommt ein Polymerbeton als Vergussmaterial zum Einsatz, der eine hohe Druckfestigkeit sowie einen hohen Adhäsionsverbund sowohl zum Holz als auch zum Stahl aufweist. Forschungsziel war die Entwicklung von druck-, zug- und biegebeanspruchten Verbindungen, welche auch bei komplexen Geometrien einen wesentlich vereinfachten Montage- und Bauablauf ermöglichen. Erste Forschungsergebnisse und mögliche Praxisanwendungen werden nachfolgend vorgestellt.

Grouting joints in timber engineering
Rod- and board-shaped timber members are connected to-gether by mechanical fasteners, often together with steel plates or individual formed steel parts. New sophisticated architectural concepts, complex structures due to digital design processes (parametric design) and new challenges in timber engineering (multi-storey buildings, large scale structures) demand new connecting systems that overcome the well-known disadvantages of conventional timber joints.
The presented work is based on the grouting technology used in reinforced concrete structures, where structural parts are force- and form-fit connected by a combination of starter bars and a backfitting grouting material. For timber structures, the presented grouting joints follow this technology, where the joints are prefabricated and assembled first by technical approved adhesives or screws. Afterwards on site they are coupled with rods, straps or stamped parts and additional grouted. As grouting material a polymer concrete is used with high compression strength and high adhesive bond to timber as well as to steel. Research objective was the development of joints under compression, tension and bending loads that allow a simplified construction and installation process, even for complex geometries. This paper presents first research results and possible applications offered by this technology.

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Bernhard, M.; Mayr, N.; Schrader, F.Stiftförmige Verbindungsmittel des Holzbaus im NormenvergleichBautechnik10/2009628-636Fachthemen

Abstract

Bei der Bemessung stiftförmiger Verbindungsmittel des Holzbaus gab es im Zuge der Umstellung auf eine neue Normengeneration einen Paradigmenwechsel. Für das einzelne Verbindungsmittel muss eine ganze Reihe von Nachweisen auf der Grundlage einer deutlich verfeinerten Versagenstheorie geführt werden. Zudem wird das Zusammenwirken mehrerer Verbindungsmittel an einem Knotenpunkt mit wesentlich größeren Reduktionsfaktoren belegt, als dies bisher der Fall war.

Dowel type fasteners for timber construction in comparison of design codes.
The change to new design codes for timber constructions led to a paradigm shift in the dimensioning of dowel type fasteners. For the single fastener a series of regulations have to be obeyed on a basis of a much more detailed theory of failure. In addition to this the interaction of fasteners in a joint is backed with much higher reduction factors than before.

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Bietz, H.; Scholl, W.Zur √úberarbeitung der DIN 4109 "Schallschutz im Hochbau" unter besonderer Ber√ľcksichtigung des Holz-/ LeichtbausBauphysik6/2006349-355Fachthemen

Abstract

Die Norm DIN 4109 - Schallschutz im Hochbau regelt alle Belange rund um den baulichen Schallschutz. Hierzu geh√∂ren sowohl die Festlegung von Anforderungen, als auch die Beschreibung von Verfahren, mit denen ein geforderter Schallschutz vorhergesagt werden kann (sog. Prognoseverfahren). Weiterhin wird beschrieben, wie ein me√ütechnischer Schallschutznachweis grunds√§tzlich durchzuf√ľhren ist. Die Prognoseverfahren beinhalten auch einen Bauteilkatalog mit der Beschreibung der bauakustischen Kenngr√∂√üen √ľblicher Bauteile. DIN 4109 wird zur Zeit aus verschiedenen Gr√ľnden komplett √ľberarbeitet. Es werden die Hintergr√ľnde der √úberarbeitung erl√§utert sowie die Struktur der neuen Norm vorgestellt. Insbesondere wird auf die Erarbeitung eines neuen Bauteilkataloges f√ľr den Bereich der im Holzbau bzw. Leichtbau √ľblichen Bauteile eingegangen, wobei der jetzt erstellte Bauteilkatalog auch anhand von Beispielen vorgestellt wird. Weiterhin wird auf den aktuellen Sachstand der √úberarbeitung von DIN 4109 eingegangen.

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Blass, H. J.Erdbebenaussteifung von mehrgeschossigen Holzskelettbauten.Bautechnik5/1990171-175

Abstract

Das postelastische Tragwerksverhalten von Aussteifungswänden aus Furnierschichtholz und Holzschrauben wurde mit einer nicht-linearen dynamischen Analyse abgeschätzt. Tastversuche mit biegesteifen Verbindungen aus Furnierschichtholz mit nicht vorgebohrten Holzschrauben zeigten das gleiche hysteretische Verhalten wie entsprechende Verbindungen aus Brettschichtholz mit Stabdübeln. Die erstmals ausgeführte Konstruktion der Wandscheiben wurde insbesondere im Hinblick auf eine hohe Energiedissipation geplant. Die Ergebnisse zeigen, daß Erdbebenaussteifungen in Holzbauweise möglich sind, die konsequent plastische Verformungsmöglichkeiten bereitstellen und damit der Forderung nach ausreichender Zähigkeit von Bauwerken in Erdbebengebieten gerecht werden.

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Blaß, H. J.; Krams, J.; Romani, M.Verstärkung von BS-Holz-Trägern mit horizontal und vertikal angeordneten CFK-LamellenBautechnik10/2002684-690Fachthemen

Abstract

Diese Untersuchung hatte zum Ziel, das Trag- und Verformungsverhalten von Verbundträgern aus Brettschichtholz und kohlenstoffaserverstärkten Kunststoff(CFK)-Lamellen zu untersuchen, die durch vertikale Anordnung eine günstigere Übertragung von Scherspannungen ermöglichen bzw. durch eine Abreißfolie eine optimierte Oberflächenbeschaffenheit besitzen. Die CFK-Lamelle mit Abreißfolie muß auf der Folienseite nicht angerauht werden und benötigt keine Reinigung vor der Applikation und kann somit effizienter appliziert werden. Es wurde die Lamelle Carboplus (R) 160/2800, Fa. Bilfinger Berger Aktiengesellschaft in zwei Ausführungsvarianten für diese Untersuchung verwendet.

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Bla√ü, H. J.; Laskewitz, B.Axiale Kraftverteilung in der Bewehrung von Satteldachtr√§gern mit gekr√ľmmtem Untergurt aus BrettschichtholzBautechnik7/2002446-454Fachthemen

Abstract

Diese Untersuchung hatte zum Ziel, die Kraftverteilung in Gewindebolzen, die als Bewehrung quer zur Faser in Satteldachträger mit gekrümmtem Untergurt eingeklebt wurden, zu bestimmen. Dazu wurden die Bolzen, die im Firstquerschnitt eingeklebt wurden, mit Dehnungsmeßstreifen versehen. Die so gewonnene Kraftverteilung wurde numerischen Berechnungen gegenübergestellt und mit dem Bemessungskonzept des Entwurfes der DIN 1052 verglichen.

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Bleicher, Achim; Schauer, Thomas; Jirasek, Robert; Höltke, Tim; Zhang, Yangwen; Marker, Paul; Wulff, Wulf; Manfrecola, Johannes; Schmidt, ThereseHybride Konstruktionen an der BTU Cottbus-SenftenbergBautechnik12/2021907-920Aufsätze

Abstract

Die angestrebten Ziele einer Ressourcen- und Klimaneutralität erfordern ein radikaleres Umdenken der Bauschaffenden, das mit einer noch viel stärkeren Sensibilisierung der Auftraggeber für die Auswirkungen des Material- und Energieverbrauchs im Bausektor verbunden ist. Ein Ansatz, um diese Ziele zu erreichen, sind hybride Konstruktionen, in denen unterschiedliche Materialien, Elemente, Funktionen und Technologien auf mehreren Konstruktionsebenen ressourcen- und energieeffizient kombiniert sowie im Fall eines Rückbaus sortenrein rezykliert werden. Dieser anspruchsvolle Ansatz ist von Beginn an erklärtes Ziel des Lehrstuhls Hybride Konstruktionen - Massivbau an der BTU Cottbus-Senftenberg und zieht sich durch alle Lehr- und Forschungsaktivitäten. Mit ausgewählten Forschungsprojekten werden Motivation und Methoden hybrider Konstruktionen sowie deren Potenzial für ressourcen- und klimaneutrale Konstruktionen anhand von Prototypen aufgezeigt. Hierbei steht neben der ökologischen Weiterentwicklung klassischer hybrider Konstruktionen aus nachwachsenden und rezyklierten Rohstoffen, bspw. Holz und Recyclingbeton, auch die Entwicklung aktiver hybrider Konstruktionen im Fokus. Die gezielte Integration von aktiven Technologien wie Sensorik, Aktuatorik und Regelungstechnik ermöglicht multifunktionale Konstruktionen, einen hohen Nutzungskomfort, einen geringeren Rohstoffverbrauch bis hin zur Energiegewinnung aus dynamischen Einwirkungen.

Hybrid structures at BTU Cottbus-Senftenberg
The intended objectives of resource and climate neutrality require a more radical rethinking on the part of building professionals, combined with a much greater awareness on the part of clients of the effects of material and energy consumption in the building sector. Achieving these goals is possible using hybrid structures, in which different materials, elements, functions and technologies are combined on different levels of construction in a resource- and energy-efficient way as well as recyclable by type into their components in case of deconstruction. This ambitious approach has been the declared goal of the Chair of Hybrid Structures - Structural Concrete at BTU Cottbus-Senftenberg from the very beginning and runs through all teaching and research activities. With the aid of selected research projects, the motivation and methods of hybrid constructions as well as their potential for resource- and climate-neutral constructions are shown on the basis of prototypes. In addition to the further ecological development of classical hybrid structures made of renewable and recycled raw materials such as timber and recycled concrete, the focus is also on the development of active hybrid structures. The targeted integration of active/adaptive technologies such as sensor, actuator and control systems enables multifunctional constructions, a high level of user comfort, lower raw material consumption and the possibility of energy harvesting from dynamic loads.

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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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Bogensperger, Thomas; Silly, GregorZweiachsige Lastabtragung von BrettsperrholzplattenBautechnik10/2014742-752Aufsätze

Abstract

Bauen mit massiven Brettsperrholzelementen (BSP-Elementen) gewann in den letzten Jahren an Bedeutung. Beginnend mit dem Einfamilienhausbau vor mehr als 15 Jahren wurden und werden mittlerweile immer größere Bauaufgaben angedacht und realisiert. Als Beispiele der aktuell größten Bauwerke in der Holz-Massivbauweise können der Murray Grove Tower und das Bridboard House - 2008 bzw. 2010 in London errichtet - angeführt werden. Die jeweils achtgeschossigen Bauwerke wurden komplett mit dem noch “jungen” Baustoff Brettsperrholz (BSP) realisiert.
Traditionell erfolgt die Berechnung von Deckenelementen aus BSP als einachsig gespannter Plattenstreifen. Damit kann allerdings nur die Haupttragrichtung der orthotrop wirkenden BSP-Platte erfasst werden. Um auch die Nebentragrichtung für die Bemessung zu nutzen, werden im vorliegenden Beitrag sämtliche Steifigkeitskennwerte von BSP-Platten erläutert. Damit können auch Sonderfälle wie Deckenaussparungen oder punktgestützte Platten, welche eine 2D-Plattenberechnung nach der orthotropen, schubnachgiebigen Plattentheorie (REISSNER-MINDLIN) erfordern, untersucht werden.

Two-axial load transfer of Cross-Laminated-Timber plates
In the last years building activity with solid Cross Laminated Timber (CLT) elements gained remarkable relevance. Starting with single family houses over 15 years ago medium and large sized building construction jobs are analysed and solved in the meantime. Two examples for large multi-storey houses with eight floors each, erected completely with CLT, can be cited here: on the one hand the Murray Grove Tower (2008) and on the other hand the Bridboard House (2010) - both realized in London. Structural design of these CLT-plates is performed traditionally as simply supported uniaxial plate. Only the stronger, more important main direction of CLT-plates, which is defined as the orientation of the outer layers, is treated by this assumption. In order to include the minor important orthogonal direction of CLT in a two dimensional plate theory all plate stiffness coefficients of CLT-plates are illustrated and discussed in the present paper. Consequently special cases as large cutouts in CLT-plates and column supported CLT-plates can be treated with the well known REISSNER-MINDLIN plate theory, which includes deformation due to bending and shear.

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Bollinger, K.; Trautz, M.Die Tragkonstruktionen der Geb√§ude f√ľr die Neue Messe in KarlsruheBautechnik11/2003757-765Fachthemen

Abstract

Die architektonische Qualität einer gelungenen Synthese aus Nutzung, Gestaltung und Konstruktion in Verbindung mit technischer Raffinesse machten den Neubau der Messe in Karlsruhe schon vor seiner Einweihung zu einem vielbeachteten Projekt. Der anspruchsvollen und umfangreichen Bauaufgabe wurde von Seiten der beteiligten Architekten und der Ingenieure für Tragwerksplanung durch innovative und nicht-konventionelle Ansätze und Lösungen im Tragwerksentwurf, in der Statik und der konstruktiven Durchbildung entsprochen. Ihre Entstehung in der Zusammenarbeit mit den Architekten und ihre Entwicklung in Abhängigkeit einer Vielzahl technischer und organisatorischer Abhängigkeiten und Randbedingungen, vom Wettbewerbsentwurf bis hin zur Ausführungsplanung, wird im folgenden anhand ausgewählter Beispiele dargestellt

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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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Borth, O.; Schober, K.-U.; Rautenstrauch, K.Numerische Untersuchungen zur Tragf√§higkeit von Queranschl√ľssen bei Tr√§gern aus Voll- und Brettschichtholz - Teil 2: Praxis√ľbliche Anschlu√ükonfigurationenBautechnik4/2003222-226Fachthemen

Abstract

Basierend auf dem in Teil 1 (Bautechnik 80 (2003), Heft 3) näher beschriebenen einfachen Rechenmodell werden Bruchlasten für praxisübliche, mit stiftförmigen Verbindungsmitteln ausgeführte Queranschlüsse abgeschätzt. Dabei werden ausschließlich Versagenskriterien der Linear-Elastischen Bruchmechanik herangezogen. Das Rechenmodell wurde zunächst bezüglich der hinreichend genauen Berücksichtigung der wesentlichen Eigenschaften und Parameter des physikalischen Modells überprüft. Für die weiteren Berechnungen wurden dann geeignete Annahmen und Vereinfachungen getroffen und argumentativ unterlegt. Im Focus dieser Betrachtungen stehen Überlegungen zur Annahme einer kritischen Rißlänge. Diese wird sowohl durch bekannte theoretische Ansätze wie auch durch Verifizierung mit experimentellen Untersuchungen abgesichert. Schließlich können Grenztraglasten für praxisübliche Queranschlüsse angegeben werden. Unter den Voraussetzungen des verwendeten Rechenmodells hängt die Grenztraglast dieser Anschlüsse i. w. von der Konfiguration der Verbindungsmittelanordnung ab. Bei Trägern mit geringer Bauteilhöhe können ausschließlich auf bruchmechanischen Konzepten basierende Rechenmodelle u. U. die Traglast dieser Anschlüsse überschätzen.

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Borth, O.; Schober, K.-U.; Rautenstrauch, K.Numerische Untersuchungen zur Tragf√§higkeit von Queranschl√ľssen bei Tr√§gern aus Voll- und Brettschichtholz Teil 1: Bruchmechanische UntersuchungenBautechnik3/2003155-161Fachthemen

Abstract

Die Tragfähigkeit von Stabdübel- und Nagelverbindungen in senkrecht zur Faser belasteten Anschlüssen hängt nicht allein von der Tragfähigkeit der Verbindungsmittel ab. Insbesondere bei Queranschlüssen, welche unterhalb der Schwerachse des Trägers angeordnet sind, ergeben sich aus der Lasteinleitung selbst Beanspruchungen, welche die Tragfähigkeit des Trägers begrenzen.
Aufgrund lokaler Lastkonzentration treten im Bereich der Lasteinleitung quer zur Faser hohe Spannungsintensitäten auf, wobei die globale Tragfähigkeit von der Bruchzähigkeit beeinflußt wird. Das hier zur Abschätzung der Tragfähigkeit derartiger Anschlüsse verwendete Berechnungsmodell basiert auf Konzepten der Linear-Elastischen Bruchmechanik (LEBM).

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Brandmair, Anton; Jans, Nicole; Clau√ü, Sebastian; Ha√ü, Philipp; Niemz, PeterVerklebung von Laubh√∂lzern mit 1K-PUR-Klebstoffen f√ľr den HolzbauBauphysik5/2012210-216Fachthemen

Abstract

Aufgrund des steigenden Angebots und der guten mechanischen Eigenschaften vieler heimischer Laubhölzer ist deren Verwendung für Brettschichtholz interessant. Probleme bei der Verklebung von Laubholz werden jedoch durch die Prüfung der Feuchtebeständigkeit deutlich. In der vorliegenden Arbeit wurden diesbezüglich vergleichend Zugscherversuche (DIN EN 302-1) und Druckscherversuche (ASTM D 2559) an Verklebungen mit Esche, Buche und Eiche, sowie Zugversuche an Klebstofffilmen durchgeführt. Zur Prüfung der Feuchtebeständigkeit wurden die Proben nach einer Kochwasserlagerung gemäss DIN EN 302-1 geprüft. Dabei wurden Einkomponenten-Polyurethanklebstoffe (1K-PUR) mit abgestuftem E-Modul, ein Phenol-Resorzin-Formaldehyd-Klebstoff (PRF) und Vollholzproben als Referenz verwendet. Im trockenen Zustand wurden die Anforderungen der Normen von beiden Klebstofftypen weitestgehend erfüllt. Die Lagerfolge A4 führte generell zu stark reduzierten Scherfestigkeiten, wobei auch die Scherfestigkeit des Holzes bis zum Fasersättigungsbereich mit der Holzfeuchte deutlich sank. Bei den PRF-Verklebungen wurden die Anforderungen im Druckscherversuch lediglich im Fall von Eiche erfüllt obwohl der Holzbruchanteil den Anforderungen der Norm bei allen Holzarten genügte. Bei 1K-PUR-Klebstoffen wurde ein deutlicher Festigkeitsverlust unabhängig von deren Steifigkeit ermittelt. Der Holzbruchanteil bei der Nassprüfung verringerte sich ebenfalls deutlich, sodass die Mindestanforderungen nicht erfüllt werden konnten.

Bonding of hardwoods with 1C PUR adhesives for timber construction.
Based on the increasing supply of hardwoods and their excellent mechanical properties, the use for glulam seems to be an interesting application. However, difficulties in bonding become evident during water resistance tests of bonded joints. The intention of this paper is to examine the combination capability of one-component polyurethane (1C PUR) adhesives with hardwoods for glued laminated timber under different moisture conditions. To evaluate the performance of bondings with ash, beech, and oak, tensile shear strength tests (DIN EN 302-1) were conducted at standard atmosphere and compression shear strength tests (ASTM D 2559) were performed at standard atmosphere or boiling water conditions, respectively. The adhesives tested were 1C PUR with a stepwise varied modulus of elasticity, phenol-resorcinol-resin (PRF), and solid wood for comparison. In dry state the requirements of the used standards were fulfilled by both types of adhesive sufficiently. The wet condition lead in general to drastically reduced values in shear strength, however, the strength of wood decreased as well with increasing wood moisture content. In case of the PRF bonds, the requirements of the compression shear strength were only fulfilled with oak. However the wood failure percentage reached the minimum requirements of the standard in the case of all tested wood species. With the modified 1C PUR adhesives, a large decrease in strength was found, independent of their individual stiffness. The wood failure percentage was also drastically reduced, and therefore the minimum requirements of the standard could not be equalled.

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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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Braun, H.-J.; Schaal, W.; Schneck, F.Der Brettstapel als Verbundelement - Vorschlag f√ľr einen BerechnungsansatzBautechnik8/1998539-547Fachthemen

Abstract

Es wird die Brettstapel-Beton-Verbundbauweise als eine spezielle Form der Holz-Beton-Verbundkombination vorgestellt. Aufbauend auf einem Belastungsversuch wird ein Berechnungsansatz für ein solches Deckenelement hergeleitet. Der Verbundfuge wird dabei besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Es wird gezeigt, daß eine Nachweisführung nach dem deutschen bzw. europäischen Regelwerk möglich ist. Ein ausführliches Berechnungsbeispiel rundet den Beitrag praxisnah ab.

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Braun, M.Holzbr√ľcken der Siemens BauunionBautechnik9/2010576-582Berichte

Abstract

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Brux, G.Holzbau der Zukunft. Brandsicherheit im mehrgeschossigen Holzbau. By St. Winter, M. MerkBautechnik6/2009370-371B√ľcher

Abstract

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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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Cassens, J.Theorie II. Ordnung im Holzbau.Bautechnik7/1974244-249

Abstract

Über die Schnittkraftermittlung in Holzkonstruktionen unter Berücksichtigung der Verformungen.

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Chen, Li; Casas, Gonzalo; Kasirer, Chen; Van Mele, TomCOMPAS: Softwarel√∂sung f√ľr komplexe BauprojekteBautechnik8/2023476-482Berichte

Abstract

In einem Bauprojekt arbeiten verschiedene Disziplinen wie Architektur, Ingenieurwesen, Fachplanung und ausführende Bauunternehmen zusammen. Für den Entwurf, die statische Berechnung und die Ausführungsplanung werden unterschiedliche Softwarelösungen eingesetzt. Anpassungen im Entwurf und der Planung müssen zeitaufwendig in jeder einzelnen Softwarelösung manuell eingearbeitet werden. Bei komplexen Geometrien und innovativen Bauweisen sind zusätzliche Analysen und Anpassungen erforderlich, was mit heutigen Softwarelösungen kaum realisierbar ist. Für einen effizienten Datentransfer zwischen verschiedenen Softwareumgebungen wurde COMPAS entwickelt, sodass Innovationen im Bauwesen gefördert werden. COMPAS ist eine Open-Source-Umgebung, welche unabhängig von kommerziellen Softwarelösungen verwendet werden kann. Es verfügt über eine Geometriedatenbank, flexible Datenstrukturen für unterschiedliche Disziplinen und Algorithmen für Berechnungen wie z. B. Tragwerksanalysen. Es gibt zahlreiche COMPAS-Erweiterungen für spezifische Anwendungen wie Montageplanung, Holzbau, Roboterfertigung und additive Fertigung. Anfang 2023 wurde der Verein COMPAS gegründet, um die Weiterentwicklung und Ausbildung voranzutreiben.

COMPAS: software solution for complex construction projects
In a construction project, different disciplines such as architecture, engineering, specialist planning and executing construction companies work together. Different software solutions are used for the design, the static analysis of the structure and for production planning. Adjustments in the design and planning have to be incorporated manually into each individual software solution, which is time-consuming. For complex geometries and innovative construction methods, additional analyses and adjustments are required, which is hardly feasible with today's software solutions. COMPAS was developed for efficient data transfer between different software environments and thus promotes innovation in the construction industry. COMPAS is an open source computational framework that can be used independently of commercial software solutions. It has a geometry database, flexible data structures for different disciplines and algorithms for calculations such as structural analysis. There are numerous COMPAS extensions for specific applications such as assembly planning, timber construction, robotic fabrication and additive manufacturing. In early 2023, the COMPAS association was founded to promote further development and education.

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Colling, F.Der Holzbau und die europäische Normung.Bautechnik8/1992447-448Berichte

Abstract

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