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Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen
Holzbauvorlesung im WS 2006/2007von Dr. Torsten Faber
27.01.2007
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TUHH Holzbau I No. 2
Inhalt
0. Literatur
1. Übersicht
2. Baustoff Holz
3. Holzverbindungen
4. Einfache Bauteile
5. Brandsicherheit
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TUHH Holzbau I No. 3
Literatur
• Götz, K.-H., et al.: Holzbau-Atlas
• Werner, G.: HOLZBAU, Werner Ingenieur Texte Bd.48
• Dröge, G.: Grundzüge des Holzbaues Bd.1
• v. Halàsz, R.: Holzbau-Taschenbuch
• Informationsdienst Holz e.V.
Füllenbachstraße 6
40474 Düsseldorf
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TUHH Holzbau I No. 4
Inhalt
0. Literatur
1. Übersicht
2. Baustoff Holz
3. Holzverbindungen
4. Einfache Bauteile
5. Brandsicherheit
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TUHH Holzbau I No. 5
Anwendungsgebiet EissporthalleBad Reichenhall am 03.01.2006
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TUHH Holzbau I No. 6
• Was passierte am Tag des Unglücks?Der Hausmeister hatte vormittags die Schneelast auf dem Hallendach gemessen, den Wert dem Bauamt mitgeteilt. Ein Mitarbeiter: „Der Grenzwert, ab dem die Halle gesperrt werden müßte, wurde deutlich unterschritten.“
• Gab es eine Warnung vor den Schneemassen?Ja. Der Deutsche Wetterdienst gab eine Unwetterwarnung für den Landkreis Bad Reichenhall heraus. Zweithöchste Alarmstufe, Schneefälle von bis zu 50 cm wurden angekündigt. Es wurde sogar vor Gebäudeschäden gewarnt!
• Wie wurde reagiert?Im Bauamt wurde entschieden, das Dach der Halle am Abend vom Schnee räumen zu lassen. Um 16 Uhr sollte der Hallenbetrieb eingestellt werden. Ein Training des örtlichen Eishockey-Athletik-Clubs (EAC) wurde abgesagt. Es sollte eigentlich um 16.30 Uhr beginnen.
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TUHH Holzbau I No. 7
• Warum wurden nicht auch die Hobby-Sportler gewarnt?Kinder berichteten später, daß sie schon eine Stunde vor dem Unglück ein Knacken im Dach gehört haben. Aber niemand informierte über diese Geräusche das Bauamt. Deshalb wußte man dort auch von nichts. Erst der Hausmeister wunderte sich Minuten vor dem Einsturz über ein lautes Knarren, ließt die Halle räumen. Da war es schon zu spät.
• Was wiegt Schnee? Die Schneebeschaffenheit beeinflußt das Gewicht und die Dichte. 1 Kubikmeter „normaler“ Schnee wiegt 100-300 kg. In Bad Reichenhall fiel wasserhaltiger Naßschnee. Der wiegt 400 bis 500 kg pro Kubikmeter.
• Warum fiel am Tag des Unglücks so viel Schnee? 15 Kilometer nördlich von Bad Reichenhall wurde ein Niederschlag von 45 Zentimeter Neuschnee gemessen. Ursache war feuchte Mittelmeerluft, die durch die vorhandene Kaltluft abgekühlt wurde. Die Feuchtigkeit konnte so in Form von Schnee fallen.
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TUHH Holzbau I No. 8
• Kann Schnee wirklich der alleinige Grund für den Einsturz gewesen sein?Statiker Dr. Horst Franke (70) aus Berlin: „Nein. Es ist schon ungewöhnlich, daß alle 10 Holzträger zeitgleich eingebrochen sind. Da müssen sich in den über 30 Jahren Baumängel eingeschlichen haben. Mit der Zeit könnte z. B. Feuchtigkeit in das Holz eingedrungen sein. Dadurch könnte es morsch geworden sein.“
• Gibt es Bauvorschriften für Hallendächer?Ja, die sogenannte „DIN Norm 1055“ gilt bundesweit. Sie legt fest, daß die Belastungsgrenze bei 125 Kilogramm Schnee pro Quadratmeter liegt. Die Staatsanwaltschaft Traunstein hat jetzt den TÜV Süddeutschland eingeschaltet, um zu prüfen, ob die Bestimmung eingehalten wurden.
• Werden öffentliche Gebäude regelmäßig kontrolliert? Nein. Das deutsche Baurecht sieht das nicht vor. Nach Bauende liegt es allein im Ermessen des Besitzers, ob er das Geld für eine Überprüfung der Gebäudesubstanz ausgeben will. Ingenieurverbände fordern jetzt regelmäßige Kontrollen.
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TUHH Holzbau I No. 9
• Presseerklärung der Staatsanwaltschaft Traunstein zum Einsturz der Eishalle in Bad Reichenhall; 20.Juli 2006
• Die Sachverständigen der TU München und des TÜV Süd haben ihre Gutachten zum Einsturz der Eishalle in Bad Reichenhall, bei dem fünfzehn Menschen getötet und achtzehn zum Teil schwer verletzt wurden, vorgelegt. Sie haben mehrere Abweichungen von den Regeln der Technik bei Planung und Bau der Halle festgestellt. Neben diesen Hauptgutachten wurden Zusatzgutachten von der Fachhochschule Augsburg, dem Deutschen Wetterdienst und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in Dübenbach/Schweiz erstellt. Die Staatsanwaltschaft Traunstein sieht auf der Grundlage der sachverständigen Feststellungen den Verdacht der fahrlässigen Tötung und der fahrlässigen Körperverletzung und hat Ermittlungen gegen die verantwortlichen Personen eingeleitet.
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TUHH Holzbau I No. 10
• Zusammenfassend sind die Einsturzursachen wie folgt zu beschreiben:
• Die infolge von Fehlern der statischen Berechnung und konstruktiver Mängel ohnehin zu geringe Bauwerkssicherheit von deutlich weniger als 2,0 wurde über die Standzeit des Gebäudes durch äußere Einflüsse, insbesondere die Verschlechterung der Klebeverbindungen an den Untergurten, stetig weiter reduziert, bis es am 02.01.2006 - ausgelöst durch die Schneelast - zum Einsturz der Halle kam.
• Nach den Erkenntnissen der Sachverständigen versagte einer der drei ostseitigen Hauptträger zuerst. Durch die steifen Querträger wurden die Lasten von dem zuerst versagenden Träger auf benachbarte Träger umgelagert. Diese bereits vorgeschädigten Träger wurden damit ebenfalls überlastet, wodurch das gesamte Dach reißverschlussartig einstürzte.
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TUHH Holzbau I No. 11
Anwendungsgebiet EissporthalleBad Reichenhall am 03.01.2006
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TUHH Holzbau I No. 12
Anwendungsgebiete• Stützen
• Biegeträger (Deckenträger, Pfetten usw.)
• Dachstühle (Wohnungsbau)
• Hallenbinder, Dachbinder
• Hallenkonstruktionen (z.B. Sporthallen)
• Türme
• Lehrgerüste (für Stahl-, Spannbetonbrücken)
• Brücken (Fußgängerbrücken, Straßenbrücken)
• Sonderkonstruktionen (Fachwerke, Schalen)
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TUHH Holzbau I No. 13
Anwendungsgebiet Speditionshalle
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TUHH Holzbau I No. 14
Anwendungsgebiet Reithalle
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TUHH Holzbau I No. 15
Anwendungsgebiet Akkumulatorenwerk
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TUHH Holzbau I No. 16
Anwendungsgebiet Gerberei
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TUHH Holzbau I No. 17
Anwendungsgebiet Reithalle
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TUHH Holzbau I No. 18
Anwendungsgebiet Lagerhalle
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TUHH Holzbau I No. 19
Anwendungsgebiet Speditionshalle
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TUHH Holzbau I No. 20
Anwendungsgebiet Schwimmbad
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TUHH Holzbau I No. 21
Anwendungsgebiet Expodach
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TUHH Holzbau I No. 22
Anwendungsgebiet Expodach
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TUHH Holzbau I No. 23
Anwendungsgebiet Expodach
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TUHH Holzbau I No. 24
Anwendungsgebiet Fachwerkscheune
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TUHH Holzbau I No. 25
Anwendungsgebiet Fachwerkscheune
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TUHH Holzbau I No. 26
Anwendungsgebiet Fachwerkscheune
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TUHH Holzbau I No. 27
Anwendungsgebiet Sparrenfuss
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TUHH Holzbau I No. 28
Anwendungsgebiet Brücke
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TUHH Holzbau I No. 29
Anwendungsgebiet Dokumenta Turm
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TUHH Holzbau I No. 30
Anwendungsgebiet Aussichtsturm
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TUHH Holzbau I No. 31
Anwendungsgebiet Lawinenschutz
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TUHH Holzbau I No. 32
Anwendungsgebiet Steg
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TUHH Holzbau I No. 33
Anwendungsgebiet Treppenbau
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TUHH Holzbau I No. 34
Bestimmungen
• DIN 1052 Teil 1: Holzbauwerke - Berechnung und Ausführung April 1988 (und August 2004 , ab 2008 ausschließlich)
• DIN 1052 Teil 2: Holzbauwerke - Mechanische Verbindungen April 1988 (und August 2004 , ab 2008 ausschließlich)
• DIN V ENV 1995 Teil 1-1: Eurocode 5: Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken Mai 1997
Weitere Hinweise auf Normen und Vorschriften enthält DIN 1052 Teil 1.
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TUHH Holzbau I No. 35
Inhalt
0. Literatur
1. Übersicht
2. Baustoff Holz
3. Holzverbindungen
4. Einfache Bauteile
5. Brandsicherheit
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TUHH Holzbau I No. 36
Holzarten
• Nadelhölzer:
Fichte, Kiefer, (Lärche, Tanne)
• Laubhölzer:
Klasse A: Eiche, Buche, Teak
Klasse B: Afzelia, Märbau, Angelique
Klasse C: Bongossi, Greenhard
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TUHH Holzbau I No. 37
Vollholz „VH (NH, LH)“
• Bretter: 0,8 ≤ t < 4 cm, 8 ≤ b < 24 cm
• Bohlen: 4 ≤ t < 5 cm, 2∙t < b < 24 cm
• Kantholz: 6cm ≤ b, b/h = 1:1 bis 1:3, (max. 30/30cm)
• Balken: Kantholz mit 20 cm ≤ h
Die Größen sind in DIN 4070, 4071 und 4072 für Nadelschnittholz genormt.
• Lagerlängen l ≤ 6,5 m
• Sonderlängen l ≤ 14 m (größerer Verlust)
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TUHH Holzbau I No. 38
Schnittklassen DIN 4074 Teil 1 (9/89):
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TUHH Holzbau I No. 39
Brettschichtholz „BSH“
• Keilverzinkung
• Schichtdicke a ≤ 3,3 cm (Sonderfälle bis 4 cm)
• Breite b ≤ 20 cm
• Biegeradius r > 200∙a (15∙a < r < 200∙a ist zulässig)
a
b
Keilzinkenverbindung
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TUHH Holzbau I No. 40
Gesperrtes Holz
• Sperrholz ist ein Lagenholz mit ungerader Lagenzahl.
• Die Lagen sind „gesperrt“, d.h. die Faserrichtungen auf einander folgender Lagen verlaufen unter einem Winkel zueinander.
dreilagigesFurniersperrholz
Stäbchen-sperrholz
Die drei Hauptachsen von Sperrholz
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TUHH Holzbau I No. 41
Furniersperrholz „BFU“
• Alle Lagen bestehen aus parallel zur Plattenebene liegenden Furnieren. Abmessungen (Vorzugsmaße):
• Dicke 0,4 bis 5 cm
• Breite 1,22 bis 3,05 m
• Länge 1,22 bis 3,05 m
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TUHH Holzbau I No. 42
Spanplatten „FPP“
• Holzspanplatten sind plattenförmige Werkstoffe, die durch Verpressen von im Wesentlichen kleinen Teilen aus Holz und/oder anderen holzartigen Faserstoffen mit Bindemitteln hergestellt werden.
• Hinsichtlich der Oberfläche unterscheidet man Rohspanplatten und Oberflächen veredelte Spanplatten mit Furnier-, Kunststoff-, Folien- oder Flüssigkeitsbeschichtung.
• Abmessungen (Vorzugsmaße):
Dicke 0,6 bis 7 cm
Breite 1,70 bis 2,60 m
Länge 3,60 bis 20,00 m
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TUHH Holzbau I No. 43
Holzfaserplatten „HFH und HFM“
• Die Holzfaserplatte ist ein Holzwerkstoff, der aus chemisch aufbereiteten Fasern mit oder ohne Bindemittelzusatz hergestellt wird.
• Die Fasern werden unter hohem Druck unter Wärmezufuhr zusammengepresst.
• Man unterscheidet harte und mittelharte Platten.
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TUHH Holzbau I No. 44
Berechnungsgewicht [kN/m3]:
Nadelholz allgemein 4 bis 6
Brettschichtholz im Holzleimbau 4 bis 5
Laubholz 6 bis 8
Hölzer aus Übersee Nachweis
Spanplatten FPP nach DIN 68761 und DIN 68763 5 bis 7,5
Furnierplatten BFU nach DIN 68705 Teil 3 4,5 bis 8
Tischlerplatten BTI nach DIN 68705 Teil 4 4,5 bis 6,5
Hartfaserplatten HFH nach DIN 68754 Teil 1 9 bis 11
Mittelharte Faserplatten HFM nach DIN 68754 Teil 1 6 bis 8,5
Dämmplatten nach DIN 68750 2,5 bis 4
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TUHH Holzbau I No. 45
Holzfeuchtigkeit
• Wechselnde Holzfeuchtigkeit bedeutet für Holz und Holzwerkstoffe eine Gewichts- und Volumenzu- bzw. abnahme (Quellen und Schwinden).
• Die Normalwerte nach DIN 1052 sind:
• 9 ± 3 % bei geschlossenen Bauwerken mit Heizung
• > 18 % allseitig der Witterung ausgesetzt
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TUHH Holzbau I No. 46
Hohe Feuchtigkeit bewirkt:
• Abnahme der Festigkeit
• Quellen des Holzes
• möglicherweise Schädigung der Leimverbindung
• Schwindverformung bei Feuchtigkeitsabnahme (beim Entwurf beachten!)
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TUHH Holzbau I No. 47
Quellen und Schwinden
Quell-, Schwindmaße α nach Dröge in [%]
Mittel-wert
Tangen-tial
Radial Parallel
Fichte, Tanne, Lärche, Kiefer, Eiche
0,24 0,32 0,16 0,01
Buche 0,3 0,4 0,2 0,01
Parallel zur Faser
Tangential zur Faser
Radial zur Faser
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TUHH Holzbau I No. 48
Schwindrisse
Vollholz Halbholz Viertelholz
Einschnittarten und mögliche Rißbilder (Schwindrisse)
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TUHH Holzbau I No. 49
Beispiel 1: (Schwinden)
cm
cm
cm
b
l
ua
2,1600100
01,020
8,020100
20,020
6,120100
40,020
34
12
200
30
01 2
3 4
Feuchtigkeitsabnahme von 45% (frisch eingeschlagen) auf 25% bei Buche.Querschnitt: 20 x 30 cm, l = 6 m = 600 cm
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TUHH Holzbau I No. 50
Beispiel 2: (Schwinden)
8 88
1818
122
158
4 4 14
14
Gurte: 2 x 8/18Pfosten: 2 x 8/14Diagonalen: 1 x 8/14
Jahrringverlauf:
Einbau Holzfeuchtigkeit 25%, nachher Ausgleichsfeuchte 12% → Δu = 25 – 12% = 13%
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TUHH Holzbau I No. 51
Beispiel 2: (Schwinden)Höhe, 1 Gurt:
mmmmhuu Gurtth 48,7180100
32,0)1225()( 21
, Pfosten:
mmmmluu Pfostenph 59,11220100
01,0)1225()( 21
→ Oberkante des Binders senkt sich (Schwinden) am Auflager um Δh =2∙7,48+1,59=16,55 mm.
mmmmbuu rb 67,6320100
16,0)1225()( 21
→Bolzen nachziehbar ausführen!
mmmmluu pl 5,1915000100
01,0)1225()( 21
→ Auflager verschieblich ausführen!
Länge, Gurte:
Breite, Paket:
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TUHH Holzbau I No. 52
Beispiel 3: (Schwinden)
Holzkonstruktion und MauerwerksbauFeuchtigkeit des Holzes beim Einbau: 30% (frisch), nach Austrocknen 9%
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TUHH Holzbau I No. 53
Beispiel 3: (Schwinden)
Δu = 21%
Balkenlagen: Δh┴ = (14+28+20+28+20) ∙ 0,24 ∙ 0,21 = 5,5cm
Ständer: Δh║ = (2∙ 275 - 2∙ 28 -14)∙ 0,01 ∙ 0,21 = 1 cm
Δh = Δh┴ + Δh║ = 6,5 cm
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TUHH Holzbau I No. 54
Geänderte Konstruktion
18
Gurte: 1 x 16/18Pfosten: 2 x 6/14Diagonalen: 2 x 6/14
Jahrringverlauf:
1666 66
Höhe, Streben:
mmmmluu Pfostenph 05,21580100
01,0)1225()( 21
→ Oberkante des Binders senkt sich am Auflager nur um ≈ 2,05 mm ab.
mmmmb 10160100
24,0240
100
16,0)1225(
→Bolzen nachziehbar ausführen.
Breite, Paket:
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TUHH Holzbau I No. 55
Spannungs-Dehnungslinien von Holz
Zug
Druck
feuchtes Holz auf Druck
tan = E=
0 90°
= 90°
= 0°
- Linie parallelzur Faser = Winkel zwischen Kraft und Faserrichtung
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TUHH Holzbau I No. 56
Elastizitätmodul nach (DIN 1052)
E║ E┴ G
Nadelholz „NH“ 10000 300 500 N/mm2
Eiche, Buche „LH“ 12500 600 1000 N/mm2
„BSH“ aus Nadelholz 11000 300 500 N/mm2
Diese Werte sind auf 5/6 der obigen Werte zu ermäßigen, wenn Bauteile allseitig der Witterung ausgesetzt sind, oder auf 3/4 der obigen Werte, wenn mit dauernder Durchfeuchtung zu rechnen ist.Nach DIN ENV 1995 (Eurocode 5 - Holzbau) und DIN 1052 (08/2004) erfolgt eine Einteilung in Nutzungsklassen, die u.a. die Feuchtigkeitsgehalte beinhalten.
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TUHH Holzbau I No. 57
Festigkeitsklassen
SKSortierklassen
GKGüteklasse
DIN 4074 / 1 DIN 1052 / 1
BS16 / BS 18 Zusätzliche Klassen nach DIN 1052 A1-Änderung
MS13 / MS17 Zusätzliche Klassen nach DIN 1052 A1-Änderung
S13 I Bauschnittholz mit besonders hoher Tragfähigkeit
S10 / MS 10 II Bauschnittholz mit gewöhnlicher Tragfähigkeit
S7 / MS 7 III Bauschnittholz mit geringer Tragfähigkeit
Beispiel für EC 5 und DIN 1052 (08/2004):C 21 - 10 E entspricht in etwa der GK III C 24 - 11 E entspricht in etwa der GK II C 30 - 12 E entspricht in etwa der GK I
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TUHH Holzbau I No. 58
Druckfestigkeit
Längsdruck
Querdruck
Längsdruck Schwellendruck(Querdruck mitÜberstand ü)
Querdruckungünstiger als Schwellendruck
ü
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TUHH Holzbau I No. 59
Zugfestigkeit
• Parallel zur Faser etwa 2,0-fache Druckfestigkeit (astfrei und geradfaserig) sonst 1,0-fach
• Senkrecht zur Faser kann bei fehlerfreiem Holz zwar eine Zugkraft aufgenommen werden, sie sinkt aber z.B. bei vorhandenen Trockenrissen auf Null ab.
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TUHH Holzbau I No. 60
Biegefestigkeit
Geradlinige Spannungsverteilung, die Zugfestigkeit und die
Druckfestigkeit gleich groß angesetzt werden.
Die maximalen Spannungen treten (lokal) am Rand auf.
Ihre zulässigen Werte können daher über den Werten von reinem
Zug oder Druck angesetzt werden.
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TUHH Holzbau I No. 61
Schubfestigkeit
Die Scherfestigkeit beträgt parallel zur Faser etwa 1/8 bis 1/10 der
Holzdruckfestigkeit.
Senkrecht zur Faser ist sie wesentlich größer.
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TUHH Holzbau I No. 62
Mechanische Eigenschaften bei u = 12 % (5%, Mittel, 95%)- Werte
Holzart E-Modul[N/mm2]
Festigkeit in N/mm2 bei
DruckβD
ZugβZ
BiegungβB
Scherungτs
Fichte ║┴
600 - 11000 - 21000150 - 300 - 500
30 - 43 - 792,0 - 5,8 - 9,5
21 - 90 - 2451,5 - 2,7 - 4,0
49 - 66 - 136 -
4,0 - 6,7 - 12 -
Kiefer ║┴
7000 - 12000 - 20000 30 - 47 - 943,7 - 7,7 - 14
34 - 104 - 1961,0 - 3,0 - 4,4
35 - 87 - 206 -
6,0 - 10,0 - 15 -
Lärche ║┴
6300 - 13800 - 20000 35 - 55 - 81 - 7,5 -
- 107 - - 2,3 -
52 - 99 - 132 -
4,5 - 9,0 - 10,0 -
Buche ║┴
10000 - 16000 - 22000 41 - 62 - 99 - 9,0 -
57 - 135 - 180 - 7,0 -
63 - 105 - 180 -
6,5 - 10,0 - 19 -
Eiche ║┴
9200 - 13000 - 13500 42 - 54,878 - 11 - 19
50 - 90 - 1802,0 - 4,0 - 9,6
46 - 91 - 154-
6,0 - 11,0 - 13-
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TUHH Holzbau I No. 63
Zul. Spannungen LF H (DIN 1052)Zulässige Spannungen in [N/mm2] für VH und BSH im LF H
Beanspruchungsart
VH ( NH) BSH (NH) VH (LH)
Güteklasse Güteklasse A B C
III II I II I mittlere Gütemind. GK II
S7 S10 S13 BS11 BS14 MS13 MS17 BS16 BS18
1 Biegung zul.σB 7 10 13 11 14 11 17 25 15 17 16 18
2 Zug zul.σZ║ 0 7 9 8,5 10,5 10 10 15 10 12 11 13
3 Zug zul.σZ┴ 0 0,05 0,05 0,2 0,2 0,05 0,05 0,05 0,2 0,2
4 Druck zul.σD║ 6 8,5 11 8,5 11 10 13 20 11 12 11,5 13
5 Druck zul.σD┴ 2,0 (2,5) 2,5 (3,0) 3(4) 4 8 2,5(3)
6 Abscheren zul.τa 0,9 0,9 1 1,4 2 1
7 Schub zul.τQ 0,9 1,2 1 1,4 2 1 1 1,3 1,3
8 Torsion zul.τT 0 1 1 1,6 1,6 1,6 2 1 1 1,6 1,6
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TUHH Holzbau I No. 64
Zulässige Erhöhungen der Spannungen
• zul.σB um 10% bei Durchlaufträgern ohne Gelenke über Innenstützen
• zul.σB um 20% bei Rundhölzern mit ungeschwächter Randzone
• zul.σD┴ um 20% bei Rundhölzern mit ungeschwächter Randzone
• zul.σD┴ auf kD┴ ∙ zul.σD┴ bei kleinflächigem Schwellendruck mit kD┴
• zul.tQ auf 1,2 N/mm2 bei durchlaufenden Trägern oder Kragträgern aus NH und LH Gruppe A > 1,5m vom Stirnende
• um 25% im Lastfall HZ
• um 50% für Transport- und Montagezustände
• um 100% für Sonderlasten (S)
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TUHH Holzbau I No. 65
Erforderliche Abminderungen der Spannungen
• zul.σZ║ um 20% bei symmetrisch beanspruchten Teilen genagelter Zugstöße oder Zuganschlüsse
• zul.σD┴ um 20% wenn Überstand ü < 10(7,5)cm
• zul.σZ┴ auf 0,15N/mm2 bei großem quer beanspruchtem Volumen auf Empfehlung von Möhler [Holzbau – Statik - Aktuell 1992]
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TUHH Holzbau I No. 66
Kraftangriff schräg zur Faserrichtung
Zulässige Druckspannungen bei Kraftangriffen schräg zur Faserrichtung
sin.... |||| DDDD zulzulzulzul
DIN ENV 1995:
22
,90,
,0,
,0,,,
cossin
dc
dc
dcdc
f
f
f
DIN 1054:
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TUHH Holzbau I No. 67
Inhalt
0. Literatur
1. Übersicht
2. Baustoff Holz
3. Holzverbindungen
4. Einfache Bauteile
5. Brandsicherheit
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TUHH Holzbau I No. 68
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 1. Auflager und Schwellen
Aufschiebling
Sparre
n
Schwelle
Decke oder
Schwelle
Decke
StemmklotzBolzen
ü l l1 l h
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TUHH Holzbau I No. 69
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 1. Auflager und SchwellenIn Abhängigkeit vom Überstand der Schwellen muss bzw. darf zul.σD┴ vermindert bzw. erhöht
werden. Der Faktor kD┴ wird in DIN 1052 in Abhängigkeit von l, l1 und ü folgendermaßen angegeben:
4 8,1150
l
mm
k D┴ l1 < 150mm l1 ≥ 150mm
ü ≥ 100(75)mm ü < 100(75)mm ü ≥ 100(75)mm ü < 100(75)mm
l ≥ 150mm 1,0 0,8 1,0 0,8
l < 150mm 1,0 0,8 0,8
Diese Tabelle gilt für h > 60mm. Für h ≤ 60mm gelten die KlammerwerteNach EC 5 gilt analog:
8,1170
1501
lmm8,1
17000
)150(1
lmmü
kc,90 l1 ≤ 150mm l1 ≥ 150mm, ü > 100mm l1 ≥ 150mm, ü ≤ 100mm
l ≥ 150mm 1,0 1,0 1,0
l < 150mm 1,0
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TUHH Holzbau I No. 70
HolzverbindungenKontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck
ü 120 >15010
0120
120/120NH GK II
Zulässige Lasten nach DIN 1052:Für ü = 0mm und l ≤ 150mm => k D┴ = 0,8 und zul.σD┴ = 0,8 ∙ 2,0 = 1,6 N/mm2 => zul. N =1,6 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 = 23,04 kN
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TUHH Holzbau I No. 71
HolzverbindungenKontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck
ü 120 >15010
0120
120/120NH GK II
Zulässige Lasten nach DIN 1052:
Für ü = 100mm und l ≤ 150mm => zul. N ?
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TUHH Holzbau I No. 72
HolzverbindungenKontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck
ü 120 >15010
0120
120/120NH GK II
Zulässige Lasten nach DIN 1052:4
120
150mmFür ü = 100mm und l ≤ 150mm => k D┴ = und zul.σD┴ = 2,115 N/mm2 => zul. N =2,115 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 = 30,45 kN
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TUHH Holzbau I No. 73
HolzverbindungenKontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck
ü 120 >15010
0120
120/120NH GK II
Zulässige Lasten nach DIN 1052:
Für ü = 50mm und l ≤ 150mm => zul. N ?
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TUHH Holzbau I No. 74
HolzverbindungenKontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck
ü 120 >15010
0120
120/120NH GK II
Zulässige Lasten nach DIN 1052:
Für ü = 50mm, wie für ü = 0 mm
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TUHH Holzbau I No. 75
Holzverbindungen
8,1170
1501
lmm8,1
17000
)150(1
lmmü
kc,90 l1 ≤ 150mm l1 ≥ 150mm, ü > 100mm l1 ≥ 150mm, ü ≤ 100mm
l ≥ 150mm 1,0 1,0 1,0
l < 150mm 1,0
Kontaktverbindungen: Beispiel Schwellendruck
„Zulässige“ Lasten nach EC 5ü = 0mm, l ≤ 150mmkc,90 = 1,0; fc,90,d = fc,90,k ∙ kmod/γM = 5,0∙ 0,6/1,3 = 2,31N/mm2max. N = 2,63 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 / γG = 24,62 kN (mit γG = 1,35)ü = 100mm kc,90 = 1+(150-120)/170 = 1,1765; fc,90,d = 3,095N/mm2max. N = 3,095 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 / γG = 33,01kNü = 50mmkc,90 = 1+50 ∙ (150-120)/17000 = 1,0882; fc,90,d = 2,863N/mm2max. N = 2,863 ∙ 120 ∙ 120 ∙ 10-3 / γG = 30,54kN
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TUHH Holzbau I No. 76
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 1. Auflager und Schwellen
Knaggen Laschen
Kontaktstöße werden in der Regel gegen seitliches Ausweichen gesichert, z.B. durch seitlich angenagelte Laschen oder Knaggen.
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TUHH Holzbau I No. 77
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 1. Auflager und Schwellen
Die Pressung senkrecht zur Faser erlaubt nur die Übertragung von geringen Kräften.Bei der zulässigen Spannung ist der jeweilige Winkel zwischen Kraft- und Faserrichtung zu beachten.
H
V
45°
aufgenagelteKnagge
Hier:Vertikale Fuge: Knagge: α = 0°
Diagonale: α = 45°Horizontale Fuge: Diagonale: α = 45°
Untergurt: α = 90°
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TUHH Holzbau I No. 78
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 2. Versetze
t v
Stirnversatz(einfache Fertigung)
Brustversatz(verdeckter Versatz)
Fersenversatz(kurze Vorholzlänge)
Doppelter Versatz(große Kraft möglich)
lv
Für die Versetze sind allgemein zwei Nachweise erforderlich:- Abscheren des Vorholzes- Druckspannung in der Stirnfuge
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TUHH Holzbau I No. 79
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 2. Versetze
Für den beim Stirnversatz anzustrebenden Sonderfall, dass die Stirnfuge den Öffnungswinkel β halbiert und am Fußpunkt ein rechter Winkel vorhanden ist, ergibt sich die gleiche Winkelneigung von Kraftrichtungzu Faserrichtung bei beiden Hölzern, nämlich α/2 und ist somit optimal. Die Kraft R kann beim Nachweis vernachlässigt werden. Es gilt allgemein:
Abscheren der Vorholzlänge:
tv
R
S
N
lv
SR
N
Krafteck
Vorholzlänge
||
2
|| .2/cos2/cos zul
bl
S
bl
N
vv
Druckspannung in der Stirnfuge:
2/
2.
2/cos D
vszul
bt
S
bt
N
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TUHH Holzbau I No. 80
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 2. Versetze
Anhaltswerte für die Versatztiefe tv sind in der folgenden Tabelle enthalten.
α ≤ 50° 50°≤ α ≤ 60° ≥ 60°
tv ≤ h/4 h/6 ≤ tv ≤ h/4 ≤ h/6
Der Brustversatz kann wie der Stirnversatz berechnet werden.
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TUHH Holzbau I No. 81
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 2. Versetze
Beim Fersenversatz ergibt sich analog:
tv
s
S
lvVorholzlänge
e
tatsächliche Spannungsverteilung
rechnerische Spannungsverteilung
Abscheren der Vorholzlänge:
|||| .cos zul
bl
S
v
Druckspannung in der Fersenfuge:
Dv
zulbt
S.
cos
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TUHH Holzbau I No. 82
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 2. Versetze
Beim doppelten Versatz darf die zulässige Last aus der Summe der einzelnen zulässigen Lasten aus Stirnversatz und Fersenversatz bestimmt werden. Zu beachten ist, dass für die untere Scherfuge die gesamte Kraft angesetzt werden muss. Die Versatztiefe des Stirnversatzes sollte 80% der Fersenversatztiefe betragen: tv1 = 0,8∙ tv2.
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TUHH Holzbau I No. 83
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 2. Versetze
Beispiel: Stirnversatztv = 45mm; lv = 300mm; S = 40kN; α = 45°
Diagonale: 140 / 140; Unterholz: 140 / 180
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TUHH Holzbau I No. 84
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 2. Versetze
Beispiel: Stirnversatztv = 45mm; lv = 300mm; S = 40kN; α = 45°
Diagonale: 140 / 140; Unterholz: 140 / 180Damit ergibt sich:N = S ∙ cos α/2 = 40∙ cos 22,5° = 36,96 kNH = S ∙ cos2 α/2 = 40 ∙ cos2 22,5° = 34,14kN
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TUHH Holzbau I No. 85
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 2. Versetze
Beispiel: Stirnversatztv = 45mm; lv = 300mm; S = 40kN; α = 45°
Diagonale: 140 / 140; Unterholz: 140 / 180Damit ergibt sich:N = S ∙ cos α/2 = 40∙ cos 22,5° = 36,96 kNH = S ∙ cos2 α/2 = 40 ∙ cos2 22,5° = 34,14kNNachweise (nach DIN 1052):Abscheren des Vorholzes:
||22
|| ./9,0/81,0300140
14,34 zulmmNmmN
Druckspannung in der Stirnfuge:
5,225,22
25,22
25,22
.
/01,65,22sin)0,25,8(5,8.
/42,545140
14,34
DD
D
D
zul
mmNzul
mmN
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TUHH Holzbau I No. 86
HolzverbindungenKontaktverbindungen: 2. Versetze
Für alle Versetze gilt: 20cm ≤ lv ≤ 8∙ tvDas Minimum von 20cm rührt dabei aus der möglichen Schwächung des Vorholzes durch Holzfehler (Risse, Äste, usw.).Die Begrenzung auf (rechnerisch) 8∙ tv erfolgt wegen des tatsächlich ungleichmäßigen Schubspannungs-verlaufes in der Scherfuge.
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TUHH Holzbau I No. 87
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln
Beispiele von Fachwerkträgern:Der Anschluss von Stäben ist schon bei ihrer Dimensionierung zu berücksichtigen.
10,00
2,50 2,50 2,50 2,50
1,25
O1
O2
U2V2
U1V1
-30
-30+29,1+19,4
-3,3
8
+1,
45
Dreiecksbinder mit einer Länge von l = 10m
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TUHH Holzbau I No. 88
Holzverbindungen
6 66
6 66
3,38kN
105 x 5d
2,410 10,8kN
7d
5 x 10d
15d
14
3 x 2,4
7,2
5 Nägel 31 x 70
2 x 8 = 16 Nägel 31 x 70
Nägel nach DIN 1052 versetzen!
Nagelbrettbinder aus 24mm starken Brettern, Gurte zweiteilig, Füllstäbe einteilig. Stabanschlüsse genagelt mit Nägeln 31/70.
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TUHH Holzbau I No. 89
Holzverbindungen
16
3x3,6 1,7
1,76x3,6 1,725
e=6
126 x
2
6 66
5 x 210
810
812
81,7 1,7
2 x 26 = 52 Nägel 31 x 65
2 x
5 N
äge
l 31
x 6
5
2 x 15 = 30 Nägel 31 x 65
Kantholzbinder, alle Querschnitte einteilig, Anschlüsse mit beidseitigen Knotenplatten aus Baufurnierplatten (BFU), Nägel 31/65.
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TUHH Holzbau I No. 90
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln
O1
O2
O3
O4
U1 U2 U3 U4V1 D1 D2
D3V2
-127,5
-127,5
-178,0
-178,097,4 145,8 170,0
15,5 1
5,5
28,8 28,8
39,4
3,20
2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50
20,00
Dreiecksbinder mit einer Länge von l = 20m
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TUHH Holzbau I No. 91
Holzverbindungen
14,07
87
l1 l2 14
5
22
4
2 Nä 70 x 210
2 x 5Appel-Dübel Ø 65, Bolzen M12
2 x 5Appel-Dübel Ø 65, Bolzen M12
1622
1624
1114
10
170kN
178kN
616
6
28
Anschluss Obergurt an Untergurt mittels Versatz (Stabverbreiterung der Kontaktfläche durch seitlich angedübelte Laschen).
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TUHH Holzbau I No. 92
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer Bauart
Zweiseitige Verbinder (GEKA), Zweiseitiger Ringkeildübel(Appel), Einseitiger Einpressdübel (Bulldog) –
Bezeichnung von Dübeln besonderer Bauart: Systemangabe, Durchmesser in mm, Bolzendurchmesser in mm. Beispiel: Einseitiger Verbinder (System GEKA),Außendurchmesser 65, Bolzen M16.
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TUHH Holzbau I No. 93
Holzverbindungen
12
10
10
12
6
1223
e=6 22
1622
14
614
x 2
38
x 2
8 816
2 x 612
1216
28,8 kN
15,5kN
39,4
kN
4 GEKA - Dübel Ø 80,Bolzen M20
4 GEKA - Dübel Ø 115,Bolzen M24
616
6
Kantholzbinder mit einteiligen Gurten. Pfosten und Druckdiagonalen. Die Zugdiagonalen sind zweiteilig. Anschlüsse mit zweiseitigen GEKA-Verbindern.
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TUHH Holzbau I No. 94
Holzverbindungen10
20
1620
16
616
x 2
38
x 2
8 816
2 x 616
1016
28,8 kN
15,5kN
39,4
kN
2 x 4 Stabdübel Ø 16 mmStabdübel DIN 1052 versetzen!
616
6
5d
5d
5d
5d
3d
3d3d
3d
3d3d
3d5d5d
6d
4 Stabdübel Ø 16 mm
Kantholzbinder mit Stabdübel-Anschlüssen, sonst wie vor. Wegen erforderlicher Anschlussflächen der Verbindungsmittel wurden die Stabquerschnitte teilweise geändert.
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TUHH Holzbau I No. 95
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln
Schraubenbolzen nach DIN 601. Bezeichnung: Gewinde (metrisch), Durchmesser x Länge in mm. Beispiel: M 12 x 260.
Stabdübel. Der Schaft kann glatt oder rillenförmig ausgebildet sein. Um das Eintreiben zu erleichtern und die Holzzerstörung an der Austrittsseite zu vermindern, sollten die Stabdübel an einem Ende angefast sein (nicht genormt).
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TUHH Holzbau I No. 96
Holzverbindungen
1820
1018
8 818
1018
28,8 kN
15,5kN
2 x 12 = 24 Nägel 42 x 90, Nägel nach DIN 1052 versetzen!2 mm Bleche verzinkt
7d
2,5d
5d5d
10d10d 10d10d
10d 15d
4 x
5d
10
2 x 6 = 12 Nägel 42 x 90
2 x
4 =
8 N
ägel
42
x 90
2 x 9
= 1
8 Näg
el 42
x 90
20
2 x 12 = 24 Nägel 42 x 90, Nägel nach DIN 1052 versetzen!2 mm Bleche verzinkt 2,6
0,2
2,6
0,2
3,4 3,4
0,2
2,6
0,2
2,6
18
Kantholzbinder mit durchweg einteiligen Stäben. Anschlüsse mit eingeschlitzten, verzinkten Stahlblechen und vierschnittigen Nägeln 42/90. Bleche und Holzteile werden gemeinsam vorgebohrt, Bohrlochdurchmesser = Nageldurchmesser.
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TUHH Holzbau I No. 97
Holzverbindungen
1820
1018
8 820
1620
28,8 kN
15,5kN39
,4kN
16
16
18
4 Stabdübel Ø20 mm, Blech t = 10 mm, Stabdübel nach DIN 1052 versetzen!
3d3d
3d
6d
5d
3d
3d
3d
6d
5d
3d3d
3d
4 Stabdübel Ø16 mm
4 Sta
bdüb
el Ø16
mm
20
9,5
19,
5
Kantholzbinder mit zweiteiligen Gurtstäben und einteiligen, zwischen den Gurtstäben angeordneten Füllstäben. Anschluss mittels vorgebohrter Nägel 46/100 und 90/310.
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TUHH Holzbau I No. 98
Holzverbindungen
39,4
kN
1020
1218
1012
1214
28,8 kN
15,5kN
20
2 x 3 = 6 Nägel 90 x 310vorgebohrt
5d5d
10d
3 x 5d
12d
10d
104 x 5d
12d
12d
184 x 5d
5d
x 2
3 x
5d14
2 x 4 = 8 Nägel 90 x 310vorgebohrt
Nägel nach DIN 1052 versetzen! von vorne von hinten
2 x
12 N
ägel
46
x 1
00
Nägel 90 x 310 46 x 100
Kantholzbinder einteilig. Eingeschlitztes Stahlblech t = 10mm, Dübel Ø 16mm und Ø 20mm.Kanthölzer vorbohren mit Ø 15,7mmSchlitze t = 10mm einsägenBleche einschieben und Löcher ankörnenBohrungen in den Stahlblechen Ø 16mmBinderteile zusammenbauen, Stabdübel einschlagen
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TUHH Holzbau I No. 99
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübelverbindungen
Zu den Dübelverbindungen gehören die auf Druck und Abscheren beanspruchtenVerbindungsmittel. Man unterscheidet:
s>2mm
s<2mm
Einlaßdübel
Einpreßdübel
Einlaß-/Einpreßdübel
nur fürNadelholz
Dübel sind nur bei Holz der Güteklasse II, oder besser, zu verwenden.
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TUHH Holzbau I No. 100
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln
e e1
Bolzen Bolzen
Hartholzdübel Ringdübel
je Dübelachse ein nachspannbarerSchraubenbolzen
Die Bolzen können neben oder durch den Dübel angeordnet sein.
Bei großen Dübeldurchmessernoder Seitenlängen > 120mm sindan den Enden der AußenhölzerKlemmbolzen anzuordnen.
1 2 3 4
Da man mit gleichmäßiger Verteilungder Kräfte auf die einzelnen Dübelrechnet, dürfen maximal 4 Dübel hintereinander bei Rechteck- oder Flachstahldübeln angeordnet werden.
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TUHH Holzbau I No. 101
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel
tD
S
d||
sd^||Bauteil
||Dübel
e lD
2/3 lD
t D
DlD
DD
BauteilBauteil
Dübel
D
Dübel
DD
D
zulbl
t
n
S
zulebn
S
zullbn
S
zultbn
S
D
.2
.)4
.1
.)3
.1
.)2
.1
.)1
232
||||
||||
||||
σD║ = Leibungsspannung im Bauteilτ|| = Schubspannung im Dübel
τ|| = Schubspannung im Bauteil zwischen den Dübeln
σD┴ = Querdruckspannung im Bauteil
n = Anzahl der Dübel
b = Breite des Dübels
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TUHH Holzbau I No. 102
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel
Mit den zulässigen Spannungen lassen sich dann auch Bedingungen für bestimmte Abmessungen formulieren:z.B. aus 4.) wird mit
D
D
D
DDD zul
zul
t
ltb
n
S
.
.6 ||
||
Für Nadelholz der Güteklasse II wird somit:
05,50,2
5,86
D
D
t
l
Ist das Verhältnis lD / tD kleiner als 5, dann kann die Leibungsspannung nicht voll ausgenutzt werden, da sonst σD┴ den zulässigen Wert unterschreitet.
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TUHH Holzbau I No. 103
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel
DIN 1052 gibt für zul σD║ an:
Verhältnis der Dübellänge lD zur
Einschnittiefe tD
Anzahl der in Kraftrichtung hintereinander liegenden Dübel
1 und 2 in verdübelten Balken
3 und 4
1 lD / tD ≥ 5 8,5 7,5
2 3 ≤ lD / tD < 5 4,0 3,5
Zulässige Leibungsspannungen zul σD║ in N/mm2 im Lastfall H.
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TUHH Holzbau I No. 104
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel
Verhältnis der Dübellänge lD
zur Einschnittiefe tD
Anzahl der in Kraftrichtung hintereinander liegenden Dübel
1 und 2 in verdübelten Balken
3 und 4
1 lD / tD ≥ 5 8,5 7,5
2 3 ≤ lD / tD < 5 4,0 3,5
Z
seitliche Flankenkehlnaht Z2
t ³ 12 mm
Z2
Stahlblechbreite < 18cm: eine BolzenreiheStahlblechbreite > 18cm: zwei Bolzenreihen
Für Flachstahldübel, die an Blechlaschen geschweißt sind, gilt Zeile 1 auch für lD / tD < 5, da die Querdruckspannung durch die Lasche gemildert wird.Im Lastfall HZ sind um 25% höhere Werte zulässig.
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TUHH Holzbau I No. 105
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Rechteckdübel
Z
seitliche Flankenkehlnaht Z2
t ³ 12 mm
Z2
Stahlblechbreite < 18cm: eine BolzenreiheStahlblechbreite > 18cm: zwei Bolzenreihen
Für Flachstahldübel, die anBlechlaschen geschweißt sind, gilt Zeile 1 auch fürlD / tD < 5, da dieQuerdruckspannung durch die Lasche gemildert wird.Im Lastfall HZ sind um 25% höhere Werte zulässig.
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TUHH Holzbau I No. 106
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer BauartZu unterscheiden sind:
einseitige Dübel
Stahl
zweiseitige Dübel
Holz
Holz
Über Formen, zulässige Belastungen, Anordnung der Dübel, Anzahl der Dübel hintereinander, Querschnittsschwächungen (Ausnehmungen und Bolzenlöcher) macht DIN 1052 Teil 2 Angaben.
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TUHH Holzbau I No. 107
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer Bauart
a
Von den Dübeln besonderer Bauartkönnen auch Kräfte unter einem Winkel zur Faserrichtung abgegeben werden.
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TUHH Holzbau I No. 108
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer Bauart
a
bmin.
dm
in.
Die einzelnen Dübelarten undDübelgrößen erfordern inAbhängigkeit vom WinkelMindestabmessungen der Hölzer. Sie sind in DIN 1052Teil 2 angegeben.
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TUHH Holzbau I No. 109
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Dübel besonderer Bauart
1 ...32 n
Mehr als 10 Dübel hintereinanderdürfen in Stößen und Anschlüssennicht in Rechnung gestellt werden.Die übertragbare Kraft ist von derAnzahl abhängig.
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TUHH Holzbau I No. 110
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und StabdübelDie Kraftübertragung erfolgt durch:Biegung im VerbindungsmittelLochleibungsdruck im HolzJe größer das Lochspiel ist, umso größer die Biegung. Schraubenbolzen dürfen wegen ihrer starken Nachgiebigkeit nicht mit anderen Verbindungsmitteln zusammenwirkend angenommen werden.
Scheibe
min Ø 12 mm
Scheibe
min.: 2 Scherflächen je Verbindung
< 1 mm
Schraubenbolzen Anwendung istbeschränkt möglich (s. DIN 1052Teil 2, 5.2).
Ø Loch > Ø Schaft
maximales Lochspiel < 1 mm.Bolzen > Ø 30 mm , müssengesondert nachgewiesen werden.
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TUHH Holzbau I No. 111
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel
min Ø 8 mm
min.: 4 Scherflächen je Verbindung
Stabdübel (stets verwendbar)
Ø Loch < Ø Stabdübel
DØ = 0,2 bis 0,5 mm
angefast
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TUHH Holzbau I No. 112
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel
Bolzen- oder Stabdübelverbindungen können ein-, zwei- oder mehrschnittig ausgebildet werden. Die zulässige Belastung für beide beträgt im Lastfall H für Kraftangriff in Faserrichtung für alle Güteklassen:
StblStb dazulNzul ,'', .. , jedoch höchstens: 2
,StbdB in [N], (b = Bolzen, St = Stabdübel)
lzul . zulässiger Lochleibungsdruck in [N/mm2]a = Dicke des Holzes in [mm]d = Durchmesser des Schaftes in [mm]B = Beiwert nach DIN 1052 in [N/mm2]
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TUHH Holzbau I No. 113
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel
Zulässige Werte für σl und B nach DIN 1052 für Nadelholz:
einschnittig
dba1
a2
zweischnittig
as1
as2
amdb
Bolzen Stabdübel
zul. σl B zul. σl B
4,0 17,0 4,0 23,0
Mittelholz
8,5 38,0 8,5 51,0
Seitenholz
5,5 26,0 5,5 33,0
Bei mehrschnittigen Verbindungen ist die zulässige Gesamtbelastung gleich der Summe der zulässigen Belastungen aller in einer Richtung beanspruchten Hölzer.
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TUHH Holzbau I No. 114
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel
Bei Kraftangriff unter einem Winkel α zur Faserrichtung ist die zulässige Belastung abzumindern
90mit
mit
St
,3601
.. ''''
b
NzulNzul
Bei Verbindungen von Voll- oder Brettschichtholz mit Metallteilen gelten 125% der zulässigen Belastung
'',. StbNzul
Dabei ist die zulässige Lochleibungsspannung der Metallteile und Bolzen einzuhalten.
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TUHH Holzbau I No. 115
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel
Die einzuhaltenden Mindestabstände sind in DIN 1052 angegeben.
Stabdübel sollen wegen der Spaltgefahrdes Holzes versetzt angeordnet werden.
Für Stabdübel dSt > 20 mm sollen wegenerhöhter Spaltgefahr die größerenBolzenabstände angesetzt werden.
![Page 116: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/116.jpg)
TUHH Holzbau I No. 116
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel
Die Mindestabstände der Bolzen und Stabdübel müssen in der Kraft- und Faserrichtung nach folgender Tabelle bzw. folgenden Bildern bestimmt werden:
bei Bolzen bei Stabdübeln
untereinander 7∙db,
mindestens 10 cm
5∙dSt
vom beanspruchten Rand 6∙dSt
3db 3db
7db
³ 10
cm
4db
5db
3db
N
7db
³ 10
cm
3db 3db7d
b
³ 10
cm
3db
5db
N
4db
Mindestabstände für tragende Bolzen
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TUHH Holzbau I No. 117
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Schraubenbolzen und Stabdübel
3dSt 3dSt
5dS
t3d
St
3dSt
3dS
t
N
6dS
t
N
3dSt 3dSt3dSt
5dS
t3d
St
3dS
t
Mindestabstände für tragende Stabdübel
![Page 118: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/118.jpg)
TUHH Holzbau I No. 118
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Nagelverbindungen
dn
ln
Rundnagel mit Senkkopf nach DIN 1151, verzinktØ 2,2 mm bis 9,0 mm. Bezeichnung z.B.: 42 x 110 bedeutet: Ø 4,2 mm, Länge 110 mm.
Je kraftübertragendem Anschlußsind mindestens 4 Nägel anzu-ordnen.
![Page 119: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/119.jpg)
TUHH Holzbau I No. 119
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Nagelverbindungen
Nd
dN
n
n
10
500 2
1
zulässige Belastungen für Nadelholz, Lastfall H:für Beanspruchung ┴ zur Schaftrichtung unabhängig vom Winkel α der Kraftrichtung zur
Faserrichtung:
, mit dn in [mm]N1-Werte siehe auch Tabelle in DIN 1052.
In das Hirnholz eingeschlagene Nägel dürfen nicht als tragend angesehen werden.Die Auswertung der obigen Tragfähigkeitsformel ergibt, dass unter Berücksichtigung der zulässigen Nagelzahl je Anschlussfläche viele dünne Nägel mehr tragen als wenige dicke Nägel.
![Page 120: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/120.jpg)
TUHH Holzbau I No. 120
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Nagelverbindungen
Vorbohren der Nägel erlaubt nach DIN 1052 um 25% höhere Nagelbelastungen. Wegen des Arbeitsaufwandes ist dies jedoch meist nicht wirtschaftlich. Bei Eichen- und Buchenholz muss vorgebohrt werden. Es gelten dort die 1,5-fachen N1-Werte.Im Lastfall HZ gelten wieder 25% höhere Werte, bei Feuchtigkeitswirkung nur 5/6 bzw. 2/3 der Werte nach DIN 1052 11.3.20.
Bei Verbindungen von Bohlen oder Brettern an Rundholz gelten nur2/3 der N1-Werte
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TUHH Holzbau I No. 121
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Nagelverbindungen
Wenn bei Zug mehr als 10 Nägel verwendetwerden,gilt: eff.n = 10+2/3(n-10) wenn 30 > n > 10
ass
Weiter ist die Tragfähigkeit des Nagelsvon der Einbindelänge s oder der Holz-dicke as abhängig.
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TUHH Holzbau I No. 122
HolzverbindungenDie folgende Tabelle gibt die zulässige Nagelbelastung in Abhängigkeit von der Einbindelänge an:
s
a2a1
einschnittig
1N
nd
sN
121
as
> 3dn
1N
n
s
d
aN
121
s
a2a1 a3 a4 a5 a6 a7 a8
mehrschnittig
s
1Nm
nd
smN
1211
11 mN
Einbindelänge s(as) zulässige Belastung
s ≥ 12dn
12dn > s ≥ 6dn
s < 6dn 0
as ≥ 12dn
12dn > as ≥ 5dn
s ≥ 8dn
8dn > s ≥ 4dn
s < 4dn
Mehrschnittige Verbindungen sind von beiden Seiten zu nageln!Ist as < 12dn und bei mehrschnittiger Verbindung < 8dn darf N1 angesetzt werden, wenn die Nagelspitze mit > 3dn umgeschlagen wird.
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TUHH Holzbau I No. 123
Holzverbindungen
wnzz sdBNzul .bei Sparren- und Pfettennägeln
hh
h = Haftlänge
Zugbelastung von NägelnGlattschäftige Nägel dürfen nur bei der Sicherung von Bauteilen gegen Abheben durch Windsog auf Zug beansprucht werden. Für Hauptlasten auf Zug müssen Sondernägel eingesetzt werden. Nägel, die in das Hirnholz eingeschlagen wurden, können rechnerisch keine Kräfte auf Herausziehen übertragen. Unter vorgenannten Einschränkungen ist die Tragfähigkeit auf Herausziehen nach DIN 1052 Teil 2, 6.3:
mit Bz = 1,3 N/mm2 und 20dn ≥ sw = h ≥ 12dn
Bei Sondernägeln können die Rechenwerte Bz der Tabelle 12 der DIN 1052 Teil 2 entnommen werden. Bei frischem Holz müssen die Werte auf 2/3 ermäßigt werden, da nach dem Trocknen die Nägel leichter herausgezogen werden können.
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TUHH Holzbau I No. 124
Holzverbindungen
a
a
Mindestholzdicke
Vollholz: amin mit Rücksicht auf die
Spaltgefahr:amin ≥ dn ∙ (3+0,8dn) ≥ 24 mm, dn ≤
4,2 mmamin ≥ 6dn ≥ 24 mm, dn ≥ 4,2 mm
amin mit Rücksicht auf die Spaltgefahr:
amin ≥ 3dn ≥ 10 mm, dn ≤ 4,2 mm
amin ≥ 4dn ≥ 10 mm, dn ≥ 4,2 mm
Brettschichtholz:
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TUHH Holzbau I No. 125
Holzverbindungen
e
am
Nagelanzahl und Nagelabstände
Mindestanzahl der Nägel: n ≥ 4
Wegen der Spaltgefahr sollen nicht vorgebohrte Nägel versetzt angeordnet werden und zwar um 1/2 ∙ dn gegenüber der theoretischen Risslinie.
Wegen der Spaltgefahr im Mittelholz sind in Abhängigkeit von am auch hier gegebenenfalls Rasterverschiebungen e nötig.Die wirksame Anzahl eff. n berechnet sich bei mehr als 10 Nägeln mit eff. n = 10 + 2/3(n-10), mit n ≤ 30Weitere Angaben über Nagelabstände finden sich in DIN 1052 Teil 2, 6.2.10ff. und Tabelle 11.
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TUHH Holzbau I No. 126
HolzverbindungenSondernägel
Schraubnagel
Rillennagel
Diese Sondernägel sind geeignet Zugkräfte in Achsrichtung zu übertragen. Die Berechnung erfolgt nach DIN 1052 Teil 2, Abschnitt 6.3 (s.o.). Dabei dürfen Sondernägel in vorgebohrten Nagellöchern nicht in Rechnung gestellt werden.
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TUHH Holzbau I No. 127
HolzverbindungenStahlblech – Holzverbindungen mit NägelnDie Blechdicke muss mindestens t ≥ 2 mm betragen. Die Bleche müssen vorgebohrt werden mit Lochdurchmesser = Nageldurchmesser Bei zwischen liegenden Blechen sind Holz und Blech zusammen zu bohren. Bei außen liegenden Blechen ist bei Druck die Beulsicherheit der Bleche zu prüfen.Die zulässige Nagelbelastung auf Abscheren darf mit 1,25 ∙ N1 angesetzt werden.
ast
dn
N
Nast
dn
Na
N
einschnittig zweischnittig
at
N
Na
vierschnittig
as
dn
t
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TUHH Holzbau I No. 128
Holzverbindungen
Holzschraubenverbindungen
Die Bedeutung von Schraubverbindungen ist im Ingenieurholzbau sehr gering, da der Aufwand des Vorbohrens und Einschraubens zu unwirtschaftlich ist.
Angaben über Holzschraubenverbindungen finden sich in DIN 1052 Teil 2, Abschnitt 9.
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TUHH Holzbau I No. 129
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Leimverbindungen
Leimverbindungen sind im Gegensatz zu den Verbindungen mit Verbindungsmitteln weitgehend starre Flächenverbindungen. Dies ist beim Systemansatz und bei der Berechnung zu berücksichtigen. Ein Zusammenwirken mit anderen Verbindungsmitteln darf nicht in Rechnung gestellt werden.
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TUHH Holzbau I No. 130
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Leimverbindungen
Leimarten und ihre Eignung-Resorzinharzleime: für Bauteile, die der Nässe und feuchtem Klima ausgesetzt sind.-Harnstoffleime: für Bauteile, die kurzzeitig und nicht wiederholt der Feuchtigkeit ausgesetzt sind.-Kaseinleime: für Bauteile, die gegen Eindringen von Wasser geschützt sind.
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TUHH Holzbau I No. 131
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Leimverbindungen
Voraussetzungen für gute Leimverbindungen:-Holzfeuchtigkeit maximal 15\%, möglichst gleich der später zu erwartenden Feuchtigkeit-Passgenauigkeit der zu verleimenden Flächen (gehobelt, gefräst)-Güteanforderungen für das Holz sind einzuhalten-gleichmäßiger Pressdruck und richtige Temperatur (20° C und 65% Luftfeuchtigkeit)-zugelassene Betriebe
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TUHH Holzbau I No. 132
HolzverbindungenVerbindungen mit Verbindungsmitteln: Leimverbindungen
Schäftung < 1/10
Beanspruchung der LeimfugeLeimfugen müssen die Kräfte weitgehend auf Abscheren übertragen:
Querzugspannungen können nicht überall vermieden werden. Sie sind jedoch sehr klein zu halten, z.B. bei einer Schäftung durch geringe Winkel ≤ 1/10.Für Querzugspannungen in gekrümmten Bauteilen gibt DIN 1052 eine Beschränkung auf max. 0,20 N/mm 2 an.
Die wichtigste Verbindung ist die Keilzinkenverbindung nach DIN 68140. Die Fläche muss in der Regel reduziert werden: red.A = (1 - ν) ∙ A, mit ν = f(l)Da die Leimfuge selbst eine größere Scherfestigkeit aufweist als das Holz, ist das Holz für die Festlegung der zulässigen Schubspannung maßgebend.
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TUHH Holzbau I No. 133
Holzverbindungen
Zusammenwirken von verschiedenen VerbindungsmittelnEin Zusammenwirken von verschiedenen Verbindungsmitteln darf nur berücksichtigt werden, wenn die Nachgiebigkeiten der einzelnen Verbindungsmittel gleich sind.Bolzenverbindungen sind aufgrund des Lochspiels sehr weich, Leimverbindungen nahezu starr. Beide dürfen mit anderen Verbindungen nicht als zusammenwirkend angesetzt werden.
In anderen Fällen ist das Verbindungsmittel, auf das rechnerisch der kleinere Teil, der zu übertragenden Kraft entfällt, für die 1,5-fache anteilige Kraft zu bemessen.
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TUHH Holzbau I No. 134
Holzverbindungen
N N
NN/2
N/2
Kra
ft
Verschiebungmm1,50
Bruchlast
zul. N
Leim
N N
NN/2
N/2
Kra
ft
mm1,50
Höchstlast
zul. N
Nägel
N N
NN/2
N/2
Kra
ft
mm1,50
Höchstlast
zul. N
Dübel
N N
NN/2
N/2
Kra
ft
mm1,50
Bruchlast
zul. N
Bolzen
Verschiebung Verschiebung Verschiebung
Zusammenwirken von verschiedenen Verbindungsmitteln
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TUHH Holzbau I No. 135
HolzverbindungenSpezielle Verbindungen
Nagelplatten Nagelplattenbinder (s.a. DIN 1052 Teil 2 Abschnitt 10)Die Binder haben meist beschränkte Stützweiten und werden in Spezialbetrieben gefertigt.Stahlblech-Holzverbindungen mit nicht vorgebohrten dünnen Blechen (Greimbauweise mit Zulassung)Geleimte Fachwerkträger (ausgeführt als parallelgurtige Fachwerkträger)
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TUHH Holzbau I No. 136
HolzverbindungenSpezielle Verbindungen
Stahlblechformteile-Holz NagelverbindungenMit Hilfe von Stahlblechformteilen können zimmermannsmäßige Verbindungen ersetzt werden. Die Nagelung erfolgt mit Sondernägeln (Rillen- oder Schraubnägeln), da teilweise Zugkräfte zu übertragen sind.Spezialanfertigungen aus Blechen für Auflager, Stöße, Knotenpunkte und Gelenke.
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TUHH Holzbau I No. 137
Inhalt
0. Literatur
1. Übersicht
2. Baustoff Holz
3. Holzverbindungen
4. Einfache Bauteile
5. Brandsicherheit
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TUHH Holzbau I No. 138
Zugstab
• Bei Zugstäben müssen Querschnittsschwächungen abgezogen werden. Es sind Hölzer zu verwenden, die möglichst astfrei sind.
• Bei einem Dübel ist beispielsweise die Fehlfläche Δ = a ∙ (db + 0,1) + ΔDübel abzuziehen.
• Nachweis lautet somit:
||. Znetto
zulA
N
N N
Schnitt:
adb
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TUHH Holzbau I No. 139
Zugstab
• Wegen der Ungleichmäßigkeit des Werkstoffes Holz kann der Bruch bei Zug unregelmäßig erfolgen, deshalb sind Querschnittsschwächungen, die einen geringeren Abstand als 150 mm haben, als in einem Querschnitt liegend zu betrachten.
l<15cm
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TUHH Holzbau I No. 140
Zugstab
• Sind Stabdübel oder Nägel versetzt zur Rißlinie angeordnet, dann dürfen sie als hintereinander liegend betrachtet werden, d.h. sie müssen bei der Ermittlung des Nettoquerschnitts nur einmal abgezogen werden.
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TUHH Holzbau I No. 141
Zugstab
• Bei Nägeln sind nur Lochabzüge erforderlich, wenn dn ≥ 4,2 mm oder bei vorgebohrten Nagelverbindungen.
dn > 4,2mm
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TUHH Holzbau I No. 142
Zugstab
• Bei Keilzinkenstößen über den ganzen Querschnitt sind bei der Beanspruchungsgruppe I Querschnittsschwächungen zu berücksichtigen(DIN 68140).
b
b
b
a
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TUHH Holzbau I No. 143
Einteilige Druckstäbe
• Spannungsnachweis.
• Knicknachweis:
mit
die ω – Werte sind in DIN 1052 angegeben, wobei ω = f(λ) mit λ = sk / i
0,1.
bruttok Azul
N
||.. d
kzul
zul
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TUHH Holzbau I No. 144
Einteilige Druckstäbe
Die Schlankheit λ ist begrenzt auf:
• λ ≤ 150
• λ ≤ 200 für Zugstäbe mit geringen Druckkräften aus Zusatzlasten
• λ ≤ 200 für Verbandsstäbe
• λ ≤ 250 nach DIN 4112 für einige Bauglieder von fliegenden Bauten.
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TUHH Holzbau I No. 145
Einteilige Druckstäbe
• Knicklängen sind in DIN 1052, Abschnitt 9.2 für viele Fälle angegeben.
• Die Tragkraft eines Druckstabes kann auch durch die zulässige Querpressung zul.σD┴ in der Schwelle begrenzt werden oder durch den gewöhnlichen Spannungsnachweis bei entsprechenden Schwächungen.
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TUHH Holzbau I No. 146
Mehrteilige Druckstäbe
yy
z
z
nicht gespreizteQuerschnitte
Nicht gespreizte Querschnitte sind durchlaufende Vollprofile.
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TUHH Holzbau I No. 147
Mehrteilige Druckstäbe
Trägheitsmoment um die z-Achse ohne
Einfluss der Verbindungsmittel für
Beispiel 1:
n
i iII1
12122
322
311 tbbt
I z
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TUHH Holzbau I No. 148
Mehrteilige Druckstäbe
StegGurt
Gurt
nachgiebigeFuge
b
hNG
NG
MG
MSt
MG
wM(x)
PKi PKi
Knicken um die y-Achse mit Einfluss der Verbindungsmittel:
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TUHH Holzbau I No. 149
Mehrteilige Druckstäbe
Trägheitsmoment um die y-Achse mit
Einfluss der Verbindungsmittel:
Abminderung des Steineranteils:
Nachgiebigkeit der Verbindung:
n
iii
n
iiw aAII
1
2
1
11
1
k
Cl
eAEk
21||
2 '
![Page 150: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/150.jpg)
TUHH Holzbau I No. 150
Mehrteilige Druckstäbe
Aus Iw kann dann der Trägheitsradius:
die Schlankheit
und die Knickzahlermittelt werden.
brutto
w
A
Ii
w
kw i
s
w
![Page 151: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/151.jpg)
TUHH Holzbau I No. 151
Mehrteilige Druckstäbe
gespreizteQuerschnitte
Zwischenholz(z.B. geleimt)
Bindeholz(z.B. genagelt)
Gitterstab(genagelt)
Gespreizte Querschnitte sind Rahmenstäbe und Gitterstäbe.
Die Nachgiebigkeit der Verbindungsmittel durch eine Erhöhung der Stabschlankheit berücksichtigt!
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TUHH Holzbau I No. 152
Mehrteilige Druckstäbe
ist. kleiner
Wertherechnerisc der wennsetzen, zu 30 ist es
60mitesEinzelstabdestSchlankhei
VerbindungstarrerbeitSchlankhei
Tab.11s.DIN1052,e,Rahmenstäbfür1Faktor
eEinzelstäbderAnzahl
1
11
212
2
ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
175
x
mxw
c
m
cx
Ermittlung der Ersatzschlankheit am Beispiel mit Bindehölzern:
![Page 153: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/153.jpg)
TUHH Holzbau I No. 153
Einteilige Biegeträger
Spannungsnachweise:
1.
.
1.
.
||||
zuloderzul
bI
SQ
zuloderzul
W
M
bISQ
B
WM
Bnetto
Bnetto
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TUHH Holzbau I No. 154
Einteilige Biegeträger
Bei ausgeklinkten Trägern ist beim Schubnachweis der Auflagerbereich maßgebend.
![Page 155: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/155.jpg)
TUHH Holzbau I No. 155
Einteilige Biegeträger
e
DA
Schwächungen durch Einschnitte sind insbesondere beim Normalspannungsnachweis zu beachten: In = I – ΔI = I – ΔA ∙ e2
![Page 156: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/156.jpg)
TUHH Holzbau I No. 156
Einteilige Biegeträger
Auch die Querpressung an Auflagern kann maßgebend werden, wenn a klein ist. Bei Kanthölzern ist zul.σD┴ um 20% zu ermäßigen, wenn e < 10cm ist.
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TUHH Holzbau I No. 157
Einteilige Biegeträger
Kippen(für h / b > 4)
![Page 158: Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber 27.01.2007](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042623/55204d6f49795902118c0b91/html5/thumbnails/158.jpg)
TUHH Holzbau I No. 158
Einteilige Biegeträger
Gabellagerung
b
h
u
JKippen(für h / b > 4)
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TUHH Holzbau I No. 159
Einteilige Biegeträger
||1
.26,1 D
azul
Für Fälle 4 < h/b < 10 ist nachzuweisen, dass die Schwerpunktsspannung des gedrückten Querschnittsteiles
Die Knickzahl ω ist aus der Schlankheit 1212
3 b
bh
bhi
i
sz
z
k
mit
zu ermitteln. Die Knicklänge richtet sich nach der Beanspruchung und dem Abstand a der seitlichen Abstützungen.Kein Nachweis ist erforderlich, wenn ω ≤ 1,26 wird.
Dies ist der Fall für λ ≤ 40. 55,1112
40
1240
bb
s
b
s
i
s kk
z
k
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TUHH Holzbau I No. 160
ifungenKippausste der Abstand
:ist dabei
Moment) konstantes für (mit
:mit
:mit
1
ˆ
0,1
ˆ.
4,1
4,175,0
75,0
1
75,056,1
1
1.1,1
||2
1
2
s
GIEIs
MMb
Mh
GEb
zulhs
falls
falls
falls
k
zulk
WM
TykikiT
BB
B
B
B
B
Bb
Bb
Einteilige Biegeträger
Für h/b > 10 ist nach DIN 1052 ein genauerer Nachweis gefordert.
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TUHH Holzbau I No. 161
Gebrauchstauglichkeit
In DIN 1052, Tabelle 9 sind zulässige Durchbiegungen angegeben.
Sie beträgt z.B. für Vollwandträger ohne Überhöhung f ≤ l/300.
Diese Durchbiegungsbeschränkung kann für die Dimensionierung maßgebend werden, wenn das Verhältnis l/h ≥ 16 wird.
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TUHH Holzbau I No. 162
Gebrauchstauglichkeit
xxi dx
G
xdxxff
G
fff
00
Bei der Durchbiegungsermittlung ist die Schubverformung fτ zu berücksichtigen, z.B. bei hohen Brettschichtträgern:
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TUHH Holzbau I No. 163
Gebrauchstauglichkeit
GA
lp
GA
lMdx
GA
xVdx
G
xf
lll
8
2 2
00222
p=const.
l
V-Verlauf
Für einen Einfeldträger unter Gleichstreckenlast gilt:
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TUHH Holzbau I No. 164
Zusammengesetzte Biegeträger
D Sz
Leim
s Sz
Eine starre Verbindung ist im Holzbau derzeit nur durch Leimen möglich. Die Berechnung erfolgt im Prinzip wie bei einteiligen Biegeträgern.Nach DIN 1052, 8.2.1.1 ist jedoch zusätzlich nachzuweisen, dass die Schwerpunktsspannung im gezogenen Gurt die zulässige Zugspannung nicht überschreitet. σSz ≤ zul. σZ||.
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TUHH Holzbau I No. 165
Zusammengesetzte Biegeträger
Verdübelte und genagelte Träger mit durchgehendem Steg
Dübel
Die Stege können aus Vollholz, Furnierplatten oder gekreuzten Brettlagen (bei hohen Trägern) bestehen. Die Verdübelung oder Vernagelung bewirkt keine starre Verbindung, d.h. in der nachgiebigen Fuge tritt ein Schlupf auf.
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TUHH Holzbau I No. 166
Zusammengesetzte Biegeträgerh
1h
s/2
h s/2
h1
y1
y
A1
A1
Ass S
s a1
s 1ea1
ea1
e1
a1e
Spannung Verzerrung
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TUHH Holzbau I No. 167
Zusammengesetzte Biegeträger
Erforderliche Nachweise:
f s t
tmax
RR
RRSz
fzulfff
eerfe
zul
zul
zul
ZaSz
BR
.
.
.
.
.
||max
||1
1
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TUHH Holzbau I No. 168
Durch Druck und Biegung beanspruchte Bauteile
Hierzu gehören Stützen, Rahmenstiele, Pfetten mit Verbandswirkungen (Pfosten eines Fachwerkes) usw.
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TUHH Holzbau I No. 169
Durch Druck und Biegung beanspruchte Bauteile
Für diese Bauglieder sind nach DIN 1052 zwei Nachweise zu führen.
1. Spannungsnachweis:
||,||, .
.
.ZD
nettoB
ZD
nettozul
W
M
zul
zul
A
N
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TUHH Holzbau I No. 170
Durch Druck und Biegung beanspruchte Bauteile
2. Biegedrillknicknachweis:
|||| .
1,1
.
.D
b
B
D
bruttozul
W
kM
zul
zul
A
N
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TUHH Holzbau I No. 171
Inhalt
0. Literatur
1. Übersicht
2. Baustoff Holz
3. Holzverbindungen
4. Einfache Bauteile
5. Brandsicherheit
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TUHH Holzbau I No. 172
BrandsicherheitWelche brandschutztechnischen Anforderungen an Bauwerke zu stellen sind, wird in
den Bauordnungen der Bundesländer geregelt.
Mit welchen Baustoffen und Maßnahmen diese Anforderungen erfüllt werden können,
wird in DIN 4102 „Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen“ festgelegt.
Holz und Holzwerkstoffe sind in der Regel normal entflammbar (Klasse B2), solange
sie eine Dicke > 2mm aufweisen.
Baustoffklasse bauaufsichtliche Benennung
A nichtbrennbare Baustoffe
BB1
B2
B3
brennbare Baustoffeschwer entflammbarnormal entflammbarleicht entflammbar
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TUHH Holzbau I No. 173
Brandsicherheit
Feuerwiderstandsklassen von HolzbalkenHolzbalken mit bestimmter Feuerwiderstandsklasse müssen wenigstens der Güteklasse II (S10/MS10) angehören. Es werden drei- und vierseitige Brandbeanspruchungen unterschieden. Ein vierseitiger Brandangriff liegt zum Beispiel vor, wenn Abdeckungen ohne nennenswerten Feuerwiderstand (z.B. Trapezblech, Aluminiumblech, Faserzementplatten usw.) oder keine Abdeckung vorhanden sind.
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TUHH Holzbau I No. 174
Brandsicherheit für VH-BalkenZeile Biege-
Spannung[N/mm2]
Feuerwiderstandsklasse - Benennung
F30-B F60-B F90-B
Brandbeanspruchung
3-seitig 4-seitig 3-seitig 4-seitig 3-seitig 4-seitig
b/h b/h b/h b/h b/h b/h
1 ≥ 13,0 150 / 260 160 / 300 300 / 520 320 / 600 450 / 780 450 / 900
2 = 10,0 120 / 200 130 / 240 240 / 400 260 / 480 360 / 600 390 / 720
3 = 7,0 90 / 160 100 / 200 200 / 320 220 / 400 300 / 480 330 / 600
4 ≤ 3,0 80 / 140 90 / 180 140 / 240 200 / 320 270 / 360 300 / 480
Zwischen den Werten der Zeilen 1-4 darf geradlinig interpoliert werden
Mindestabmessungen b/h unbekleideter Vollholzbalken mit Rechteckquerschnitt in [mm/mm]
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TUHH Holzbau I No. 175
Brandsicherheit
Feuerwiderstandsklassen von HolzstützenDie Angaben gelten für mittig auf Druck beanspruchte Holzstützen mindestens der Güteklasse II (S10/MS10), sowie für gering außermittig beanspruchte Holzstützen. Überwiegend auf Biegung beanspruchte Druckstäbe (e/d > 0,5) sind wie Balken zu bemessen.Unbekleidete Stützen aus Vollholz mit rechteckigem Querschnitt mit s ≤ 4,0m müssen in der Tabelle angegebene Mindestdicken besitzen und an beiden Enden mit der ganzen Querschnittsfläche kraftschlüssig mit den anschließenden Bauteilen verbunden sein.
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TUHH Holzbau I No. 176
Brandsicherheit für VH-Stützen
d
b³d
Spalte 1 2 3 4 5
Zeile QuerschnittKnickspannungσD||=ω∙N/(b∙d)
Mindestdicke d in [mm] bei einer Stablänge s in [m] ≤
[N/mm2] 2,0 3,0 4,0
1 ≥ 11,0 240 260 280
2 = 8,5 200 220 240
3 = 5,0 160 180 200
4 ≤ 2,0 120 140 160
Zwischen den Werten der Zeilen 1-4 darf geradlinig interpoliert werden
Mindestabmessungen b/h unbekleideter Vollholzstützen mit Rechteckquerschnitt für die Feuerwiderstandsklasse F30-B
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Dieser Platz ist für Ihr Bild vorgesehen
Holzbauvorlesung im WS 2004/2005von Dr. Torsten Faber
08.01.2005