Übersicht. Einleitung (Idee, Systeme) Elemente mit Zulassung oder ETA. Verwendung als Platte. Verwendung als Scheibe

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1 Berechnung von massiven Decken- und Wandelementen aus nachgiebig miteinander verbundenen Brettern Karlsruher Tage 2012 Holzbau: Forschung für die Praxis Holzbau und Baukonstruktionen KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft Übersicht Einleitung (Idee, Systeme) Elemente mit Zulassung oder ETA Verwendbarkeitsnachweis Unterschied Zulassung/ETA Verwendung als Platte Biegebeanspruchung Verwendung als Scheibe Vertikale Belastung: Knicken Horizontale Belastung: Aussteifung

2 Idee Ein Baustoff (Holz) für alles: Tragende Dächer, Decken und Wände gleichzeitig raumabschließend Wärmeschutz Schallschutz Dampfdiffusion und weitere nicht messbare Eigenschaften ( Wohlfühlfaktor ) Blockhaus horizontale Balken

3 Blockhaus horizontale Rundstämme Dübeldecke (Dippelbaumdecke)

4 Brettstapelelemente mit Nägeln verbundene Bretter Brettsperrholz kreuzweise verklebte Bretter

5 Verdübelte Elemente Kreuzweise und diagonal mit Dübeln verbundene Bretter Verwendbarkeit eines Bauprodukts National: Bauregelliste A Erklärung der Übereinstimmung (Ü-Zeichen) mit den bekannt gemachten technischen Regeln (geregelte Bauprodukte) allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen, dem allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnis oder der Zustimmung im Einzelfall (nicht geregelte Bauprodukte)

6 Verwendbarkeit eines Bauprodukts Europa: Bauregelliste B Konformität (CE-Zeichen) für in Verkehr bringen und frei Handeln Harmonisierte Normen Bauprodukte nach Leitlinie (ETAG) Bauprodukte ohne Leitlinie (CUAP) Für eine Verwendbarkeit: Anforderungen an Klassen, Leistungsstufen oder weitere zusätzliche Anforderungen Ablaufdiagramm: Zulassung Antragsteller DIBt stellt Antrag ggf. Vorgespräch Legt Nachweis vor (durch Prüfungen oder Rechnungen) DIBt erstellt, wo erforderlich, ein Prüfprogramm DIBt legt erforderliche Nachweise fest DIBt prüft DIBt erteilt Zulassung ggf. in Abstimmung mit SVA, der eine Empfehlung abgibt ggf. in Abstimmung mit SVA, der eine Empfehlung abgibt

7 Ablaufdiagramm: ETA Antragsteller stellt Antrag Vorgespräch, ob Bauprodukt durch hen erfasst ist EU Zulassungsstelle (u.a. DiBt) Zulassungsstelle prüft, ob Leitlinie (ETAG) vorliegt ja nein Antrag an die Europäische Kommission zur Freigabe des Produktbereichs für ETA Legt Nachweis zur technischen Beurteilung vor Festlegung Prüfungen nach Leitlinie oder abgestimmten Beurteilungskriterien Beurteilung und Errstlellung ETA Entwurf Zulassungsstelle erteilt ETA Erstellung von Beurteilungskriterien (CUAP) ggf. mit SVA Abstimmung und Verabschiedung in EOTA Abstimmung in EOTA ETA ohne Leitlinie (auf der Grundlage CUAP) Common Understanding of Assessment Procedure 03.04/06 Plattenförmige Kreuzlagen-Holzelemente für tragende Bauteile in Bauwerken 03.04/07 Holzbauelemente für Wände, Dächer und Decken/Böden 03.04/09 Leichter Holzbauträger 03.04/10 Sonderbrettschichtholzträger 03.04/12 Leichte Holzbauträger und -stützen mit Isocyanat-Klebstoff 03.04/13 Tragende Holzwerkstoffprodukte: Langspanholz (LSL) und Furnierstreifenholz (PSL) 03.04/14 Brettschichtholzbalken mit zwei oder mehreren baumkantigen (fehlkantigen) Lamellen 03.04/15 EPI-Klebstoffsysteme 03.04/16 Plattenförmiges Vollholzbauteil - Bauteil aus mit Dübeln verbundenen Holzbrettern zur Verwendung als tragendes Bauteil in Gebäuden 03.04/17 Vorgefertigte plattenförmige Brettstapel- und Dübelholzelemente zur Verwendung als tragende Bauteile in Bauwerken 03.04/18 Tragende Wandtafeln aus Holz 03.04/19 Nicht trocken keilgezinktes Holz für tragende Zwecke 03.04/20 Balken aus ein bis vier auf Zugfestigkeit geprüften keilgezinkten Hölzern 03.04/21 Brettschichtholz mit hochfesten Lamellen und spezieller Stoßausbildung 03.04/22 Nach Festigkeit sortiertes Bauholz für tragende Zwecke - Baumkantige Massivholzbalken 03.04/23 Träger und Blockbalken aus Vollholz oder geklebten Holzbauteilen 03.04/24 Brettschichtholzstützen mit 2 bis 4 Lamellen für den Holzrahmenbau 03.04/25 Verbundplatte aus mehreren Materialien zur Verwendung in Bausätzen für Gebäude

8 Verdübelte Elemente mit Zulassung/ETA Zulassung Z Thoma Holz 100 System (bis ) seit 2005, ETA beantragt Verdübelte Elemente mit Zulassung/ETA Zulassung Z Thoma Holz 100 System (bis ) seit 2005, (ETA beantragt) Zulassung Z MHM-Wandelemente (bis ) seit

9 Verdübelte Elemente mit Zulassung/ETA Zulassung Z Thoma Holz 100 System (bis ) seit 2005 Zulassung Z MHM-Wandelemente (bis ) seit 2005 ETA-09/ TWOODS Vollholzelemente (bis ) seit Verdübelte Elemente mit Zulassung/ETA Zulassung Z Thoma Holz 100 System (bis ) seit 2005 Zulassung Z MHM-Wandelemente (bis ) seit 2005 ETA-09/ TWOODS Vollholzelemente (bis ) ETA-11/ NUR-Holz Vollholzelemente. Mit Vollholzschrauben aus Buche verbundene Elemente. (bis ) seit

10 Übersicht: Aufbauten Produkt Brettdicke Maximale Elementdicke Maximale Elementgröße d (mm) mm B x l (m x m) TWOODS ,4 x 13,7 HOLZ 100 (ETA) >24* 400 3,0 x 10 NUR HOLZ * k.a. k.a. MHM ,25 x 6 * Aufbau auch mit unterschiedlichen Lagendicken Verdübelte Elemente: Aufbauten

11 Verdübelte Elemente: Aufbauten Elemente

12 Verdübelte Elemente: Dübel / Aluminiumnagel Beanspruchung als Platte: Biegung

13 Verschiebungsmodul? Nachgiebig verbundener Biegeträger h 3 d 2 h 2 d 1 h ef I I I I aa aa aa a 2 h1 h2 h2 h3 1A 1( d 1 ) 3A 3 ( d 2 ) A A A h1 h2 a 1 ( d )-a2 2 1 h h a 2 ( 2 d 3 ) a

14 Nachgiebig verbundener Biegeträger h 3 d 2 h 2 d 1 h ef I I I I aa aa aa 2 E1A1s Kef,1 1 2 = 1 2 E3A3 s Kef,2 1 K ef,i /s i = wirksame Fugensteifigkeit der Fugen innerhalb der Querlage i Biegeversuche: Ermittlung Verschiebungsmodul K ef,i setzt sich aus dem Verschiebungsmodul K der einzelnen Fugen innerhalb eines Querlagenpakets zusammen: Eine Brettlage mit insgesamt zwei Fugen K ef,i = K/2 Zwei Brettlagen mit insgesamt drei Fugen K ef,i = K/

15 Vier und mehr Längslagen: Schubanalogie Scherversuche

16 Tragfähigkeit Verbindungsmittel (Holzdübel) F i Qmax i Ei Ai ai si EI ef Rk 9,5d Grundlagen für die Plattenbemessung Produkt VM Durchmesser Verschiebungsmodul pro Fuge Tragfähigkeit VM d (mm) K ser (N/mm) K u (N/mm) R k (N) TWOODS HOLZ 100 (ETA) * NUR HOLZ 22 mit Gewinde MHM 2,5 (Alu) 300** 200** 400 (500) * 4000 bei Randlagen > 60 mm ** höhere Werte bei kleinen Verformungen (u < h/300)

17 Wände: Knicken Knicknachweis (1) Nachweis k c c,0,d f c,0,d 1 Schlankheitsgrad: i ef i I A ef ef I ef : wirksames Flächenmoment 2. Grades (nachgiebig verb. Biegeträger) A ef : Querschnittsfläche (nur Lagen in Kraftrichtung)

18 Knicknachweis (2) bezogener Schlankheitsgrad: f c,0,k c,0,k rel,c c,crit E0,05 Teilflächenlast: b ef = 5 b < H/2 Knickbeiwert: 1 kc 1 k k 2 2 rel,c f 2 k 0,51 0,3 c rel,c rel,c c 0,1 b = Aufstandslänge einer Einzellast; H = Wandhöhe Wandscheibenversuche

19 Versagen der Verankerung Wandscheibenversuche: typische Last-Verformungsdiagramme

20 Beanspruchung in Wandebene (GA) ef FV FV h F V h Vorschlag für Gebrauchstauglichkeit h (GA) mit folgt FV ef Bemessung von Wandelementen Produkt Verbindungsmittel Durchmesser Wirksame Schubsteifigkeit je m Wandlänge Horizontalkraft (Gebrauchstauglichkeit) je m Wandlänge* Tragfähigkeit Wand je m Wandlänge d (mm) (GA) ef (N/m) F V,ser (kn/m) F V,k (kn/m) TWOODS 16 4, ,0 50 HOLZ 100 (ETA) 20 4, ,0 50 NUR HOLZ 22 (Gewinde) 6, ,0 50 MHM 2,5 (Alu) k.a. k.a. 2,75 * unter der Annahme, dass < h/

21 MHM- Wände: nur vertikale und horizontale Bretter M T Moment in den Kreuzungspunkten Dübel- Wände: zusätzliche diagonale Lagen

22 Zusammenfassung Die Verwendbarkeit von verdübelten Elementen ist durch Zulassungen oder ETAs geregelt Decken- oder Dachelemente werden als nachgiebig verbundene Biegeträger berechnet Verschiebungsmodul je Scherfuge Tragfähigkeit der Dübel Knicknachweise nach EC5 Imperfektionsbeiwert wie für BSH: β c =0,1 Wirksame Querschnittsfläche: nur Lagen in Kraftrichtung aussteifende Wände und Decken: Gebrauchstauglichkeit: wirksame Schubsteifigkeiten (Voraussetzung: mindestens eine Längs- Quer- und Diagonallage) Tragfähigkeit: aufnehmbare Horizontallast je m Wandlänge